蜗杆传动-资料PPT课件

第3章蜗杆传动,3.1蜗杆传动的特点与分类,3.2圆柱蜗杆传动的主要参数,3.3蜗杆传动的载荷和失效形式,3.5蜗杆传动的结构设计,3.4蜗杆传动的设计可算,及几何计算,本章学习的基本要求：熟练掌握的内容1）蜗杆传动的特点及应用，蜗杆传动主要参数的合理选择及几何尺寸的计算；2）蜗杆传动受力分析，蜗轮转向判断；3）蜗杆传动的失效形式、材料选择及强度计算；4）蜗杆传动的润滑、效率计算及热平衡计算。本章的重点：蜗杆直径系数q的含义，蜗杆的受力分析及蜗轮转向判断。,作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动。,90,形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且1很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。,所得齿轮称为:蜗杆。,而啮合件称为:蜗轮。,优点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。,分度机构：i=1000,通常i=880,缺点：摩擦损失较大，效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。,一般：=0.70.8，自锁：0.4,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,圆柱蜗杆,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,环面蜗杆,锥蜗杆,3.1蜗杆传动的特点与分类,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,普通圆柱蜗杆的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。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆,圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。,传动特点：,1）传动效率高，一般可达90%以上；,2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.52.5倍；,3）结构紧凑。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,阿基米德蜗杆(ZA),阿基米德蜗杆,双刀加工,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,渐开线蜗杆(ZI),渐开线蜗杆,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,法向直廓蜗杆(ZN),类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆(ZK),是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣削或磨削，加工时工件作螺旋运动，刀具作旋转运动。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,环面蜗杆传动特点：,1）传动效率高，一般可达8590%；,2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的24倍；,3）要求制造和安装精度高。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,锥蜗杆传动特点：,1）同时接触的点数较多，重合度大；,2）传动比范围大，一般为10360；,3）承载能力和传动效率高；,4）制造安装简便，工艺性好。,蜗杆分左旋和右旋。,左旋,右旋,蜗杆还有单头和多头之分。,中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。,在中间平面内，圆柱蜗杆传动相当于齿轮齿条的啮合传动。故设计时，均取中间平面上的参数和尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。,3.2圆柱蜗杆传动的主要参数及几何计算,ZA蜗杆：a=20轴向,由蜗杆传动正确啮合的条件，得：,1.模数m和压力角,压力角,ma1=mt2=ma1=t2,（一）主要参数及其选择,由于蜗杆传动在中间平面内相当于渐开线齿轮与齿条的啮合,2.蜗杆的分度圆直径d1和导程角,蜗杆的螺旋面和分度圆柱面的交线是一条螺旋线，将分度圆柱展开得：,tan=pz/d1,=z1pa/d1,=mz1/d1,tan=mz1/d1,d1=mz1/tan,可见，对每一个模数m，当z1和不同时，可有很多不同d1。,q=d1/m-蜗杆的直径系数,为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化,d1=mqmz1,tg=z1/q,需配备很多蜗轮滚刀,-表2-3,3.蜗杆传动的传动比i,传动比:,减速传动:i=u=n1/n2=z2/z1,增速传动:i=1/u=n2/n1=z1/z2,4.蜗杆的头数Z1,但tan=Z1/q,Z1,Z1,蜗杆的加工愈困难。,常取z1=1、2、4、6。,z1i,z2=iz1,为保证传动的平稳性：Z228,常限制：Z280,5.蜗轮的齿数Z2,Z2不能太少,Z2不能太多：,m弯曲强度,d2蜗杆长度蜗杆的刚度,Z2，d2(=mZ2)不变时,Z2，m不变时,通常取：Z2=2880,Z1、Z2的荐用值见表3-4,a=(d1+d1)/2,6.蜗杆传动的标准中心距,=m(q+z2)/2,-p113表,Z1，i；Z1，i；,(二)蜗杆传动变位的特点,目的：,特点：,拼凑中心距或提高传动的承载能力及传动效率,蜗杆传动的几何尺寸及其计算公式见图3-7及表3-5,(三)蜗杆传动的几何尺寸计算,(四)蜗杆传动的精度等级国家规定12个精度等级，1级最高，12级最低。分为3个公差组：分别规定传动精度、工作平稳性精度、接触精度。见p116表3-6,(五)蜗杆传动效率和自锁1、效率：包括轮齿的啮合效率搅油油阻损失轴承的摩擦损耗其中最主要是由于齿面相对滑动引起的啮合效率,蜗杆传动的总效率为：,=123,对于减速传动(蜗杆主动),蜗杆传动的总效率主要取决于啮合效率1,对于增速传动(蜗轮主动),e-当量摩擦角，其值根据vS查表3-7,fv-当量摩擦系数;,-蜗杆导程角;,e=arctanfv，,相对速度：由p117图3-8确定,可以看出：导程角主要影响效率，且与蜗杆头数有关,蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs,较大的VS引起：,2、如润滑条件良好,有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率,1、易发生齿面磨损和胶合,2、自锁蜗杆可带动蜗轮旋动，而蜗轮不能带动蜗杆旋转条件：e效率：0.5,蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率,Z11，2，4，6效率0.7，0.8，0.9，0.95,3.3蜗杆传动的载荷和失效形式,1.蜗杆传动的受力分析,方向：先根据蜗杆的转向和旋向(=)，确定蜗轮的转向，然后确定受力方向主动件的轴向力方向符合左（右）手定则,圆周力：Ft1=2T1/d1,轴向力：Fa1,径向力：Fr1=Fr2,=Ft2tanx,T2=T1i,力的大小：,=Fa2,=Ft2,=2T2/d2,法向力：Fn=Fa1/cosncos=Ft2/cosxcos=2T2/d2cosxcos,式中:,圆柱蜗杆传动,例：,Fa1,Fa2,Fr2,Fr1,Ft1,Ft2,n1,图示为蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。已知输出轴上锥齿轮Z4的转向。,（1）试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向，并使中间轴上的轴向力能抵消一部分。,（2）在图上标出各轮所受分力的方向,课堂练习题：,下图所示传动机构，确定各轴的回转方向，蜗轮轮齿的螺旋方向，蜗轮蜗杆所受各力的方向和位置。,2.蜗杆传动失效分析（1）失效形式：齿面点蚀、胶合、齿面磨损、轮齿折断（2）设计准则闭式传动通常按齿面接触强度设计（3）蜗杆传动材料选择要求：刚度、强度、耐磨性、减磨性、抗胶合性蜗杆：碳刚、合金钢蜗轮轮缘部分：铜合金、铸铁锡青铜：适用于滑动速度25m/s，耐磨性好铝青铜：适用于滑动速度10m/s，机械强度较高好铸铁：适用于滑动速度2m/s各材料详情见表3-9和表3-10,3.4蜗杆传动的设计计算1、蜗杆强度计算（1）齿面接触强度设计公式：,校核公式：,各系数的选择见表3-11表3-13,图3-10图3-11,（2）轮齿弯曲强度计算设计公式：,校核公式：,2.蜗杆刚度计算校核公式：,3.蜗杆传动热平衡计算单位时间内发热损耗的功率：,单位时间散出的热量为：,传动装置的润滑油工作温度应满足：,降温措施：1）增加散热片即增加散热面积。2）在蜗杆轴上装风扇，增加散热系数。3）在箱体油池内加蛇形冷却管。4