蜗杆传动详细介绍学习教案

1、会计学1蜗杆传动详细蜗杆传动详细(xingx)介绍介绍第一页，共50页。圆圆柱柱(yunzh)蜗蜗杆杆传传动动第1页/共49页第二页，共50页。环环面面蜗蜗杆杆传传动动第2页/共49页第三页，共50页。锥锥蜗蜗杆杆传传动动第3页/共49页第四页，共50页。1.普通普通(ptng)圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动第4页/共49页第五页，共50页。一般用于低速、轻载一般用于低速、轻载(qn zi)(qn zi)或不太重要的传或不太重要的传动。动。 a）阿基米德）阿基米德( j m d)蜗杆蜗杆(ZA) 第5页/共49页第六页，共50页。用于蜗杆头数较多，转速用于蜗杆头数较多，转速(zhun s)(zhun

2、 s)较和较精密较和较精密的传动。的传动。 b）渐开线蜗杆）渐开线蜗杆(ZI)第6页/共49页第七页，共50页。用于多头用于多头(dutu)(dutu)精密蜗杆传精密蜗杆传动。动。 c）法向直廓蜗杆）法向直廓蜗杆(ZN)第7页/共49页第八页，共50页。2.圆弧圆柱圆弧圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动(ZC型型)第8页/共49页第九页，共50页。蜗杆传动蜗杆传动环面蜗杆传环面蜗杆传动动锥蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆传动阿基米德蜗杆传动法向直廓蜗杆传动法向直廓蜗杆传动渐开线圆柱蜗杆传动渐开线圆柱蜗杆传动垂直于轴线的剖面，垂直于轴线的剖面，为阿基米德螺旋线为阿基米德螺旋

3、线通过轴线的剖面，为直线通过轴线的剖面，为直线垂直于轴线的剖面，垂直于轴线的剖面，为渐开线为渐开线通过轴线的剖面，通过轴线的剖面，为凸廓曲线为凸廓曲线第9页/共49页第十页，共50页。13.1.3蜗杆传动的精度蜗杆传动的精度(jnd)12个精度个精度(jnd)等级等级第10页/共49页第十一页，共50页。13.2蜗杆传动的失效蜗杆传动的失效(shxio)形式、材料选择和结形式、材料选择和结构构13.2.1蜗杆传动的失效蜗杆传动的失效(shxio)形形式式失效常发生在蜗轮轮齿上。为蜗轮轮齿的齿面胶合失效常发生在蜗轮轮齿上。为蜗轮轮齿的齿面胶合(jioh)、点蚀、磨损、轮齿折断等。、点蚀、磨损、轮

4、齿折断等。第11页/共49页第十二页，共50页。蜗轮轮齿(ln ch)折断第12页/共49页第十三页，共50页。第13页/共49页第十四页，共50页。第14页/共49页第十五页，共50页。第15页/共49页第十六页，共50页。13.2.2材料材料(cilio)选择选择蜗蜗杆杆高速重载高速重载低碳合金钢低碳合金钢+ +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+ +表面淬火表面淬火低速中载低速中载中碳钢中碳钢+ +调质调质(dio (dio zh)zh)蜗轮蜗轮v vs s1226 1226 mm/ /s s 重要传重要传动动铸造铸造(zhzo)锡锡青铜青铜v vs s10 10 m/

5、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和球墨铸铁灰铸铁和球墨铸铁要求：要求：强度足够，减摩、耐磨、易跑合和抗胶合。强度足够，减摩、耐磨、易跑合和抗胶合。第16页/共49页第十七页，共50页。13.2.3蜗杆蜗轮的结构蜗杆蜗轮的结构(jigu)蜗杆制成蜗杆轴蜗杆制成蜗杆轴: :第17页/共49页第十八页，共50页。蜗轮结构蜗轮结构(jigu)：整体式蜗轮配合式蜗轮拼铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮第18页/共49页第十九页，共50页。13.3圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动的基本蜗杆传动的基本参数参数模数模数m和压力和压力(yl)角角中

6、间中间(zhngjin)平面平面包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面面蜗轮加工蜗轮加工滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆在中间平面内在中间平面内mx1=mt2=mx1=t2=20第19页/共49页第二十页，共50页。蜗杆导程角蜗杆导程角与蜗轮螺旋与蜗轮螺旋(luxun)角角之关系之关系=90时：时： = 且旋向相同且旋向相同(xintn)蜗杆直径蜗杆直径(zhjng)系数系数q及分度圆及分度圆直径直径(zhjng)d1d1标准系列值标准系列值限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化蜗杆直径系数：蜗杆直径系数：q

7、 = d1/md1= m qq与导程角与导程角之关系：之关系：qzdmzdpztgx111111 第20页/共49页第二十一页，共50页。 33 当要求当要求(yoqi)自锁时，自锁时， 5 . 3 为提高传动效率，导程角选较大值，但导程角过大，加工为提高传动效率，导程角选较大值，但导程角过大，加工困难且齿面间相对困难且齿面间相对(xingdu)滑动速度也增大，磨损加速滑动速度也增大，磨损加速，故，故z1=1、2、4、6蜗杆头数蜗杆头数z1、蜗轮齿数、蜗轮齿数z2及传动比及传动比ii=n1/n2=z2/z1=d2/d1?d2/d1当要求传动比大或要求自锁时，当要求传动比大或要求自锁时，z1=1

8、，但，但z1少，效率低少，效率低为避免根切或传递功率较大时，为避免根切或传递功率较大时，z1=2、4、6，z1过多过多,制造制造(zhzo)困难困难z2=i z1=28100常取常取z2=3280且且z2和和z1最好互质最好互质。第21页/共49页第二十二页，共50页。中心中心(zhngxn)距距a=(d1+d2)/2=m(q+z2)/2其他尺寸其他尺寸(chcun)计算见表计算见表13.5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/d1id2/d1 m、 法面为标准法面为标准值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 d1 d1=mnz1/cosd1=

9、mq,且为标准值且为标准值第22页/共49页第二十三页，共50页。)2(2121xmmzdxmaa xaazqmax )(21213.3.10变位变位(binwi)系系数数配凑中心距配凑中心距变位前后，蜗轮的齿数不变，而传动变位前后，蜗轮的齿数不变，而传动(chundng)中心距改变。中心距改变。第23页/共49页第二十四页，共50页。)2(21)(21221zxqmdda )(21)(21222zzzqmax 改变传动比改变传动比变位变位(binwi)前后，蜗杆传动中前后，蜗杆传动中心距不变，而蜗轮齿数发生变化。心距不变，而蜗轮齿数发生变化。第24页/共49页第二十五页，共50页。蜗杆传动变

10、位跟齿条齿轮传动变位类似，蜗轮变蜗杆传动变位跟齿条齿轮传动变位类似，蜗轮变位，蜗杆不变。变位后，蜗轮的分度圆与节圆仍然位，蜗杆不变。变位后，蜗轮的分度圆与节圆仍然(rngrn)重合，只是蜗杆的节线不再与分度线重合。重合，只是蜗杆的节线不再与分度线重合。蜗杆传动变位蜗杆传动变位(binwi)的特点的特点蜗杆传动变位蜗杆传动变位(binwi)的的目的目的为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力及传动为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力及传动效率。效率。第25页/共49页第二十六页，共50页。13.5蜗杆传动受力分析和效率蜗杆传动受力分析和效率(xiol)计算计算13.5.1蜗杆传动中的作用力蜗杆传

11、动中的作用力大小大小(dxio)：12222atFdTF 121tanttaFFF 122tansinrtnnrFFFF 方向方向(fngxing)：与斜齿类似。与斜齿类似。第26页/共49页第二十七页，共50页。Fa1Ft2Ft1Fa2n1Fr2Fr1n2n1各力应画在各力应画在受力点上受力点上12Fa1Ft2Fa2Ft1第27页/共49页第二十八页，共50页。321 13.5蜗杆传动受力分析和效率蜗杆传动受力分析和效率(xiol)计算计算13.5.2蜗杆传动的效率蜗杆传动的效率(xiol)功率功率(gngl)损失有：损失有：轴承摩擦损耗；轴承摩擦损耗；齿面间的啮合摩擦损耗；齿面间的啮合摩擦

12、损耗；溅油损耗溅油损耗。总效率为：总效率为：传动啮合效率传动啮合效率1蜗杆主动蜗杆主动：)tan(tan1v 蜗轮主动：蜗轮主动： tan)tan(1v 第28页/共49页第二十九页，共50页。 cos1vvs 相对滑动相对滑动(hudng)速度：速度：第29页/共49页第三十页，共50页。导程角是影响导程角是影响(yngxing)蜗杆传动效率的蜗杆传动效率的主要参数之一，主要参数之一，1随随的增的增大而提高，当大而提高，当=45-v/2时，效率时，效率1最大。最大。z1=1, z1=2, z1=4 z1=6 =0.7 =0.7 =0.8 =0.8 =0.9 =0.9 =0.95=0.95估算

13、总效率总效率 一般一般(ybn)(ybn)取取2 2 . .3=0.950.963=0.950.96提示：提示：第30页/共49页第三十一页，共50页。13.6圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动的蜗杆传动的强度计算强度计算闭式动力传动：按接触疲劳强度设计计算，确定传动闭式动力传动：按接触疲劳强度设计计算，确定传动尺寸尺寸(chcun)，再作弯曲疲劳校核计算，并进行热平，再作弯曲疲劳校核计算，并进行热平衡计算。衡计算。开式传动：按弯曲疲劳强度进行设计计算，确定传动开式传动：按弯曲疲劳强度进行设计计算，确定传动尺寸尺寸(chcun)。13.6.1初选初选(chxun)d1/a值值第31页/共49页第三

14、十二页，共50页。设计设计(shj)公式公式 HAEHaTKZZ 32 limlimHHhnHSZZ 32limlim2)(HHhnEASZZZZTKa 13.6.2蜗轮齿面接触蜗轮齿面接触(jich)疲劳强度计算疲劳强度计算以赫兹公式为原始公式，按节点处啮合条件以赫兹公式为原始公式，按节点处啮合条件(tiojin)来计算。来计算。校核公式校核公式第32页/共49页第三十三页，共50页。 FAtAFdmbTKmbFK 222222 limlimFFFS 13.6.3蜗轮轮齿弯曲蜗轮轮齿弯曲(wnq)疲劳强度计算疲劳强度计算13.7蜗杆轴挠度蜗杆轴挠度(nod)计算计算校核校核(xioh)蜗杆的

15、弯曲刚度蜗杆的弯曲刚度工作温度工作温度10m/s时蜗杆上置时蜗杆上置有利于润滑有利于润滑避免过大的搅油损失避免过大的搅油损失13.9蜗杆传动的润滑蜗杆传动的润滑13.9.1润滑油粘度和润滑方法润滑油粘度和润滑方法常采用粘度较大的润滑油。常采用粘度较大的润滑油。13.9.2蜗杆布置和润滑方式蜗杆布置和润滑方式第39页/共49页第四十页，共50页。蜗杆传动是啮合传动，它在中间平面中，蜗轮与蜗杆蜗杆传动是啮合传动，它在中间平面中，蜗轮与蜗杆的啮合，相当于斜齿轮与直齿条相啮合。因此，在受力分的啮合，相当于斜齿轮与直齿条相啮合。因此，在受力分析、失效形式及强度计算等方面，它与齿轮传动有许多相析、失效形式

16、及强度计算等方面，它与齿轮传动有许多相似之处。就蜗杆而言，又与螺杆有相似之处，蜗杆齿为连似之处。就蜗杆而言，又与螺杆有相似之处，蜗杆齿为连续不断的螺旋齿轮，故传动平稳、噪声低，并可在一定条续不断的螺旋齿轮，故传动平稳、噪声低，并可在一定条件下实现自锁。但由于在啮合处存在相当大的滑动，因而件下实现自锁。但由于在啮合处存在相当大的滑动，因而(ynr)其失效形式主要是胶合、磨损与点蚀，且传动效率其失效形式主要是胶合、磨损与点蚀，且传动效率较低。所以在材料与参数选择、设计准则及热平衡计算等较低。所以在材料与参数选择、设计准则及热平衡计算等方面又独具特色。由于效率较低，故不适合于大功率和长方面又独具特色

17、。由于效率较低，故不适合于大功率和长期连续工作的场合。期连续工作的场合。1.1.蜗杆传动的特点蜗杆传动的特点(tdin)(tdin)及应用及应用第40页/共49页第四十一页，共50页。2.蜗杆传动的正确啮合蜗杆传动的正确啮合(nih)条件条件mmmtx 21 21tx21 第41页/共49页第四十二页，共50页。3.蜗杆的直径蜗杆的直径(zhjng)系数系数1）物理意义）物理意义 切制蜗轮时用的是蜗轮滚刀，其齿形参数和直切制蜗轮时用的是蜗轮滚刀，其齿形参数和直径尺寸径尺寸(ch cun)等要求与该蜗轮配对啮合的蜗杆完等要求与该蜗轮配对啮合的蜗杆完全一致。在同一模数时，由于齿数及导程角的变化全一

18、致。在同一模数时，由于齿数及导程角的变化，将有很多直径不同的蜗杆可供选择，这就要配备，将有很多直径不同的蜗杆可供选择，这就要配备很多加工蜗轮的滚刀。为了减少加工蜗轮滚刀的数很多加工蜗轮的滚刀。为了减少加工蜗轮滚刀的数目，便于刀具的标准化，将目，便于刀具的标准化，将d1定为标准值，即对应定为标准值，即对应每一个每一个m规定一定数量的规定一定数量的d1。d1与与m的比值称为直的比值称为直径系数径系数q。mtgzd 11 tgzmdq11 第42页/共49页第四十三页，共50页。2）q对传动性能的影响对传动性能的影响 若若q增大，则增大，则d1增大，即蜗杆刚性增大，即蜗杆刚性(n xn)提高。提高。

19、又当又当z1一定时，若增大一定时，若增大q，则，则减小而使效率降低，但自锁减小而使效率降低，但自锁性好；反之，性好；反之，增大，则效率提高。因此，对于小模数的增大，则效率提高。因此，对于小模数的蜗杆，宜选用较大的蜗杆，宜选用较大的q值，以保证足够的刚度与强度，适值，以保证足够的刚度与强度，适用于小功率传动及需要自锁的场合；对于大模数的蜗杆，用于小功率传动及需要自锁的场合；对于大模数的蜗杆，宜选用较小宜选用较小q值，以保证一定的效率，适用于较大功率的值，以保证一定的效率，适用于较大功率的传动。传动。第43页/共49页第四十四页，共50页。4.蜗杆传动变位蜗杆传动变位(bin wi)的特点的特点为

20、了保持刀具的尺寸不变，只对蜗轮进行为了保持刀具的尺寸不变，只对蜗轮进行(jnxng)变位。变位。变位的目的：变位的目的：（1）凑中心距）凑中心距（2）凑传动比）凑传动比第44页/共49页第四十五页，共50页。5.蜗杆传动的失效形式、材料选用及强度蜗杆传动的失效形式、材料选用及强度(qingd)计算特点计算特点（1）由于采用材料和传动结构上的原因，蜗杆螺旋部分的强）由于采用材料和传动结构上的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。又因啮合处的相对滑动速度大，所以其主要失效为表面失。又因啮合处的相对滑动速度大，

21、所以其主要失效为表面失效，除点蚀外易产生胶合效，除点蚀外易产生胶合(jioh)与磨损。因此，对于蜗杆传与磨损。因此，对于蜗杆传动中材料的组合，首先要求具有良好的减磨性和抗胶合动中材料的组合，首先要求具有良好的减磨性和抗胶合(jioh)能力，同时应具有一定的强度。通常蜗杆采用碳钢或能力，同时应具有一定的强度。通常蜗杆采用碳钢或合金钢；蜗轮材料则视其传动中相对滑动速度的高低而定。合金钢；蜗轮材料则视其传动中相对滑动速度的高低而定。（2）只需进行蜗轮轮齿的强度计算，对蜗杆必要时应进行刚度校核）只需进行蜗轮轮齿的强度计算，对蜗杆必要时应进行刚度校核。一般情况下，蜗轮轮齿很少发生弯曲疲劳折断，只有一般情

22、况下，蜗轮轮齿很少发生弯曲疲劳折断，只有(zhyu)当当z280100或开式传动时，才对蜗轮进行弯曲疲劳强度计算。因此或开式传动时，才对蜗轮进行弯曲疲劳强度计算。因此，对闭式蜗杆传动，仅按蜗轮齿面接触强度进行设计，而无需校核，对闭式蜗杆传动，仅按蜗轮齿面接触强度进行设计，而无需校核蜗轮轮齿的弯曲强度。蜗轮轮齿的弯曲强度。第45页/共49页第四十六页，共50页。6.蜗杆传动具有那些特点蜗杆传动具有那些特点(tdin)？它为什么要进行热平衡计算？它为什么要进行热平衡计算？若热平衡计算不合要求时怎么办？若热平衡计算不合要求时怎么办？蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声低和在一定蜗杆传动具有

23、传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声低和在一定条件下能自锁等优点而获得广泛的应用。但蜗杆传动在啮合平面间将条件下能自锁等优点而获得广泛的应用。但蜗杆传动在啮合平面间将产生很大的相对滑动、摩擦发热大、效率低等缺点。产生很大的相对滑动、摩擦发热大、效率低等缺点。正是由于存在上述缺点，故需要进行热平衡计算。当热平衡计算正是由于存在上述缺点，故需要进行热平衡计算。当热平衡计算不合要求时，可采取如下措施：不合要求时，可采取如下措施：（1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积。在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积。（2）在蜗杆轴端设置风扇在蜗杆轴端设置风扇(fngshn)，以增大散热系数。，以增大散热系数。

24、（3）若上述办法还不能满足散热要求，可在箱体油池中装设蛇）若上述办法还不能满足散热要求，可在箱体油池中装设蛇形冷却管，或采用压力喷油循环润滑。形冷却管，或采用压力喷油循环润滑。第46页/共49页第四十七页，共50页。1.与齿轮传动相比较，与齿轮传动相比较，不能作为不能作为(zuwi)蜗杆传动的优点。蜗杆传动的优点。A、传动、传动(chundng)平稳平稳B、传动比可以、传动比可以(ky)较大较大C、可产生自锁、可产生自锁D、传动效率高、传动效率高2.阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。模数，应符合标准值。A、端面、端面B、法面、法面C、中间平面、中间平面3.在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，将使传动效在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大