上海大学机械设计课件第十一章蜗杆传动

1、机械设计课外实践 d1 z2 d2 z1fv 带式运输机设计 确定电机参数：p、n；具体型号及安装尺寸 传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸m、z、a、b、 每人一组数据；选择多个结构方案机械设计课外实践 高架灯提升装置高架灯提升装置 确定电机参数：p、n；具体型号及安装尺寸 总体方案图，应表明相关位置 传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸m、z、a、b、 滚筒尺寸计算： 机械设计课外实践 自动门、电动剪刀自动门、电动剪刀 方案具体化 确定设计参数：载荷、速度 确定电机参数：p、n；具体型号及安装尺寸 传动零件参数：p、n、i、t；计算零件的具体尺寸机械设计课外实践 自选题目设计自选题目设计

2、尽快方案结构化，根据每组的具体情况进行必要的分工 传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸 进度不平衡，应抓紧第11章 蜗杆传动11-1 蜗杆传动的类型11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算11-4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计11-1 蜗杆传动的类型、特点和应用一、特点：二、类型：一、特点1.传动比大：结构紧凑，动力传动i=580；分度机构或手动机构可达300，若只传递运动可达1000。2.传动平稳：连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低；3.可自锁：升

3、角小于当量摩擦角，蜗轮主动时自锁4.传动效率低：滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型蜗杆的传动效率已可达90%以上。二、蜗杆传动的类型 a ）圆柱蜗杆传动 b）环面蜗杆传动 c）锥蜗杆传动 按蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动 、锥蜗杆传动 1、圆柱蜗杆传动 1）普通圆柱蜗杆传动 2）圆弧圆柱蜗杆传动zc 1）. 普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动根据蜗杆的不同齿廓形状及形成机理，可分为阿基米德蜗杆（za蜗杆）渐开线蜗杆 （zi蜗杆）法向直廓蜗杆（zn蜗杆）锥面包络蜗杆（zk蜗杆）阿基米德蜗杆（za蜗杆）车削工艺好，精度低，中小载荷，使用逐渐减少 中间平面齿廓为直线，端面为

4、阿基米德螺线法向直廓蜗杆（zn蜗杆） 法面齿廓为直线，端面为延伸渐开线。可用单刀或双刀加工。渐开线蜗杆（zi蜗杆）效率高；传递功率较大 端面齿廓为渐开线，刀刃顶面与基圆柱相切，其中一把刀高于蜗杆轴线，一把刀低于蜗杆轴线。锥面包络圆柱蜗杆 这是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。蜗杆精度高2） 圆弧圆柱蜗杆传动zc 在中间平面内，蜗杆是凹圆弧，蜗轮是凸圆弧，传动为凹凸弧齿廓相啮合传动。 其特点：效率高，一般可达90%以上；承载能力高，一般可较普通圆柱蜗杆高出50%-150%；体积小；质量小；结构紧凑。 这种传动已广泛应用到冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设

5、备的减速机构中。2、环面蜗杆传动3、锥面蜗杆传动7. 2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸 在中间平面，普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮和齿条的啮合，设计时以中间平面的参数为基准。一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数二、蜗杆传动变位的特点三、蜗杆传动的几何尺寸计算一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数2121tatamm 1.模数m和压力角：在中间平面，即蜗杆轴平面与蜗轮中间平面的m和压力角相等且为标准值。 2.蜗杆分度圆直径d1 （标准值见表11-2 ） 直径系数q ： 若用非标准滚刀或非刀加工蜗轮，d1、q可不受标准的限制。cosnatgtg式中：为导程角。 1= 2mdq1mqd 1za型轴面压力角为标

6、准值，其余三种法面为标准值。（ 1+ 2=900 1 + 1 =900）一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数 3.蜗杆头数z1： 常取 1、 2、 4、 6 传动效率： 估取 0.7、0.8、0.9、0.95。(p260)保证一定的重合度，传动平稳；保证抗弯强度、蜗杆的刚度。80281722zz常取，轴向齿距导程ppqzdmzdpzdptgzxz;1111114.导程角：1dzpxpv蜗轮齿数z2 =iz1：表11-2(p242) 避免根切一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数 5.中心距a：（表11-2）自行加工滚刀或箱体时可不按表中值选取。)(2)(21221zqmdda)(121221ddzznni6

7、.传动比i：齿数比u二、蜗杆传动变位的特点1、蜗轮的变位 蜗杆传动变位的特点 ：为了保持刀具尺寸不变，不能改变蜗杆的尺寸，因而只对蜗轮进行变位。（1）蜗轮齿数不变（传动比不变），改变中心距： )2(2121mxddmxaa22222222222zzxxzzxzqmzqma则故）（）（因maax则变位系数（2）中心距不变，改变蜗轮齿数（传动比改变） ：三、蜗杆传动的几何尺寸计算表11-3 基本几何尺寸计算公式蜗轮宽度b、外圆直径da 、及蜗杆螺纹长度b，参考设计手册。b1bda7.3 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料二、蜗杆传动的受力分析三、蜗杆传动的强度计

8、算四、蜗杆的刚度计算五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择1、失效形式： 失效经常发生在蜗轮的轮齿上；滑动速度vs大，发热量大，更易胶合和磨损。1）开式传动多发生齿面磨损和轮齿折断，应以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则。2）闭式传动中，多因胶合和点蚀而失效，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行校核。切由于散热困难，还应进行热平衡计算。一、 蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料一、 蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料2、设计准则：同齿轮传动；必要时核算热平衡。3、材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性蜗杆：20cr渗碳淬火 ；40cr、35crmo淬火 ：

9、45调质蜗轮 ： zcusn10p1 zcual10fe3 ht200 vs3 重要传动 vs 4 m/s vs 2 m/s 耐磨性好、抗胶合 价格便宜 经济、低速二、蜗杆传动的受力分析21112atfdtf12222atfdtftgffftrr221nanffcoscos1itt12二、蜗杆传动的受力分析三、蜗杆传动的强度计算1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算式中：fn啮合齿面上的法向载荷，knl0接触线总长k载荷系数；k=kakkv使用系数 ka 表11-5 齿向载荷分布系数k =1； k = 1.3 1.6 （载荷平稳； 变化、振动、冲击）动载系数 kv =1.01

10、.1（v23m/s）； 1.11.2（v23m/s）。ze材料的弹性系数，对青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配合，取ze =160mp1/21、蜗轮齿面接触疲劳强度计算1）赫兹公式：enhzlkf0cos360010dl1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算hehaktzz32校核公式：322)(hezzkta设计公式：式中：z-接触系数,考虑接触线长度和曲率半径的影响 ze-材料的弹性影响系数，对于青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取160mpa1/2 t2=it11、蜗轮齿面接触疲劳强度计算（许用应力）2）锡青铜（b300mpa) ： 主要为接触疲劳失效，与应力循环次数 n 有关。（基本许用应力h ）8710

11、nkkhnhhnh1）灰铸铁及铝铁青铜（高强度青铜） （b300mpa) ： 主要取决于齿面胶合失效，要考虑滑动速度vs，其许用应力h 可直接从表中查出式中：khn为接触疲劳寿命系数；其中n=60n2jlh2、蜗轮蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算mn=mcos （mn=mtcos2）yfa齿形系数，按zv=z2/cos3 ysa齿根应力修正系数，放在f中考虑y螺旋角系数； y=1-/1400y-弯曲疲劳强度的重合度系数； y=0.667yyyymdbktyyyymbkfsafansafantf2222222222蜗轮齿宽角cos360012db 式中：2、蜗轮蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 ffafyymd

12、dkt53. 12212校核式：yyzktdmfaf2221253. 1设计式：9610nkkfnfnff寿命系数112dmdm、确定表由：f计入齿根应力修正系数后的基本许用应力四、蜗杆的刚度计算 4832121yleiffyrt 212419 . 01000/9 . 064dlldyydlldii蜗杆两端支撑跨距。许用挠度，；蜗杆轴支点跨距，初取；危险截面的惯性矩，五、蜗杆传动的精度等级及其选择 12个精度等级；1级最高，12级最低。普通圆柱蜗杆传动一般以69级应用的最多。11-4 圆弧圆柱蜗杆传动的设计计算（自学）一、概述二、圆弧圆柱蜗杆传动强度计算 初步确定几何尺寸后，按安全系数校核11

13、-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率二、蜗杆传动的润滑三、蜗杆传动的热平衡计算一、蜗杆传动的效率321蜗杆导程角:当量摩擦角:v)()96. 095. 0(vtgtgtgtgv)(:1蜗轮主动时itt1296. 095. 03232一般取：轴承效率搅油效率闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分：啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的搅油损耗。即：估取值z1 1 2 4 6 0.7 0.8 0.9 0.95二、蜗杆传动的润滑1、 蜗杆传动的相对滑动速度2、润滑油3、润滑油的黏度及给油方法4、润滑油量1、 蜗杆传动的相对滑动速度 润滑、散热不良时：易产生磨损、胶合； 充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大 摩擦系数越小，提高了传动效率。当量摩擦系数当量摩擦角；:vvfcos100060:11ndvs滑动速度v1 v2 vs 相对滑动速度很大，产生的利弊：2、润滑油3、润滑油的黏度及给油方法4、润滑油量三、蜗杆传动的热平衡计算)1 (10001p单位时间内的发热量：)(02adtts单位时间内的散热量：21spttda)1 (10