机械基础涡杆传动10章的课件

1、机械基础涡杆传动10章的课件机械基础涡杆传动10章的课件10-1 概述一、蜗杆传动及其特点二、蜗杆传动的类型机械设计基础 蜗杆传动10-1 概述一、蜗杆传动及其特点机械设计基础 蜗杆传动一、蜗杆传动及其特点机械设计基础 蜗杆传动2 特点传动比大：一般传动 i=780; 分度机构可达1000结构紧凑传动平稳，噪声小效率低成本高1 组成和应用通常二轴交角90蜗杆主动，蜗轮被动蜗杆蜗轮一、蜗杆传动及其特点机械设计基础 蜗杆传动2 特点1 组二、蜗杆传动的类型机械设计基础 蜗杆传动环面蜗杆锥蜗杆 按蜗杆整体形状分：圆柱蜗杆二、蜗杆传动的类型机械设计基础 蜗杆传动环面蜗杆按蜗杆整圆柱蜗杆机械设计基础 蜗

2、杆传动渐开线蜗杆(ZI蜗杆)法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)锥面包络蜗杆(ZK蜗杆)圆弧面蜗杆(ZC蜗杆)按螺旋面形状分阿基米德蜗杆(ZA蝇杆)2轴面呈齿条（直廓）阿基米德螺旋线刃面过轴面渐开线dbIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII凸廓直廓刃面切于基圆柱面凸廓圆柱蜗杆机械设计基础 蜗杆传动渐开线蜗杆(ZI蜗杆)按螺10-2 基本参数和几何尺寸一、正确啮合条件二、主要参数及几何尺寸机械设计基础 蜗杆传动10-2 基本参数和几何尺寸一、正确啮合条件机械设计基础 一、正确啮合条件机械设计基础 蜗杆传动正确啮合条件：mx1 = mt2=m x1 = t2= 1= 2旋向相同, 即蜗杆、蜗轮同为左

3、旋，或同为右旋主平面(中间平面):通过蜗杆轴线并垂直与蜗轮轴线的平面一、正确啮合条件机械设计基础 蜗杆传动正确啮合条件：mx啮合特点机械设计基础 蜗杆传动几何尺寸计算上，按主平面的参数仿照齿轮进行计算受力上，与斜齿轮相似从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形，啮合传动类似于齿轮齿条运动d1Bpda2a2da2d2df 2Ldf1da1hahfh啮合特点机械设计基础 蜗杆传动几何尺寸计算上，按主平面的二、主要参数及几何尺寸机械设计基础 蜗杆传动1 模数2 压力角3 导程角4 分度圆直径5 中心距d1p2da2d2df 2df1

4、da1hahfh二、主要参数及几何尺寸机械设计基础 蜗杆传动1 模数d11 模数机械设计基础 蜗杆传动mx1 = mt2=m具体见表10-1（GB/T 10088-88）从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形啮合传动类似于齿轮齿条运动d1p1 模数机械设计基础 蜗杆传动mx1 = mt2=m从主2 压力角机械设计基础 蜗杆传动GB/T 10088-88规定：阿基米德蜗杆：a=20动力传动： a=25分度传动：a=12、15从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形啮合传动类似于齿轮齿条运动d1Bp22 压力角机械设计基础 蜗杆传动GB/T 10088-8

5、3 导程角机械设计基础 蜗杆传动根据正确啮合条件， 1= 2（蜗轮的螺旋角）从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动蜗杆的导程角相当于螺纹的螺旋升角pz1pz1pd13 导程角机械设计基础 蜗杆传动根据正确啮合条件， 4 分度圆直径机械设计基础 蜗杆传动蜗轮分度圆直径同齿轮d2=mz2蜗杆分度圆标准化，以限制刀具数d1与模数相匹配见表10-1d1Bpa2da2d2df 2df1da1hahfhda24 分度圆直径机械设计基础 蜗杆传动蜗轮分度圆直径同齿轮5 中心距机械设计基础 蜗杆传动其余几何尺寸见表10-2反映功率大小ad1Bpde22da2d2df 2df1da1hahfh5 中心

6、距机械设计基础 蜗杆传动其余几何尺寸见表10-210-3 运动学及效率一、齿数和传动比二、滑动速度三、传动效率机械设计基础 蜗杆传动10-3 运动学及效率一、齿数和传动比机械设计基础 蜗杆一、齿数和传动比机械设计基础 蜗杆传动z2 = i12 z1, (通常2970)从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动蜗杆的齿数即蜗杆的头数，z1 = 1, 2, 4、6，取小 i ，, 自锁性好d1v2 ,va1?一、齿数和传动比机械设计基础 蜗杆传动z2 = i12 二、滑动速度机械设计基础 蜗杆传动润滑、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，

7、提高了传动效率相对滑动速度很大产生的利弊：d1v2 ,va1v1v2vs二、滑动速度机械设计基础 蜗杆传动润滑、散热不良时：易产三、传动效率机械设计基础 蜗杆传动轴承及搅油损失效率h2：滚动轴承： h2=0.980.99滑动轴承： h2=0.970.98设计之初， h未知，可按 z1 初选：z1 = 1 时，h= 0.70.75 z1= 2 时，h= 0.750.82 z1= 4 时，h= 0.850.92 啮合效率h1类似于螺旋副：d1v2 ,va1提示：设计完成后，需验算 ，若与初选值相差太远，则需重选再设计。三、传动效率机械设计基础 蜗杆传动轴承及搅油损失效率h210-4 蜗杆、蜗轮的材

8、料及结构材料要求：减摩性好、耐磨、抗胶合、足够的强度一、蜗杆的材料高的强度、刚度及光洁度碳 钢 45号钢 调质或淬火合金钢 20Cr、20CrMnTi(渗碳淬火)、40Cr (表面淬火)二、蜗轮的材料 减摩、抗胶合、抗点蚀铸锡青铜 ZCuSn10P1 适合高速铸铝青铜 ZCuAl 9Fe3 低速重载灰铸铁 HT200 低速轻载机械设计基础 蜗杆传动10-4 蜗杆、蜗轮的材料及结构材料要求：减摩性好、耐磨、抗三、蜗杆结构机械设计基础 蜗杆传动通常为整体式蜗杆轴三、蜗杆结构机械设计基础 蜗杆传动通常为整体式蜗杆轴四、蜗轮结构机械设计基础 蜗杆传动通常为组合式四、蜗轮结构机械设计基础 蜗杆传动通常为

9、组合式10-5 蜗杆传动的强度计算一、失效形式及设计准则二、受力分析三、轮齿表面的接触强度计算四、轮齿的弯曲强度计算机械设计基础 蜗杆传动10-5 蜗杆传动的强度计算一、失效形式及设计准则机械设计基一、失效形式及设计准则机械设计基础 蜗杆传动2 设计准则主要考虑蜗轮开式齿轮传动：齿面磨损、轮齿折断 保证齿根疲劳强度闭式齿轮传动：齿面胶合、点蚀 按齿面接触疲劳强度设计，齿根疲劳强度校核另外，还应作热平衡计算1 失效形式失效：胶合、磨损、点蚀、齿根折断蜗轮轮齿开式齿轮传动：齿面磨损、轮齿折断闭式齿轮传动：齿面胶合、点蚀由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上一、失效形式及设计准则机械设计基础

10、蜗杆传动2 设计准则二、受力分析机械设计基础 蜗杆传动作用力的大小：受力分析类似斜齿传动蜗杆、蜗轮旋向相同蜗杆三个分力：Fr1, Ft1, Fa1蜗轮三个分力：Fr2, Ft2, Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1Fa1Fr1Fa2Ft2Fr2Fr1Fr2Fa1Ft2Fa1Ft2Fa1Ft2二、受力分析机械设计基础 蜗杆传动作用力的大小：受力分析径向力的判断方法：指向各自圆心圆周力的判断方法：利用转向判断轴向力的判断方法：蜗杆左、右手方法主动轮为右旋，握紧右手，四指弯曲方向表示主动轮的回转方向，拇指的指向即为作用在主动轮上轴向力的方向；若主动轮为左旋，用左

11、手作用力的方向机械设计基础 蜗杆传动蜗轮的转向：与Fa1反向Ft1Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1Fa1Fr1Fa2Ft2Fr2Fr1Fr2Fa1Ft2Fa1Ft2Fa1Ft2径向力的判断方法：作用力的方向机械设计基础 蜗杆传动蜗轮三、轮齿表面的接触强度计算机械设计基础 蜗杆传动校核公式：设计公式：特点：强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗轮类似于斜齿轮蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似说明：1 z1、 z1的选择： z1 查表10-3, 根据传动比选择； z226282 载荷系数K：据经验选择, 见p2443 许用接触应力：表10-4

12、、10-5三、轮齿表面的接触强度计算机械设计基础 蜗杆传动校核公式四、轮齿的弯曲强度计算机械设计基础 蜗杆传动说明：由于齿形的原因，通常蜗轮轮齿的弯曲强度比接触强度大得多故在受强烈冲击、z2特多或开式传动中计算弯曲强度才有意义校核公式：设计公式：四、轮齿的弯曲强度计算机械设计基础 蜗杆传动说明：校核公10-6 热平衡计算一、目的及对象二、计算方法三、提高散热能力方法机械设计基础 蜗杆传动10-6 热平衡计算一、目的及对象机械设计基础 蜗杆传动一、目的及对象机械设计基础 蜗杆传动二、计算方法热平衡时，单位时间内：发热量 = 散热量单位时间内的发热量(由于摩擦损耗引起)：Q1=1000P1(1-h)单位时间内的散热量：Q2=