第十二章蜗杆传动PPT课件

.,1,蜗轮（大齿轮）斜齿轮，d2较大，b2小，轮齿2小，倾斜小，轮齿在圆柱面很短。一.蜗杆：螺杆，按形状分：圆柱蜗杆和圆弧面蜗杆。,.,2,按形成方式分：阿基米德螺柱蜗杆（ZA）常用，如同加工螺纹，方便，两侧边夹角2=400，轴线的端平面与螺旋面的交线阿基米德螺线。渐开线齿轮（ZI）,.,3,齿数z1蜗杆头数，常用z1=1、2、4。蜗杆螺线方向：右旋（常用），左旋。用左、右手判别。中圆柱过齿形中线的圆柱，d1。螺旋角1中圆柱上螺线的切线与蜗杆轴线的夹角。导程角（升角）中圆柱上螺线的切线与蜗杆端平面的夹角。1+=900。,=2,1,右旋,.,4,二.蜗轮滚刀只沿蜗轮的径向进刀，使蜗轮轮齿沿齿宽方向呈圆弧形包住蜗杆。中间平面（主平面）包含蜗杆轴线並蜗轮轴线的平面。主平面上的齿形：蜗杆直线的齿条；蜗轮渐开线齿形。,.,5,轮齿方向：蜗轮齿向与蜗杆螺旋面方向应相同。同为右旋或左旋。2=，2+1=900,斜齿轮一为右旋，一为左旋,.,6,.,7,12-2蜗杆和蜗轮的啮合一.传动方式中间平面内：蜗杆齿形齿条蜗轮渐开线传动方式如同齿条与齿轮二.正确啮合条件中间平面通过蜗杆轴平面轴面，参数a，轮端端面t。ma1=mt2，a1=t2，同为右旋或左旋。,.,8,三.传动比i、蜗轮的转向及齿面间滑动i12=1/2=n1/n2=z2/z1=，1=900-，2=900-1，已知：n1方向，求：n2转向？蜗轮的转向：图12-6，速度矢量法：v1=v2+vs求v2n2，,C,v2=ve,vs=vr,v1=va,qianan:,qianan:,qianan:,.,9,v1=v2+vs：求v2n2，蜗轮转向的简便判断法则：以右手（左手）代表右旋（左旋）蜗杆，四指代表蜗杆方向，蜗轮转向与大姆指所指的方向相反。,C,v2=ve,vs=vr,v1=va,.,10,12-3蜗杆传动的基本参数和基本尺寸计算一.蜗杆传动的基本参数：m、z1、z2、ha*、c*、q。模数m和压力角规定：中间平面内m和为标准值。中间平面内：蜗杆轴平面，参数a，轮端t。标准参数：m=ma1=mt2，（表12-1）=a1=t2=200。,.,11,齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.2蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2通常z1=1、2、4，（式12-10）z1=1时，=tg/tg（+），z1少，小，低，发热多，（=3060）自锁。z1=2、4，z1多，大，高，传递功率较大z2=iz1，一般取z2=3263为宜。z2过少，根切，不平稳，z226。z2过多，蜗轮尺寸大，蜗杆长刚度差，z280。z1、z2推荐见表12-2，i大，z1，紧凑。,.,12,蜗杆的导程角（蜗杆升角）Px=m轴向齿距，Px=Pa，Pz导程。tg=Pz/d1=z1Px/d1=z1m/d1=z1/q；d1=mq蜗杆的中圆直径d1和蜗杆直径系数q蜗轮：齿形呈圆弧形包住蜗杆，与蜗杆紧密配合，2=。,Pz=,.,13,d1和q：（1）蜗轮一般用尺寸、形状与蜗杆相同的滚刀来加工，一把刀。（2）d1是代表尺寸，tg=z1m/d1d1=z1m/tg，d1尺寸很多，滚刀数目很多，很不经济。（3）为减少蜗轮滚刀数目，规定每一个m，只允许有12个d1。（4）m、d1：q=d1/m=z1/tg。（5）q的意义：q使刀具标准化，刀具数目，是基本参数。讨论：q是重要参数：m一定，q、d1、蜗杆刚度，但尺寸z1，q、，加工方便。作用：反映蜗杆传动的尺寸、形状和工作能力。,.,14,二.几何尺寸计算tg=z1Px/d1=z1m/d1=z1/q；m=Px/d1=mq，（d1z1m）d2=mz2标准中心距a式12-4。P=Px=Pa1=Pt2=mha*=1，c*=0.2，ha、hf、h、da、df计算参照直齿轮公式。,.,15,12-4蜗杆蜗轮机构的优缺点及应用一.优点：传动比大而结构紧凑i12=z2/z1，z1110，z2可以多，i大。用作动力传动i12=1080，主要用来传递运动可达1000。线接触，承载能力较强。具有螺旋传动特点，传动较平稳。z1=1时，可得到精确微小的角位移时，反行程自锁。,.,16,二.缺点：齿间滑动较大，齿面容易磨损和发热。一般P50马力，P，滑动，磨损，发热。机械效率较低，一般=0.70.9。要求反行程自锁时，0.5。要求有良好的润滑和散热条件，对材料较高，成本较高。三.应用：空间交错900的中、小功率传动。大i的减速装置。分度机构，传动精度较高。起动装置。,.,17,12-5蜗杆传动的受力分析及失效形式一.蜗杆传动的受力分析蜗轮在中间平面内，2=的斜齿轮：Fn分为三力：Ft、Fr、Fa。蜗杆上也有三个相应的分力。tg=Fr1/Fa1=Fr2/Ft2Ft1=Fa2=2T1/d1Fa1=Ft2=2T2/d2,.,18,蜗杆主动，蜗轮从动：Ft1=Fa2=2T1/d1Ft1方向n1与转向反，Fa1=Ft2=2T2/d2Ft2方向n2与转向同，Fr1=Fr2=Fa1tg=Ft2tg其方向由啮合点分别指向轮心。Fa1可按左、右手法则定。四指沿转向，大姆指为Fa1的方向。,.,19,四指沿转向，大姆指为Fa1方向Ft2n2。Fncosncos=Fa1=Ft2，cosncosT2=T1i，=t2=200蜗轮标准压力角。,.,20,.,21,.,22,二.蜗杆传动的失效形式主要失效形式：点蚀、折断、胶合及磨损等。由于齿面滑动大，发热比较严重，破坏润滑，更容易出现点蚀、胶合和磨损。因为相对滑动速度大，效率低，发热量大。三.强度计算准则通常蜗杆的材料是钢，而蜗轮为铜或铸铁，轮齿较软，因点蚀、胶合而失效。一般只计算蜗轮齿的强度。闭式传动散热差，易胶合。开式传动或润滑不良的闭式传动磨损突出。,.,23,一般只计算蜗轮齿的强度。闭式传动散热差，易胶合。开式传动或润滑不良的闭式传动磨损突出。闭式传动仍计算蜗轮的齿面接触强度和轮齿弯曲强度。H表12-5。又闭式传动发热大，如散热不好，破坏润滑，磨损加剧或胶合破坏。还进行热平衡及算。开式传动仍计算蜗轮齿的弯曲强度。,.,24,12-6蜗杆传动时的材料和结构一.蜗杆和蜗轮的结构蜗杆一般与轴制成整体。蜗轮制成整体或组合式，组合式用于尺寸较大的蜗轮，常用青铜齿圈，套装铸铁轮芯。二.蜗杆传动的材料选择材料组合时，要求具有良好的减磨性、耐磨性、抗胶合能力及一定的强度，,.,25,.,26,二.蜗杆传动的材料比较理想：钢（合金钢）青铜。蜗杆受力次数频繁，先磨损，用优质钢（碳素钢）或合金钢。蜗轮：低速轻载（v2m/s）球墨铸铁或铸铁。低速重载（v6m/s）齿圈用铸铁、铝青铜。高速重要传动齿圈可用铸锡青铜、铸锡磷铜，减磨，耐磨性都好。也用尼龙制造的，抗拉强度高，冲击韧性好等，但发热，变形大，不耐酸碱。,.,27,12-7蜗杆传动的强度计算一般只计算蜗轮齿的强度。一.齿面接触强度计算=200，蜗杆为钢，蜗轮齿圈为铜或铸铁，验算公式：设计公式：d1=qmK载荷系数，K：蜗轮软，跑合好载合集中小，传动平稳，大线比压Fn/b小，K值=1.11.3，较小。,(12-8）,(12-9）,.,28,K值=1.11.3，较小，按工作条件：载荷平稳，取11.2；载荷变化较大,取1.11.3。蜗轮v2小,取小值；v2大,取大值。H表12-4，表12-5。求得m2d1值，由表12-1查取其标准值md1。二.轮齿弯曲强度计算适用：开式传动，受强烈冲击的闭式传动，蜗轮采用无锡青铜或铸铁等脆性材料，或z290100时，必须计算蜗轮齿弯曲强度。可近似采用斜齿轮弯曲强度公式，代入蜗杆传动的有关参数。,.,29,二.轮齿弯曲强度计算适用：开式传动，受强烈冲击的闭式传动，蜗轮采用无锡青铜或铸铁等脆性材料，或z290100时，必须计算蜗轮齿弯曲强度。可近似采用斜齿轮弯曲强度公式，代入蜗杆传动的有关参数。第五版,见P198:验算公式:式(12-11)设计公式:式(12-12),.,30,12-8蜗杆传动的、润滑和热平衡计算一.蜗杆传动的效率闭式：总效率=123轮齿的啮合效率1：由于轮齿的相对滚动+滑动引起，可按螺旋传动：=tg-1f表12-7查，vs愈高，油膜易形成，f、，蜗杆升角，令d1/d=0，得：=450-/2时，1max。实用26.50，时，自锁，但1很低，50%。,.,31,轴承的效率2：滚动轴承0.99，滑动轴承0.980.99。油阻损耗消率3：30.99。蜗杆主动时，近似计算时，可按P201，表12-8，估算。二.蜗杆传动的润滑：润滑方法P201。三.蜗杆传动的热平衡计算对连续工作的闭式传动要进行。热平衡条件：产生的热量=散发的热量,开式传动,.,32,热平衡条件：产生的热量=散发的热量1000P1（1-）=tAt（W）P1（1-）损耗功热，t达热平衡时的润滑油温度（0c）应小于75900c；t0空气温度。,.,33,t温差允许值，一般为60700c。例：已知：P1、t、t，定A：计算时，可先估计散热面积A（m2）t与t比较，应tt，並使油温t=t0+t900c，t0空气温度。如tt，可采用冷却措施，P202。也可，或：A=1000P1（1-）/tt预先定稳差t，散热面积A，如A不够，可采用冷却措施，P192。,.,34,.,35,例12-2设计单级圆柱蜗杆减速器中的蜗杆传动。知：P1=5.5KW，n1=960r/min，i=21，载荷平稳，单向回转。P198:变、按书讲说明：（1）根据n1=960r/min初步估计，vs=5m/s，蜗轮用10-3铝青铜，由表12-5，插入法：当vs1=4m/s时，H1=160MPa，vs2=6m/s时，H2=120MPa，当vs1=5m/s时，,.,36,（2）由i=21，查表12-2，选取z1=2，则z2=iz1=212=42。P2KW，（3）KT2：T2=9.55106P2/n2，n2r/min，=P2/P1，P2=P1，n2=n1/i=45.7r/min，（4）,.,37,表12-1，z1=2，m2d1=90008171时，m=10mm，d1=90mm，q=9。（5）（6）（7）计算vs：v1=1d1/2，1=n1/30，vs=4.6