蜗杆传动重点学习教案

1、会计学1蜗杆传动重点蜗杆传动重点(zhngdin)第一页，共39页。类类型型(l(liixxngng) )环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通普通(ptng)圆圆柱蜗杆传柱蜗杆传动动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆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。的车刀为圆弧刀刃。传动特点：传动特点：1）传动效率高，一般可达传动效率高，一般可达90%以上；以上；2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.52.5倍；倍；

2、3）结构紧凑。结构紧凑。7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型第2页/共39页第二页，共39页。类类型型(l(liixxngng) )环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通普通(ptng)圆圆柱蜗杆传柱蜗杆传动动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型阿基米德螺线阿基米德螺线2单刀加工单刀加工轴面轴面 法面法面第3页/共39页第三页，共39页。

3、类类型型(l(lixixng)ng)环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通普通(ptng)圆圆柱蜗杆传柱蜗杆传动动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型双刀加工双刀加工阿基米德螺线阿基米德螺线法面法面第4页/共39页第四页，共39页。类类型型(l(liixxngng) )环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动 锥蜗杆传

4、动锥蜗杆传动 普通普通(ptng)圆柱蜗杆圆柱蜗杆传动传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 渐开线蜗杆渐开线蜗杆(ZI)7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型渐开线蜗杆渐开线蜗杆渐开线渐开线基圆基圆轴面轴面第5页/共39页第五页，共39页。类类型型(l(liixxngng) )环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通普通(ptng)圆圆柱蜗杆传柱蜗杆传动动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆

5、 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型dx延伸渐开线延伸渐开线车刀对中齿厚中心法面车刀对中齿厚中心法面 法面法面轴面轴面第6页/共39页第六页，共39页。类类型型(l(lixixng)ng)环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通普通(ptng)圆圆柱蜗杆传柱蜗杆传动动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(ZK)

6、是一种非线性螺旋齿是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣削上加工，只能在铣削或磨削，加工时工件或磨削，加工时工件作螺旋运动，刀具作作螺旋运动，刀具作旋转运动。旋转运动。7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型2近似于阿基米德螺线近似于阿基米德螺线砂轮砂轮第7页/共39页第七页，共39页。类类型型(l(lixixng)ng)环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通普通(ptng)圆圆柱蜗杆传柱蜗杆传动动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面

7、包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 环面蜗杆传动特点：环面蜗杆传动特点： （1）传动效率高，一般可达传动效率高，一般可达85 % 90%；（2）承载能力高，约为承载能力高，约为阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆的的24倍；倍；（3）要求制造和安装精度高。要求制造和安装精度高。7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型环面蜗杆环面蜗杆第8页/共39页第八页，共39页。类类型型(l(lixixng)ng)环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱圆柱(yunzh)蜗杆传动蜗杆传动 锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通普通(ptng)圆柱蜗杆圆柱蜗杆传动传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆

8、法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 锥蜗杆传动特点：锥蜗杆传动特点： （1）同时接触的点数较多，重合度大；）同时接触的点数较多，重合度大； （2）传动比范围大，一般为）传动比范围大，一般为10360； （3）承载能力和传动效率高；）承载能力和传动效率高； （4）制造安装简便，工艺性好。）制造安装简便，工艺性好。 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆最常用最常用7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆锥蜗杆第9页/共39页第九页，共39页。d d蜗杆旋向：左旋蜗杆旋向：左旋(zu xun)(zu xun)、右旋、右旋( (常常用用) )1 11 1判定方法：与斜齿轮判定方法：与

9、斜齿轮(chln)(chln)的旋向判断方法相同。的旋向判断方法相同。第10页/共39页第十页，共39页。中间平面中间平面中间平面(pngmin)：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。正确啮合条件是中间平面内参数分别正确啮合条件是中间平面内参数分别(fnbi)相等：相等：mx1 1=mt2=m ，x1 =t2= 取标准值在中间平面在中间平面(pngmin)内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。啮合。7.2.1 圆柱蜗杆传动的基本参数圆柱蜗杆传动的基本参数27.2 普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算第11页/共39页第十一页，共39页。1

10、11 11 1tt2 2蜗轮蜗杆轮齿蜗轮蜗杆轮齿(ln ch)旋向相同旋向相同.蜗轮右旋蜗轮右旋若若 9090蜗杆右旋蜗杆右旋 1 1+1 1 90901 1+2 2为了减少加工蜗轮滚刀的数量为了减少加工蜗轮滚刀的数量(shling)(shling)，规定，规定d1d1只能取只能取标准值。标准值。 1 12 2定义定义s=es=e的圆柱的圆柱(yunzh)(yunzh)称为蜗杆的分度圆称为蜗杆的分度圆柱柱(yunzh)(yunzh)。d d1 12.2.蜗杆的分度圆直径蜗杆的分度圆直径d d1 1d d2 2e e s s第12页/共39页第十二页，共39页。3. 蜗杆头数蜗杆头数z1和蜗轮齿

11、数和蜗轮齿数z2蜗 杆 头 数蜗 杆 头 数 z 1 即 螺 旋 线 的 数 目即 螺 旋 线 的 数 目(shm)。蜗杆转动一圈，相当于齿条蜗杆转动一圈，相当于齿条(ch tio)移动移动z1个齿，推动蜗轮转过个齿，推动蜗轮转过z1个齿。个齿。通常通常(tngchng)取取 z1=1 2 4 6d d1 1蜗杆头数蜗杆头数z1主要根据传动比和效率两个因主要根据传动比和效率两个因素来选定。素来选定。蜗杆头数蜗杆头数z1小小传动比传动比i大大，但效率低，多用于自锁蜗杆。但效率低，多用于自锁蜗杆。蜗杆头数蜗杆头数z1大大传动比传动比i小小，但效率高，多用于传递动力蜗但效率高，多用于传递动力蜗杆。杆

12、。蜗轮齿数蜗轮齿数z2=iz1。为保证传动平稳性，避免根切和干涉，通。为保证传动平稳性，避免根切和干涉，通常规定常规定zmin=28。z1、z2的取值见表的取值见表7.2。则则z2max=80，通常取，通常取z2=2880。z2过大过大 蜗杆长度蜗杆长度 刚度、啮合精度刚度、啮合精度 结构尺寸结构尺寸第13页/共39页第十三页，共39页。4. 蜗杆的导程角蜗杆的导程角将分度圆柱将分度圆柱(yunzh)(yunzh)展开得展开得 = =z z1 1pa1/d1 = =mz1/d1 tan1=l/d1 dd1 1lp pa1a11 1=z1/q 表表7.2蜗杆头数蜗杆头数z1和蜗轮齿数和蜗轮齿数z

13、2的荐用值的荐用值i=z2/z1z2 z1789131424i=z2/z1z2 z143423283227522872252728404023121508128804040第14页/共39页第十四页，共39页。5. 传动比传动比 i 和齿数比和齿数比 u传动比传动比 z1z2 = n2n1i = 若想得到大若想得到大 i , 可取：可取：z1=1，但传动，但传动(chundng)效效率低。率低。对于对于(duy)大功率传动大功率传动 , 可取：可取：z1=2，或，或 4。= u齿数比齿数比 a =(d1 +d1 )/26. 蜗杆传动的标准蜗杆传动的标准(biozhn)中中心距心距= m(q+

14、z1) /27.2.2 普通圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算普通圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i , z1 z2 计算求得计算求得 m、d1 计算几何尺寸计算几何尺寸(见表见表7.3)ar1r212C第15页/共39页第十五页，共39页。P7.3普通普通(ptng)圆柱蜗杆传动的滑动速度和传圆柱蜗杆传动的滑动速度和传动效率动效率7.3.1蜗杆传动的相对蜗杆传动的相对(xingdu)滑动速滑动速度度vsv1v2蜗杆传动的相对滑动速度的大小蜗杆传动的相对滑动速度的大小(dxio)由下列公式求得：由下列公式求得： 100060ndvvvvv

15、11212221Scossincos=+=式中：式中：v1 蜗杆分度圆的圆周速度蜗杆分度圆的圆周速度(m/s)； d1 蜗杆分度圆的直径蜗杆分度圆的直径(mm)；n1 蜗杆的转速蜗杆的转速(r/min)； 蜗杆导程角。蜗杆导程角。 d2d1P12第16页/共39页第十六页，共39页。7.3.2 蜗杆传动的效率蜗杆传动的效率(xio l)功率功率(gngl)(gngl)损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。蜗杆传动总效率计算公式为蜗杆传动总效率计算公式为 =123蜗杆主动蜗杆主动(zhdng)时，总效率计算公时，总效率计算公式为式为2 2-轴承效率，轴承

16、效率， 2=0.99(一对轴承一对轴承)1 1-啮合效率，当蜗杆为主动时啮合效率，当蜗杆为主动时)tan(tanv1+=3 3-搅油效率，搅油效率， 3=0.980.99)tan(tan).(v960950+=式中式中: :v v称为当量摩擦角，称为当量摩擦角， v v=tan-1 f v vf v v为当量摩擦系数为当量摩擦系数 ， v v， f v v取值见表取值见表 7.5 第17页/共39页第十七页，共39页。7.4.1 蜗杆传动的失效形式、设计蜗杆传动的失效形式、设计(shj)准则准则7.4普通普通(ptng)圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则、材

17、料选择选择蜗杆传动的特点(tdin)是齿面相对滑动速度大，导致发热严重和磨损加剧。 在蜗杆传动中在蜗杆传动中,轮齿的受力情况与齿轮传动基本相同轮齿的受力情况与齿轮传动基本相同,因而轮齿的失效形式也和齿轮一样因而轮齿的失效形式也和齿轮一样,有有轮齿折断、齿面磨轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形,而由于蜗杆传动效而由于蜗杆传动效率低率低,其齿面相对滑动速度大、发热量大其齿面相对滑动速度大、发热量大,更容易发生更容易发生胶合、点胶合、点蚀、磨损蚀、磨损,故在设计蜗杆传动时故在设计蜗杆传动时,就应根据这些失效形式来确就应根据这些失效形式来确定它们的

18、设计准则。定它们的设计准则。 但由于目前对胶合和磨损的计算还缺乏成熟的方法但由于目前对胶合和磨损的计算还缺乏成熟的方法,因因而通常仍而通常仍用接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算蜗轮的承用接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算蜗轮的承载能力载能力,而在选取许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响而在选取许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响将其值取低点。将其值取低点。第18页/共39页第十八页，共39页。 由于蜗杆齿是连续螺旋由于蜗杆齿是连续螺旋,且其材料强度也较高且其材料强度也较高,所以所以(suy)失效总是出现在蜗轮上失效总是出现在蜗轮上, 故只需对蜗轮进行强度故只需对蜗轮进行强度计算计算,其设计准则为：其设计准

19、则为：蜗杆传动的设计蜗杆传动的设计(shj)准则准则 对于对于(duy)闭式蜗杆闭式蜗杆传动传动对于开式蜗杆传动对于开式蜗杆传动 另外对于闭式蜗杆传动由于散热困难另外对于闭式蜗杆传动由于散热困难,故要进行热平衡故要进行热平衡计算计算,以避免过高的温升引起润滑失效导致齿面胶合；以避免过高的温升引起润滑失效导致齿面胶合； 由于由于其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度,故按齿面故按齿面接触疲劳强度来设计接触疲劳强度来设计, 而按齿根弯曲疲劳强度校核；而按齿根弯曲疲劳强度校核； 由于其承载能力主要取决于齿根弯曲疲劳强度，故由于其承载能力主要取决于齿根弯曲疲劳强度，故只按齿根弯曲疲劳强度进行设计。只按齿根弯曲疲劳强度进行设计。 蜗杆的刚度计算蜗杆的刚度计算 为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行第19页/共39页第十九页，共39页。材料材料(cili(cilio)o)蜗轮齿圈采用青铜蜗轮齿圈采用青铜(qngtng)：减摩、耐磨性、抗：减摩、耐磨性、抗胶合。胶合。蜗杆采