蜗轮蜗杆传动设计

7蜗杆传动7.1蜗杆传动的特性、应用和类型7.1.1蜗杆传动的特性和应用规划：蜗杆、蜗轮(一般蜗杆为主动式，蜗轮为从动式)角色：在空间交错的两个轴之间传递动作和动力。正常=90应用：用于机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械和其他机械制造行业。最大转发功率为750千瓦，通常低于50千瓦。特征：1)，传动比大。单步i=5到80，通常i=15到50，索引发送时I达到1000，紧凑。2)，驱动器平稳，噪音小。3)、自动锁定、蜗杆引线角度小于齿轮之间的等效摩擦角度时自动锁定。4)，蜗杆传动效率低，齿侧相对滑动速度大，齿侧磨损严重。5)，蜗轮成本高。为了减少摩擦，减少磨损，提高齿面的防粘能力，蜗轮经常用珍贵的铜合金制造。7.1.2蜗杆传动类型根据蜗杆类型的不同，例如圆柱蜗杆传动(a)、环面蜗杆传动(b)、圆锥蜗杆传动(c)等。(a)圆柱蜗杆传动(b)圆环蜗杆传动(c)圆锥蜗杆传动图7-1蜗杆传动类型1，圆柱蜗杆传动蠕虫有左右旋转。螺杆的一般齿数(头数)z1=1至4表示头数越多，转移效率越高。由于蜗杆加工的安装位置不同，因此生成的螺旋面在相对截面内具有不同的齿轮廓曲线形状。1)，阿基米德蜗杆如图所示，阿基米德蜗杆是圆柱蜗杆，其齿侧是阿基米德螺旋面。通常，对于车削，叶片通过蜗杆曲线，端面齿轮廓是阿基米德螺旋的叶片。牙齿表面是阿基米德螺旋表面。良好，缺点：蜗杆系统简单，精度高，表面质量高，驱动精度低，驱动效率低。发数不能太多。应用：头数少、载荷小、低速或不重要。图7-2阿基米德蜗杆(2)，垂直直蜗杆(ZN蜗杆)加工垂直直轮廓蜗杆时，通常将车削刀具的切削边放置在凹槽中心线处(或齿厚度中心线)中螺旋的法向截面内，结束齿截面轮廓是延伸渐开线。优点，缺点：有助于常用端铣刀或小直径盘铣刀、简单加工、多头蜗杆加工，用砂轮磨削、加工精度和表面质量高。应用：机场用多头精密蜗杆传动。3)，渐开线蜗杆(ZI蜗杆)渐开线蜗杆是齿为渐开线螺旋面的圆柱蜗杆，如图所示。在汽车刀具加工过程中，刀具切削刃平面与基准圆相切，结束齿轮廓是渐开线。良好，缺点：单面砂轮磨削，制造精度高，表面质量高，传输精度高，传输效率高。应用：最常用于批量生产和大功率、高速、精密传动。2、环面蜗杆传动功能：(1)，齿轮表面有良好的油膜形成条件，防粘承载能力和效率高；(2)，同时接触的齿数较多，承载能力是圆柱蜗杆传动的1.54倍；(3)、制造安装更加复杂，要求高精度；(4)，需要考虑冷却方式。3，圆锥蜗杆传动特点：(1)，啮合齿数多，重合度大，传动平稳，承载能力强；(2)，淬硬钢制成的蜗轮，节省有色金属。图7-6圆锥蜗杆图7-7蜗轮的主要参数7.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸垂直于蜗轮轴并通过蜗杆轴的平面，称为中间平面。在中间平面上啮合蜗轮和蜗轮就像渐开线齿条和齿轮的啮合一样。蜗杆传动的设计计算基于中间平面的默认参数和几何尺寸。7.2.1主要参数1，模块m和压力角a蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴向系数mx1、压力角度x1是蜗轮的端系数、压力角度相同。也就是说，mx1=mt2=mx1=t2=20=:蜗轮的螺旋角，:螺杆的导引角。表7-1圆柱蜗杆的基本尺寸和参数2、螺杆引线角度Px1:蜗杆轴向节距，px1=m(mm)；是导引角()。铅角度越大，传输效率越高，=3.555。如果传输效率高，则经常使用=1530，使用多头蜗杆。如果传输需要反向自动锁定，请使用340。3，蜗杆分度圆直径D1蜗轮是用与蜗杆大小相同的蜗杆滚刀对加工的，因此为了限制滚刀数量，国家标准为每个标准模块指定了标准蜗杆分度圆直径D1的数量。铅角较大，驱动效率高，但蜗杆的强度和刚度降低。如果允许蜗杆刚度，并且设计蜗轮时需要驱动效率，则可以选择较小的值D1，如果强度和刚度较大，则选择较大的值D1。4、蜗杆的头数Z1、蜗轮齿数z2和齿轮比I蜗杆刀头数量少(例如单头蜗杆)时，齿轮比大，但驱动效率低时，可以自动锁定。蜗杆刀头的数量越多，驱动效率越高，但蜗杆刀头的数量太多，加工起来就不容易。通常，蜗杆刀头为1、2、4、6。蜗轮齿数主要取决于传动比。也就是说，z2=I Z1。Z2不能太小(例如z2 5m/s，7级精度用于中等精度的运输机或高速传动功率情况，蜗轮圆周速度v2 7.5m/s7.4蜗杆传动的强度计算7.4.1蜗杆传动的应力分析蜗杆传动的应力分析类似于锥圆柱齿轮，它可以通过法向载荷Fn在径向载荷Fr、圆周载荷Ft、轴方向上分解负载Fa。不考虑摩擦时，存在以下关系：图7-8蜗杆传动的应力分析7.4.2蜗杆传动的强度计算1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮蜗杆啮合接触疲劳强度校核公式为：(7.4)适用于钢蜗杆与青铜或铸铁蜗轮(环形齿轮)配对蜗轮蜗杆砂轮齿面接触疲劳强度的设计公式如下：(7.5)2、蜗轮根弯曲疲劳强度计算蜗轮根的弯曲强度校核公式为(7.6)设计公式为：(7.7)7.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算7.5.1蜗杆传动的效率(7.8)13354齿轮啮合齿面间摩擦损失效率；3354考虑油搅拌和飞溅损失效率；33考虑轴承摩擦损失效率；1是对总效率影响最大的因素，可确定如下：(7.9)格式：l 蜗杆引线角度；和等效摩擦角。(7.10)效率和蜗杆头数的典型关系如下：封闭驱动器Z1 1 2 4总效率 0.65 0.75 0.750.82 0.820.92自动锁定时： 0.5开放驱动器：z1=1，2点=0.60至0.707.5.2蜗杆传动润滑润滑的主要目的是减少摩擦和冷却。特定润滑方法类似于齿轮传动的润滑。润滑剂：根据蜗杆、蜗轮副材料和操作条件，有多种润滑剂可供选择。润滑剂粘度和供油方法：通常根据相对滑动速度和载荷类型进行选择。燃料供给方法包括油池润滑、燃油喷射润滑等，对于燃油喷射润滑，喷嘴必须穿透蜗杆，并控制特定的油压。润滑剂量：选择润滑剂量时，请考虑充分润滑，以避免过度弯曲油损失。对于落料蜗杆或侧蜗杆传动，油深度必须是蜗杆的齿高度之一。放置蜗杆时，油深度约为蜗轮直径的三分之一。7.5.3蜗杆传动的热平衡计算驱动器效率低，长期工作的蜗杆驱动器的热量更大。如果生成的热量不能按时分布，则系统的热平衡温度太高，润滑状态可能受损，从而使系统进一步恶化。摩擦功耗导致系统产生以下热量：(7.11)箱壁上通过自然冷却扩散的热量如下：(7.12)K盒表面的热系数，如果自然通风良好：k=(14 17.5) w/(m2)？c)c；在没有循环气流的地方：k=(8.7 10.5) w/(m2)？c)c；箱的可冷却面积(m2)；A=A1 0.5A2，A1表示箱子的外壳面积，A2表示箱子的散热片面积，因为箱子的外墙与空气接触，内壁可以用油溅出来。T1润滑剂工作温度(c)；T 23354环境温度(c)，通常使用20c。在热平衡条件下可用：(7.13)系统热平衡检查，可用于一般t190散热动作：如果作业温度t1超过t1，请先尝试增加散热区域，而不增加箱子的大小。如果不满足要求，可以使用以下强制措施解决：1)在蜗杆轴末端安装风扇。2)使用循环压力喷射冷却；3)在箱油箱中安装蛇形军官。7.6蜗杆和蜗轮结构7.6.1蠕虫的结构蜗杆螺旋部分的直径不大，因此经常与轴一起成为整体。如果蜗轮螺旋部分的直径较大，则可以将轴与蜗杆分开。没有颈，加工螺旋部分时只能使用铣削方法，如图7-9所示。有颈，螺旋部分也可以用车辆制造，