蜗杆传动-资料学习教案

1、会计学1蜗杆传动蜗杆传动-资料资料(zlio)第一页，共42页。第1页/共41页第二页，共42页。本章学习的基本要求：熟练掌握的内容 1）蜗杆传动的特点及应用，蜗杆传动主要参数的合理选择及 几何尺寸的计算； 2）蜗杆传动受力分析，蜗轮转向判断； 3）蜗杆传动的失效(sh xio)形式、材料选择及强度计算； 4）蜗杆传动的润滑、效率计算及热平衡计算。本章的重点： 蜗杆直径系数q 的含义，蜗杆的受力分析及蜗轮转向判断。第2页/共41页第三页，共42页。作用：用于传递交错轴之间的回转运动(yndng)和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。90形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且1很大时，轮齿在圆柱

2、体上构成(guchng)多圈完整的螺旋。11所得齿轮(chln)称为:蜗杆。而啮合件称为:蜗轮。蜗杆22蜗轮第3页/共41页第四页，共42页。优点： 传动(chundng)比大、结构紧凑、传动(chundng)平稳、噪声小。分度机构(jgu)：i = 1000, 通常i = 8 80缺点： 摩擦损失较大，效率(xio l)低、蜗轮齿圈用青铜制 造，成本高。一般：= 0.7 0.8， 自锁：0.4第4页/共41页第五页，共42页。类型(lixng)环面蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 环面蜗杆锥蜗杆3.1 蜗杆传动的特点与

3、分类第5页/共41页第六页，共42页。类型(lixng)环面蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通(ptng)圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。普通圆柱蜗杆第6页/共41页第七页，共42页。类型(lixng)环面蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通(ptng)圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆 圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。传动特点：1）传动效率高，一般可达90%以上；2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.5

4、 2.5倍；3）结构紧凑。第7页/共41页第八页，共42页。类型(lixng)环面蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通(ptng)圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆(ZA)阿基米德蜗杆双刀加工阿基米德螺线第8页/共41页第九页，共42页。类型(lixng)环面蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通(ptng)圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 渐开线蜗杆(ZI)渐开线蜗杆渐开线基圆第9页/共41页第十页，共42页。类型(lixng)环面蜗杆传动

5、 圆柱(yunzh)蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通(ptng)圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 dx延伸渐开线车刀对中齿厚中心法面法向直廓蜗杆(ZN)第10页/共41页第十一页，共42页。类型(lixng)环面蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通(ptng)圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆(ZK)2近似于阿基米德螺线是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣削或磨削，加工时工件作螺旋运动，刀具作旋转运动。砂轮第11页/共41页第十二页，共42页。

6、类型(lixng)环面蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通(ptng)圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 环面蜗杆传动特点： 1）传动效率高，一般可达8590%；2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2 4倍；3）要求制造和安装精度高。环面蜗杆第12页/共41页第十三页，共42页。类型(lixng)环面蜗杆传动 圆柱(yunzh)蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通(ptng)圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 锥蜗杆传动特点： 锥蜗杆1）同时接触的点数较多，重合度大； 2）传动比范围大

7、，一般为10 360； 3）承载能力和传动效率高； 4）制造安装简便，工艺性好。 第13页/共41页第十四页，共42页。u蜗杆分左旋(zu xun)和右旋。左旋(zu xun)右旋u蜗杆还有单头和多头(dutu)之分。第14页/共41页第十五页，共42页。中间平面中间平面(pngmin)：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。 在中间平面(pngmin)内，圆柱蜗杆传动相当于齿轮齿条的啮合传动。故设计时，均取中间平面(pngmin)上的参数和尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。2 3.2 圆柱蜗杆传动的主要参数及几何(j h)计算第15页/共41页第十六页，共42页。ZA蜗杆： a=20轴向由蜗杆传动正

8、确啮合(nih)的条件，得：1. 模数m和压力(yl)角 压力(yl)角ZN蜗杆： n=20法向ZI蜗杆： n=20ZK蜗杆： n=20 ma1= mt2 = m a1= t2 （一）主要参数及其选择由于蜗杆传动在中间平面内相当于渐开线齿轮与齿条的啮合第16页/共41页第十七页，共42页。2. 蜗杆的分度圆直径(zhjng)d1和导程角 蜗杆的螺旋面和分度圆柱(yunzh)面的交线是一条螺旋线，将分度圆柱(yunzh)展开得：tan=pz /d1= z1 pa /d1 = mz1 / d1d1pad11pz第17页/共41页第十八页，共42页。 tan= mz1 / d1 d1 = mz1 /

9、 tan 可见，对每一个模数m ，当z1和不同时(tngsh)，可有很多不同d1。q = d1 / m - 蜗杆的直径(zhjng)系数 为了限制(xinzh)蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化d1 = m q m z1tg= z1 / q 需配备很多蜗轮滚刀-表2-3 第18页/共41页第十九页，共42页。3. 蜗杆传动的传动比 i传动比 : -d1d2n2n1i = -z1z2 = -减速(jin s)传动 : i=u=n1/n2=z2/z1增速传动(chundng) : i=1/u=n2/n1=z1/z2第19页/共41页第二十页，共42页。4. 蜗杆的头数Z1但 tan= Z1 / q

10、Z1 Z1 ,蜗杆的加工(ji gng)愈困难。 常取 z1 = 1、2、4、6。n2n1i = -z1z2 = -z1 i，但制造困难，自锁性好 第20页/共41页第二十一页，共42页。z2= i z1 为保证(bozhng)传动的平稳性： Z2 28 常限制(xinzh)： Z2 80 5. 蜗轮的齿数Z2Z2不能太少Z2不能太多：m弯曲(wnq)强度 d2蜗杆长度蜗杆的刚度Z2，d2(=m Z2) 不变时Z2，m不变时通常取：Z2=28 80Z1、Z2的荐用值见表3-4a =(d1 + d1 )/26. 蜗杆传动的标准中心距= m(q + z2) / 2-p113表Z1，i ； Z1 ，

11、i ；第21页/共41页第二十二页，共42页。(二) 蜗杆传动变位(bin wi)的特点目的( m d)：特点(tdin)： 拼凑中心距或提高传动的承载能力及传动效率 蜗杆传动的几何尺寸及其计算公式见图3-7及表3-5(三) 蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆（相当于齿条）不变位蜗轮（相当于齿轮）变位 第22页/共41页第二十三页，共42页。(四) 蜗杆传动的精度等级 国家规定12个精度等级，1级最高，12级最低。 分为(fn wi)3个公差组：分别规定传动精度、工作平稳性精度、接触精度。 见p116表3-6第23页/共41页第二十四页，共42页。(五) 蜗杆传动效率和自锁 1、效率：包括 轮齿的啮合

12、效率 搅油油阻损失 轴承(zhuchng)的摩擦损耗其中最主要是由于齿面相对滑动引起的啮合效率 蜗杆传动的总效率(xio l)为： = 1 2 3 对于减速传动(chundng)(蜗杆主动) 蜗杆传动的总效率主要取决于啮合效率1)tan(tan1e第24页/共41页第二十五页，共42页。 对于(duy)增速传动(蜗轮主动)tan)tan(1ee-当量(dngling)摩擦角，其值根据 vS 查表3-7f v-当量(dngling)摩擦系数; - 蜗杆导程角;e= arctan f v，cos1vvs相对速度： 由p117图3-8确定可以看出：导程角主要影响效率，且与蜗杆头数有关第25页/共41

13、页第二十六页，共42页。蜗杆蜗轮齿面间相对滑动(hudng)速度Vs 1111cos100060cosVndVVS较大(jio d)的VS引起：2、如润滑条件良好 , 有助于形成(xngchng)润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率 1、易发生齿面磨损和胶合 第26页/共41页第二十七页，共42页。2、自锁 蜗杆可带动蜗轮旋动，而蜗轮不能带动蜗杆旋转(xunzhun) 条件： e 效率： 0.5蜗杆传动(chundng)设计时，可根据蜗杆头数估取传动(chundng)效率 Z1 1， 2， 4， 6效率(xio l) 0.7， 0.8， 0.9， 0.95第27页/共41页第二十八页，共42

14、页。3.3 蜗杆传动的载荷和失效(sh xio)形式1. 蜗杆传动的受力分析(fnx)方向：先根据蜗杆的转向(zhunxing)和旋向(=) ，确定蜗轮的转向(zhunxing)， 然后确定受力方向主动件的轴向力方向符合左（右）手定则第28页/共41页第二十九页，共42页。21圆周(yunzhu)力：Ft1 = 2T1 / d1 轴向力：Fa1径向(jn xin)力：Fr1 = Fr2 = Ft2 tanxT2= T1 i 力的大小(dxio)： = Fa2两轴交错900两轴交错900= Ft2= 2T2 / d2 法向力：Fn= Fa1 /cosncos=Ft2 / cosxcos=2T2

15、/ d2 cosxcos式中:Ft2Fr2Fa2Ft1Fr1Fa1第29页/共41页第三十页，共42页。 圆柱(yunzh)蜗杆传动例： Fa1Fa2Fr2Fr1Ft1Ft2n1第30页/共41页第三十一页，共42页。 图示为蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。已知输出(shch)轴上锥齿轮Z4的转向。（1）试确定蜗杆传动的螺旋线方向(fngxing)和蜗杆的转向，并使中间轴 上的轴向力能抵消一部分。（2）在图上标出各轮所受分力(fnl)的方向课堂练习题：n4z1z2z3z4输出轴第31页/共41页第三十二页，共42页。下图所示传动机构，确定各轴的回转方向(fngxing)，蜗轮轮齿的螺旋方向(fn

16、gxing)，蜗轮蜗杆所受各力的方向(fngxing)和位置。 第32页/共41页第三十三页，共42页。2. 蜗杆传动失效分析（1）失效形式：齿面点蚀、胶合、齿面磨损、轮齿折断（2）设计准则闭式传动通常按齿面接触强度设计（3）蜗杆传动材料选择要求：刚度、强度、耐磨性、减磨性、抗胶合性蜗杆：碳刚、合金钢蜗轮轮缘部分：铜合金、铸铁锡青铜：适用于滑动(hudng)速度 25m/s，耐磨性好铝青铜：适用于滑动(hudng)速度 10m/s，机械强度较高好 铸 铁：适用于滑动(hudng)速度2m/s 各材料详情见表3-9和表3-10 第33页/共41页第三十四页，共42页。3.4 蜗杆传动的设计计算1

17、、蜗杆强度(qingd)计算（1）齿面接触强度(qingd) 设计公式： HPVAEHKKKddTZ2212940022212)15000(KTZdmHP校核(xio h)公式：各系数(xsh)的选择见表3-11表3-13,图3-10图3-11第34页/共41页第三十五页，共42页。（2）轮齿弯曲强度计算 设计(shj)公式： 校核(xio h)公式：2. 蜗杆刚度计算(j sun)校核公式：FSFPYKTZdm2212600FPFSVAFYYmddKKKT212666prtyLEIFFy32121148第35页/共41页第三十六页，共42页。3.蜗杆传动热平衡计算(j sun)单位时间内发热

18、损耗的功率： )1 (1 PPs单位(dnwi)时间散出的热量为：WttKAPc)(21传动装置的润滑油工作温度应满足(mnz)：021195)1 (tKAPt第36页/共41页第三十七页，共42页。降温措施：1）增加散热片即增加散热面积。2）在蜗杆轴上装风扇，增加散热系数。3）在箱体油池内加蛇形(sh xn)冷却管。4）采用压力喷油循环润滑。 设计(shj)：潘存云设计(shj)：潘存云设计：潘存云油泵冷却器冷却水第37页/共41页第三十八页，共42页。P125 例题(lt)第38页/共41页第三十九页，共42页。3.5 蜗杆传动的结构(jigu)设计1. 蜗杆结构(jigu)通常(tngchng)与轴制成一体b1 蜗杆轴1)无退刀槽结构(jigu)：加工螺旋部分时只能用铣制的办法。2)有退刀槽：螺旋部分可以车制，也可以铣制。潘存云教授研制潘存云教授研制第39页/共41页第四十页，共42页。2. 蜗轮的常用(chn yn)结构：整体式组合式过盈配合(pih)