温州大字蜗杆传动.ppt

第十一章蜗杆传动,DesignofWormGearing,教学内容,蜗杆传动的类型,1,普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算,2,普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算,3,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,4,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,5,蜗杆传动概述,蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构。,蜗杆传动的主要特点有：1传动比大，一般为i=580，大的可达300以上；,2重合度大，传动平稳，噪声低；,3摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式；,4传动效率低，具有自锁性时，效率低于40%。,由于上述特点，蜗杆传动主要用于运动传递，而在动力传输中的应用受到限制。,11.1蜗杆传动的类型,TypesofWormGearing,其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。,蜗杆传动的类型,其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而成的。,其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；,同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10360)；承载能力和效率较高；可节约有色金属。,圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,主要是刀具的加工时的位置、装夹角度、刀具形状、刀具的种类等不同而形成了不同类型的蜗杆传动。,11.1蜗杆传动的类型,一、阿基米德蜗杆（ZA），ArchimedesWorms,11.1蜗杆传动的类型,二、渐开线蜗杆（ZI）InvolutehelicoidalWorms,圆弧圆柱蜗杆加工,11.2普通蜗杆传动的参数与尺寸,在中间平面，蜗杆传动如同直齿齿条与渐开线齿轮啮合，故在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数和尺寸为基准。,普通蜗杆传动的参数与尺寸1,一、模数m和压力角a,蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即:ma1=mt2=maa1=at2（标准值20）,11.2普通蜗杆传动的参数与尺寸,蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系：,二、蜗杆的分度圆直径d1,由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。直径d1与模数m的比值(q=d1m)称为蜗杆的直径系数。,11.2普通蜗杆传动的参数与尺寸,注意：d1mz1,三、蜗杆的头数z1,较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。,11.2普通蜗杆传动的参数与尺寸,普通蜗杆传动的参数与尺寸2,四、导程角,在m和d1为标准值时，z1g,正确啮合时，蜗轮蜗杆螺旋线方向相同，且g1b2,五、传动比i和齿数比u,11.2普通蜗杆传动的参数与尺寸,蜗杆主动,蜗轮主动,注意,六、蜗轮齿数z2,蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2=iz1。,11.2普通蜗杆传动的参数与尺寸,z2少产生根切z217传动平稳性不佳z228，保持两对以上齿啮合z2多d2(=mz2)增加蜗杆跨距增加蜗杆刚度降低d2不变，z2m轮齿弯曲强度z28028z280,七、中心距,11.2普通蜗杆传动的参数与尺寸,注意,11.2普通蜗杆传动的参数与尺寸,11.3普通蜗杆传动的承载能力计算,一、蜗杆传动的失效形式,蜗杆传动的主要问题：蜗杆和蜗轮齿面间有较大的相对滑动，导致胶合和摩擦磨损严重，这是设计中要解决的主要问题。,由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上。,失效形式：齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损,开式传动：失效形式为齿面磨损和轮齿折断，应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。闭式传动：失效形式为齿面点蚀和胶合，按齿面接触疲劳强度进行设计。闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。,二、蜗杆传动的常用材料,11.3普通蜗杆传动的承载能力计算,对材料的要求：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性。,蜗杆碳钢如：4045合金钢如：40Cr20Cr20CrMnTi,蜗轮较软（多选青铜）进行时效处理,vs3m/s重要场合：铸锡青铜如：ZCuSn10P1ZCuSn5Pb5Zn5vs4m/s较重要场合：铝铁青铜如：ZCuAl10Fe3vsv1、v2,所以蜗杆传动摩擦损失大，效率低。,一、蜗杆传动的效率,11.5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,一、蜗杆传动的效率,效率与蜗杆头数的大致关系为：蜗杆头数总效率0.700.800.900.95,一、蜗杆传动的效率,11.5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,二、蜗杆传动的润滑,润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。,润滑油,润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。,11.5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,润滑油粘度及给油方式,一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控制一定的油压。,二、蜗杆传动的润滑,11.5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,vs5m/s油池蜗杆浸油vs510m/s油池或喷油蜗轮浸油vs10m/s喷油,润滑油粘度及给油方式,二、蜗杆传动的润滑,11.5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,三、蜗杆传动的热平衡,由于传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大的热量。如果产生的热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将过高，就会破坏润滑状态，从而导致系统进一步恶化。,11.5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,系统因摩擦功耗产生的热量为：,自然冷却从箱壁散去的热量为：,ad箱体表面的散热系数，可取ad(8.1517.45)W/(m2)；,S箱体的可散热面积(m2)；,t0润滑油的工作温度()；ta环境温度()。,在热平衡条件下可得：,可用于系统热平衡验算，一般to6070,可用于结构设计,三、蜗杆传动的热平衡,11.5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,t0润滑油的工作温度()；ta环境温度()。,S箱体的可散热面积(m2)；,四、蜗杆传动的散热措施,当自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施：,1.加散热片以增大散热面积或在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通。,普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡5,2.加冷却管路或散热器冷却。,传动箱内装循环冷却管路,传动箱外装循环冷却器,四、蜗杆传动的散热措施,11.6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计1,一、蜗杆的结构,蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。,无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。,有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计2,二、蜗轮的结构,为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：,11.6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,二、蜗轮的结构,11.6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,1、齿圈式：青铜齿圈与铸铁轮芯配合H7/r6而成，加装紧定螺钉用于尺寸不太