机械设计基础第12章蜗杆传动

1、机械设计基础,第12章 蜗杆传动,12.1 蜗杆传动的特点和类型,12.1.1 蜗杆蜗轮的形成,轴线交错，减速蜗杆为主动件，旋向相同。,12.1.2 蜗杆传动的特点,1传动比大,动力传动时,分度传动时,2传动平稳、噪音小,逐渐进入啮合，逐渐退出啮合,3承载能力大,蜗轮的分度圆柱面为弧面,4容易实现自锁,5传动效率低,当蜗杆的导程角小于蜗杆副的当量摩擦角,1. 按蜗杆形状分,（1）圆柱蜗杆传动,（2） 环面蜗杆传动,（3） 锥面蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,12.1.3 蜗杆蜗轮机构的分类,圆柱蜗杆可分为：,（a）阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）,阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上是直齿条和

2、渐开线齿轮的啮合，加工时用车刀直接车削在无需磨削加工的情况下广泛应用，必须磨削时需采用特制截面形状的砂轮。,（b）渐开线蜗杆（ZI蜗杆）,渐开线蜗杆的端面齿廓为渐开线，与蜗杆基圆柱相切的截面，齿廓是直线。加工时可以像圆柱齿轮一样用滚刀铣切，可用平面砂轮来磨，需要专用机床。,（c）法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）,法向直廓蜗杆的导程角很大，加工时最好使刀具的切削平面在垂直于齿槽中点螺旋线的法平面内。磨削是用直母线的砂轮在普通螺纹磨床上进行。,12.2 圆柱蜗杆传动的主要参数 和几何尺寸,1模数,蜗杆轴向模数mX 蜗轮端面模数mt,2压力角,压力角,12.2.1 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,范围：1 4

3、 分度或要求自锁时，取小。否则，取大。,避免根切，取最小值为26。,3. 蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2,要求自锁 z1 = 1 ，提高效率时取 z1 1,z2 = i z1=28 80,4导程角,5蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q,q蜗杆直径系数,令,则：,6蜗杆蜗轮传动的几何尺寸计算,其余几何尺寸的计算参照直齿轮，只是取ha*=1，c*=0.2,传动比,回转方向的判断,7. 蜗杆蜗轮的传动比及其转动方向的判断,蜗轮转动方向由右手螺旋法则确定。,试确定图a所示传动中蜗轮的转向，及图b所示传动中蜗杆和蜗轮的旋向。,8. 滑动速度,12.2.2 蜗杆传动的正确啮合条件,12.3 蜗杆传动的失效形式

4、、 材料和结构,12.3.1 蜗杆传动的失效形式,齿面点蚀, 蜗轮材料为铸锡青铜时，,此种材料强度稍低,齿面胶合, 蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时,齿面磨损, 开式传动或润滑油不清洁,轮齿折断, 蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷,由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上,对于大多数蜗杆传动，其承载能力主要取决于接触强度,材料要求：减摩性好、耐摩、抗胶合、足够的强度,碳 钢 45号钢 调质或淬火,蜗 杆,合金钢 20Cr、20CrMnTi、40Cr,铸锡青铜 ZCuSn10P1 适合高速,蜗 轮,铸铝青铜 ZCuAl 10Fe3 低速重载,灰铸铁 HT200 低速轻载,减摩性好,12.3.2 蜗杆传动

5、的材料,12.3.3 蜗杆和蜗轮的结构,12.4 蜗杆传动的受力分析,各力关系：,各力方向：,Ft、Fr 同斜齿轮,Fa用主动轮左右手定则判断，一般蜗杆主动。,各力大小：,注意：用平面图表示,各力应画在受力点上,12.5.1 效率,啮合效率类似于螺旋副：,故：,设计之初， 未知，可按 z1 初选：,由此可知，z1 ,z1 = 1 时， = 0.70.75,z1 = 2 时， = 0.750.82,z1 = 4 时， = 0.870.92,自锁时， 0.5,12.5 蜗杆传动的效率、 润滑和热平衡计算,12.5.2 润滑,一般情况下，采用浸油润滑,vs 很大时，采用喷油润滑,v1 小时，蜗杆下置

6、,v1 4 m/s时蜗杆上置,有利于润滑,避免过大的搅油损失,蜗杆下置,蜗杆上置,12.5.3 蜗杆传动的热平衡计算,对象 连续工作的闭式蜗杆传动,t 热平衡时的油温,目的 控制油温，防止胶合,热平衡时，单位时间内：发热量 = 散热量,H1 = P1 - P2 = 1000P1（1 - ） W,单位时间内的发热量：,单位时间内的散热量：,H2 = t A（t - t 0 ）= t A t W,t 散热系数,自然方式冷却时 t = 1017,A 箱体散热面积,箱体暴露在空气中的部分,近似计算：,蜗杆传动中心距,t 0 环境温度,常取 t 0 = 20 ,t 温 升,热平衡时：,则热平衡计算式：,若t t ，则采取措施提高散热能力：,在箱