7蜗杆传动2解析PPT教学课件

1、第7章蜗杆传动 蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。一般蜗杆为主动件，用于传递交错轴间的回转运动和动力，通常两轴交错角为90 。第1页/共31页7.1 蜗杆传动的类型和特点7.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算7.3 蜗杆传动的材料和结构7.4 蜗杆传动的强度计算7.5 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡7.6 蜗杆传动的安装与维护 第2页/共31页一、蜗杆与蜗轮的材料1. 为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。2. 高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。3. 低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。4. 蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。7.3

2、蜗杆与蜗轮的材料和结构 第3页/共31页由于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料不仅要求有足够的强度，更重要的是具有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此常采用青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。适用于齿面滑动速度 较高的传动。铸锡青铜：铸铝青铜：灰铸铁：蜗轮常用材料有：vs 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差）vs 2 m/s 的场合，且要进行时效处理，防止变形。（抗胶合能力强，抗点蚀能力差）第4页/共31页二、蜗杆、涡轮的结构1. 蜗杆的

3、结构蜗杆常和轴做成一个整体。无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加 工，但该结构的刚度较前一种差。第5页/共31页蜗杆、蜗轮的结构第6页/共31页2. 蜗轮的结构第7页/共31页第8页/共31页齿圈式整体式蜗轮的结构第9页/共31页镶铸式螺栓连接式第10页/共31页7.4 蜗杆传动的强度计算 一、蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、圆周载荷Ft、轴向载荷Fa。a211t12FdTFt2a1FFr2r1FFtan2r2tFF2222dTFt第11页/共31页Ft2Ft1Fx2Fx

4、1Fr1Fr2T2n2n1T1第12页/共31页力的大小 21112atFdTF12222atFdTFtgFFFtrr221圆周力 轴向力 径向力 蜗杆传动的受力分析第13页/共31页蜗杆传动受力方向判断 蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。第14页/共31页蜗杆传动受力方向判断 蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。径向力 =径向力第15页/共31页蜗杆传动受力方向判断 蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，

5、以及蜗轮的旋转方向。径向力 =径向力周向力 =轴向力第16页/共31页蜗杆传动受力方向判断 蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。径向力 =径向力周向力 =轴向力周向力 =轴向力第17页/共31页蜗杆传动受力方向判断 蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。从动轮转向径向力 =径向力周向力 =轴向力周向力 =轴向力第18页/共31页Ft主反从同 Fr指向各自的轴线 Fa1蜗杆左右手螺旋定则 轴向力 径向力圆周力 蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w

6、2方向第19页/共31页例1：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。n112n221n2Ft2Fa1Ft1Fa2n112Ft1Fa2n2Ft2Fa1n1Ft2Fa1Ft1Fa2径向力Fr 的方向：略第20页/共31页传动系统如图，已知轮4为输出轮，转向如图，试：1、合理确定蜗杆、蜗轮的旋向；2、标出各轮受力方向。1234n4n3n2Fa3Fa2Ft1Fa1Ft2Ft3Ft4例Fa4n1径向力Fr 的方向：略第21页/共31页图示为一起重装置，欲使重物上升，试在图上画出：n2n3Fa2Fa3Ft3Ft2Ft3Fa4n3n2n1Fa2Fa1

7、Fa3Ft4Ft2Ft1433221电机例1、电机转向n1 ； 2、斜齿轮2的旋向； 3、啮合点受力方向。n4径向力Fr 的方向：略第22页/共31页7.5蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 一、蜗杆传动的效率与齿轮传动类似，闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合摩擦损耗，轴承中摩擦损耗以及搅动箱体内润滑油的油阻损耗。其总效率为 =123其中最主要的是啮合效率，当蜗杆主动时，啮合效率可按螺旋传动的效率公式求出。第23页/共31页式中：为蜗杆导程角；为当量摩擦角，=arctgf。当量摩擦系数 f主要与蜗杆副材料、表面状况以及滑动速度等有关。因此考虑 23后，蜗杆传动的总效率为）（）（1012)

8、(tgtg97. 095. 011tandmz因为所以 z1估计蜗杆传动的总效率时，可取下列数值：闭式传动 z1=1 2 4 =0.700.75 0.750.82 0.870.92开式传动 z1=1 、2 =0.600.70 第24页/共31页 二、蜗杆传动的润滑目的：减摩、散热。润滑油的粘度和给油方法可参照表7-10选取。一般根据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法。蜗杆下置时，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的 1/61/3。给油方法：油池润滑：喷油润滑为减小搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。蜗杆线速度v24m/s时，常将蜗杆置于蜗轮之上，形成上置式传动，由蜗

9、轮带油润滑。第25页/共31页润滑方式的选择：当vs 510 m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。当vs 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。当v1 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。第26页/共31页 三、蜗杆传动的热平衡计算 由于蜗杆传动效率低、发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高、润滑失效，导致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。热平衡：在单位时间内，摩擦产生的热量等与散发的热量。在闭式传动中，热量系通过箱壳散逸，且要求箱体内的油温t() 和周围空气温度 t0() 之差不超过允许值式中：t温度差， t=t-t0; )1112()1 (10001tAPtt第27页/共31页P1蜗杆传递功率，单位为 kW;t表面散热系数，根据箱体周围通风条件，一般取 t =1017W/(m2)；A散热面积，单位为 m2 ，指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积，对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算；t温差允许值，一般为 6070。并应使油温 t (=t0 +t) 小于 90 。如果超过温差允许值，可采用下述冷却措施： 增加散热面积 合理设计箱体结构，