河海大学机械设计蜗杆

1、第第12章章 蜗杆传动蜗杆传动 121 蜗杆传动的特点及类型蜗杆传动的特点及类型一一、蜗杆传动的主要特点有：蜗杆传动的主要特点有：1 1传动比大，一般为传动比大，一般为i i=8-80=8-80，大的大的可达可达10001000以上；以上；2 2重合度大，传动平稳，噪声低；重合度大，传动平稳，噪声低；3 3摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式；摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式；4 4传动效率低，具有自锁性时，效率低于传动效率低，具有自锁性时，效率低于40%40%。主要用于运动传递，而在动力传输中的应用受到限制。主要用于运动传递，而在动力传输中的应用受到限制。1、按蜗杆形式分类、按蜗杆形

2、式分类二、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的类型 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥面蜗杆传动锥面蜗杆传动普通圆柱普通圆柱圆弧圆柱圆弧圆柱普通圆柱蜗杆传动可分为：普通圆柱蜗杆传动可分为：2、按螺旋面形状分类、按螺旋面形状分类三、三、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择国家标准对蜗杆、蜗轮传动规定了国家标准对蜗杆、蜗轮传动规定了1212个精度等级，个精度等级，1 1级精度最高，级精度最高，1212级最低。级最低。 普通圆柱蜗杆传动的精度，一般以普通圆柱蜗杆传动的精度，一般以6-96-9级应用得级应用得最多。最多。8级精度常用于只有短时工作的低速传动级精度

3、常用于只有短时工作的低速传动v3m/s6级精度可用于蜗轮圆周速度级精度可用于蜗轮圆周速度v5m/s的场合；的场合；7级精度常用于级精度常用于v v v1 1、v v2 2较大的较大的v vs s引起：引起：1 1、易发生齿面磨损和胶合、易发生齿面磨损和胶合 2 2、如润滑条件良好、如润滑条件良好 , , 有助于形成有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率高传动效率 1cosv2sinv二、几何尺寸计算二、几何尺寸计算其他尺寸计算见表其他尺寸计算见表12-3传动比传动比 i齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动 i = d2 / d1 i d2 / d1 m、 法面

4、为标准值法面为标准值中间平面为标准值中间平面为标准值 1= - 2 =, 旋向相同旋向相同 d1d1= mnz1/cosd1=mq,且为标准值且为标准值 122121()()222ddmaqzm zz中心距齿面点蚀齿面点蚀 蜗轮材料为铸锡青铜时，蜗轮材料为铸锡青铜时，此种材料强度稍低此种材料强度稍低齿面胶合齿面胶合 蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时齿面磨损齿面磨损 开式传动或润滑油不清洁开式传动或润滑油不清洁轮齿折断轮齿折断 蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷123 蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的失效形式、材料和结构一、失效形式一、失效形式蜗杆的

5、刚度计算蜗杆的刚度计算 防止蜗杆刚度不足引起的失效。防止蜗杆刚度不足引起的失效。蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮的齿面接触疲劳强度计算蜗轮的齿面接触疲劳强度计算 防止齿面过度磨损引起的失效。防止齿面过度磨损引起的失效。传动系统的热平衡计算传动系统的热平衡计算 防止过热引起的失效。防止过热引起的失效。蜗杆高速重载高速重载低速中载低速中载中碳钢中碳钢+ +调质调质蜗轮v vs s3 3 mm/ /s s 重要传动重要传动铸造锡青铜铸造锡青铜v vs s4 4 m/sm/s 一般传动一般传动铸造铝铁青铜铸造铝铁青铜v vs s2 2 m/sm/s 不重要传动不重要传动灰铸铁灰

6、铸铁低碳低碳合金钢合金钢+ +渗碳淬火渗碳淬火中碳钢或中碳合金钢中碳钢或中碳合金钢+ +表面淬表面淬火火要求：减摩性好、耐摩、抗胶合、足够的强度要求：减摩性好、耐摩、抗胶合、足够的强度二、材料二、材料三、蜗杆和蜗轮的结构三、蜗杆和蜗轮的结构1 1、蜗杆的结构、蜗杆的结构蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。 无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。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

7、，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。但该结构的刚度较前一种差。2、蜗轮的结构、蜗轮的结构为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：整体式蜗轮整体式蜗轮配合式蜗轮配合式蜗轮拼铸式蜗轮拼铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮螺栓联接式蜗轮蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相同，轮蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相同

8、，轮齿在受到法向载荷齿在受到法向载荷f fn n的情况下，可分解出径向载荷的情况下，可分解出径向载荷f fr r、周向载周向载荷荷f ft t、轴向载荷轴向载荷f fa a。 11a2t12dtff22t2a12dtfftant2r2r1fff21tti 式 中 ：为 蜗 杆 传 动 效 率124 124 蜗杆传动受力分析蜗杆传动受力分析各力关系各力关系21atff21taff各力方向各力方向fa用主动轮左右手定则判断用主动轮左右手定则判断一般蜗杆主动。一般蜗杆主动。21rrfffr 指向各自的轮心。指向各自的轮心。ft 蜗杆上蜗杆上ft与其啮合点速度方向相反；与其啮合点速度方向相反；蜗轮上的

9、蜗轮上的ft与其啮合点运动方向相同；与其啮合点运动方向相同；fa1ft2ft1fa2n1fr2fr1n2n1各力应画各力应画在受力点在受力点上上12125 蜗杆传动的润滑及热平衡计算蜗杆传动的润滑及热平衡计算 一、蜗杆传动的润滑一、蜗杆传动的润滑 目的：目的：1）提高效率；）提高效率； 2）降低温升，防止磨损和胶合）降低温升，防止磨损和胶合1、润滑油粘度、润滑油粘度表表11-5 2、给油方法、给油方法 vs1015m/s，压力喷油润滑，压力喷油润滑二、蜗杆传动热平衡计算二、蜗杆传动热平衡计算 润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。 效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降原因原因设蜗杆传动功率为设蜗杆传动功率为p（ k w）,效率为效率为 蜗杆传动单位时间的发热量为蜗杆传动单位时间的发热量为 )1 (10001ph自然冷却方式，单位时间散热量为自然冷却方式，单位时间散热量为 20tha ttt 箱体表面散热系数箱体表面散热系数 a箱体散热面积箱体散热面积 t 油的工作温度油的工作温度 t0环境温度环境温度 达到热平衡时达到热平衡时 010001tpa tt可得到热平衡时的温度可得到热平衡时的温度 01000 (1)60 70