《力学的世界》-蜗杆传受力分析及执热平衡计算

蜗杆传动的受力分析与热平衡计算一、蜗杆传动的受力分析1.受力分析

(1)力的分解以蜗杆为对象(3)力的方向法面内：圆周力径向力蜗杆上与转向相反蜗轮上与转向相同和指向各自的轮心切面内：径向力轴向力(2)力的关系同直齿轮轴向力：左旋蜗杆用左手法则右旋蜗杆用右手法则蜗杆上用左右手法则判定圆周力(4)力的大小闭式传动开式传动

失效形式(发生在蜗轮上)

设计准则二、蜗杆传动的工作能力分析

轮和齿胶齿合面点蚀控制点蚀和胶合：控制折断(Z2>80)：齿面接触强度条件轮齿弯曲强度条件控制温升：热平衡计算轮齿折断控制折断：轮齿弯曲强度条件1.失效形式和设计准则[注]蜗杆主要是控制轴的变形2.蜗杆和蜗轮材料材料及热处理

蜗杆蜗轮材料组合：减摩耐磨抗胶合碳素钢：45、…合金钢：40Cr、20Cr、20CrMnTi、…热处理调质：蜗杆材料45调质(硬度≤350HBS)淬火：40Cr表面淬火(45~55HRC)20Cr渗碳淬火(58~63HRC)蜗轮容易产生胶合灰铸铁铝铁青铜铸锡磷青铜价廉价昂抗胶合差强按选材材料3.蜗杆蜗轮的结构蜗杆通常与轴制成一体z1=1或2时：b1≥(11+0.06z2)mz1=4时:b1≥(12.5+0.09z2)mb1→蜗杆轴蜗杆长度b1的确定：蜗轮的常用结构：整体式组合式过盈配合θθθθ组合式螺栓联接组合式铸造骑缝螺钉4~8个，孔心向硬边偏移δ=2~3mm三、蜗杆传动的润滑若润滑不良，→效率显著降低↓→早期胶合或磨损润滑对蜗杆传动而言，至关重要。润滑油粘度的选择：0~10~2.50~5>5~10

>10~15

>15~25

>25载荷类型重重中（不限）（不限）（不限）（不限）900500350

220

150

100

80运动粘度

v/cSt（40℃

）蜗杆传动的相对滑动速度vs/(m/s)给油方法油池润滑喷油润滑或油池润滑喷油压力MPa0.723

蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法润滑方式的选择：当vs≤5~10m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。当vs>10~15m/s时，采用压力喷油润滑。当v1>4m/s时，采用蜗杆在上的结构。四、蜗杆传动的热平衡计算对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差：∆t=αiA1000P1(1-η)tgγ

≤[∆t]∆t=(t-t0)----温度差；P1----蜗杆传递的功率；αi----表面散热系数；一般取：αi=10~17W/(m2℃)A----散热面积,m2,指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。[∆t]----温差许用值，一般取：[∆t]=60~70℃

要求油温：t=t0+∆t<90℃

不能满足要求时，可采取冷却措施：1）增加散热面积----加散热片；2）提高表面传热系数----

加风扇、冷却水管、循环油冷却。油泵冷却器冷却水例：如图所示的蜗杆传动中，已知蜗杆1右旋和n1的转向，(1)求蜗杆和蜗轮所受各力的方向、蜗轮的旋向和转向；(2)若蜗杆头数z1=1，蜗轮的齿数z2=38，蜗杆所传递的功率p1=4kw，蜗杆的转速n1=960r/min,蜗杆传动的效率=0.4，求蜗轮的转速n2和所传递转矩T2。作业：根据给出的已知条件，（1）在图(a）中标出蜗轮的转向并用文字说明旋向；（2）在图(