机械设计-第11章-VIP

第十一章蜗杆传动,11-1蜗杆传动特点及类型,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,11-4普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,11-5圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,一、蜗杆传动的组成,组成：蜗轮、蜗杆,11-1蜗杆传动特点及类型,空间交错轴之间的回转运动一般两轴垂直,11-1蜗杆传动特点及类型,二、蜗杆传动的应用,1）工作平稳，噪声低,2）i大,蜗杆z11、2、4、6,传递动力时：i=8100（常用1550）传递运动时：i=几百上千,优点,11-1蜗杆传动特点及类型,二、蜗杆传动的特点,3）结构紧凑、重量轻。,4）自锁性能好,缺点,1）加工困难,2）滑动速度vs大,3）低,4）蜗轮需用贵重的减摩材料,11-1蜗杆传动特点及类型,二、蜗杆传动的特点,蜗杆V4m/s：上蜗杆，避免搅油发热过多，浸油深度为蜗轮外径1/3,11-1蜗杆传动特点及类型,三、蜗杆传动的布置,根据蜗杆形状不同,11-1蜗杆传动特点及类型,四、蜗杆传动的类型,1圆柱蜗杆,普通圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆,1.车削加工（与螺纹类似）2.垂直轴线平面：阿基米德螺旋线3.包含轴线平面：直线,1.滚齿加工2.垂直轴线平面：渐开线3.包含轴线平面：凸廓曲线,圆弧圆柱蜗杆,根据蜗杆形状不同,11-1蜗杆传动特点及类型,四、蜗杆传动的类型,2环面蜗杆,3锥蜗杆,啮合齿数多，承载，制造安装要求,啮合齿数多，平稳，承载和效率较；可节约材料,多头蜗杆,根据蜗杆头数,四、蜗杆传动的类型,11-1蜗杆传动特点及类型,根据旋向,第十一章蜗杆传动,11-1蜗杆传动特点及类型,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,11-4普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,11-5圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,中间平面上相当于齿轮与齿条传动中间平面上的参数为标准值,通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面,11-2普通蜗杆传动的参数与尺寸,一、中间平面,1模数m和压力角正确啮合条件：在中间平面上，蜗杆的轴向模数、压力角等于蜗轮的端面模数、压力角,二、主要参数及其选择,11-2普通蜗杆传动的参数与尺寸,ma1=mt2=m；a1=t2,蜗杆导程角等于蜗轮螺旋角（旋向相同）,2蜗杆的分度圆直径dl与直径系数q,11-2普通蜗杆传动的参数与尺寸,二、主要参数及其选择,蜗轮用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀加工,q不一定为整数,直径系数q：直径d1与模数m的比值,2蜗杆的分度圆直径dl与直径系数q,11-2普通蜗杆传动的参数与尺寸,二、主要参数及其选择,表11-2普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配,3、蜗杆头数z1、传动比i、蜗轮齿数Z2,当蜗杆为主动时,11-2普通蜗杆传动的参数与尺寸,二、主要参数及其选择,Z1加工带来困难（一般Z1取1、2、4、6）,表11-1蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的荐用值,4导程角（升角）,z1,制造困难,传递运动时:头数z1,采用多头蜗杆,传递动力时:保证自锁,z1,采用单头蜗杆,5蜗杆传动的标准中心距,11-2普通蜗杆传动的参数与尺寸,二、主要参数及其选择,第十一章蜗杆传动,11-1蜗杆传动特点及类型,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,11-4普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,11-5圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料,11-3普通蜗杆传动的承载能力计算,1、失效形式：点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损,一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料,11-3普通蜗杆传动的承载能力计算,1、失效形式：点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损,蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算由于蜗杆与蜗轮齿面间有较大的相对滑动蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制,2、设计准则,一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料,11-3普通蜗杆传动的承载能力计算,开式传动：主要失效：齿面磨损和轮齿折断设计准则：保证齿根弯曲疲劳强度,闭式传动：主要失效：齿面胶合或点蚀设计准则：按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核,3、材料,常用蜗轮材料vs3m/s：铸造锡青铜（耐磨性好，但价格高）vs4m/s：铸造铝铁青铜（磨性较锡青铜差，但价格便宜）vs2m/s：灰铸铁或球墨铸铁,一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料,11-3普通蜗杆传动的承载能力计算,材料要求不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好耐磨性,常用蜗杆材料碳素钢、合金钢,二、蜗杆传动的受力分析,1、各分力计算公式,圆周力：,轴向力：,(蜗杆主动),径向力：,11-3普通蜗杆传动的承载能力计算,2、方向判定,Fr：指向各自轮心,蜗杆与n1反向,蜗轮与n2同向,n2,n1,二、蜗杆传动的受力分析,11-3普通蜗杆传动的承载能力计算,练习：已知蜗杆旋向、转向，求蜗轮旋向、转向，各分力方向,1蜗轮齿面接触疲劳强度计算,三、蜗杆传动的强度计算,11-3普通蜗杆传动的承载能力计算,原始公式来源于赫兹公式,校核式：,：材料弹性影响系数：接触线长度与曲率半径影响系数（图11-14）：载荷系数,设计式：,2）蜗轮材料为灰铸铁或铸铝铁青铜（B300MPa）,1）蜗轮材料为铸锡青铜（B80，必须采取措施,2、蜗杆轴端装风扇,4、油池内安装蛇形冷却水管,3、外冷却压力喷油润滑,1、加散热片,11-4普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,三、蜗杆传动的热平衡计算,2、热平衡计算的方法,第十一章蜗杆传动,11-1蜗杆传动特点及类型,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,11-4普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,11-5圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,蜗杆直径不大，常和轴做成一个整体,11-5圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,一、蜗杆,二、蜗轮,整体浇铸式（用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮）,组合式（过盈组合、螺栓组合、浇铸组合）,作业：11-1,已知：蜗杆轴为输入，大锥齿轮轴为输出，转向如图。要求II轴轴向力有所抵消，确定各轮转向、旋向及受力方向。,n4n3n2,3.Ft2Fa1Fa2Ft1,蜗杆右旋,Ft2,Fa1,Ft3,Ft4,Fa3,Fa2,Ft1,Fa4,4.n1,2.Ft3Ft4Fa3Fa4,图示蜗杆-圆锥-斜齿轮传动，已知蜗杆主动，旋向如图示，为使II、III的轴向力方向相反，试求：1）各轴的转向；2）各齿轮的螺旋线方向；3）各齿轮所受各分力方向。,Fa2,Ft1,解：1.径向力指向各齿轮的圆心（略）。,2.蜗轮左旋。,3.由齿轮3、4轴向力开始分析,4.Fa3Fa2Ft1n1,5.Fa1Ft2n2,6.n3n4,7.Ft3Ft4,8.Fa4Fa5Fa6,9.齿轮5左旋,齿轮6右旋。,10.Ft5Ft6,图示蜗杆-斜齿齿轮传动，已知蜗杆主动，大齿