机械设计基础课件 第8章 蜗杆传动

第8章

蜗杆传动目录contents蜗杆传动的类型及特点8.1蜗杆传动的主要参数和几何尺寸8.2蜗杆传动的主要失效形式8.3蜗杆蜗轮的常见结构8.4蜗杆传动的承载能力计算8.5蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算8.6§1蜗杆传动的类型及特点一、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的特点4、齿面滑动速度大、效率低、制造成本高。3、可实现自锁；2、传动平稳、噪声低；1、实现大传动比；单击…单击…单击…Next§1蜗杆传动的类型及特点

法向直廓蜗杆(ZN)蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)蜗杆渐开线蜗杆(ZI)蜗杆§1蜗杆传动的类型及特点锥面包络圆柱蜗杆(ZK)蜗杆圆弧圆柱蜗杆(ZC)蜗杆§1蜗杆传动的类型及特点Back§1蜗杆传动的类型及特点Back§1蜗杆传动的类型及特点Back§2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、主要参数：1.压力角

：标准压力角=20

蜗杆模数

（GB10088-88）mm

第一系列1;1.25;1.6;2;2.5;3.15;4;5;6.3;8;10;12.5;16;20;25;31.5;40

第二系列1.5；3；3.5；4.5;5.5;6;7;12;143.导程角

1：

tg

1=l／d1=z1px1／d1=mz1／d1

z1——螺旋线头数；

l——导程；

px1

——轴向齿距；

d1——分度圆直径。2.模数m

：m应符合标准蜗杆模数5.蜗轮齿数z2及蜗杆头数z1：推荐z1=1、2、4、6，传动比i12=

1／

2=z2／z1

则z2=iz1传动比i7~1314~2728~40>40蜗杆头数z1422或11蜗轮齿数z228~5228~5428~80>404.分度圆直径d1与直径系数q：

d1

须符合标准值，且与m匹配。

令d1/m=q——蜗杆直径系数。则d1=mq§2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸2.正确啮合条件：

蜗轮端面模数mt2=蜗杆轴面模数mx1=m；蜗轮端面压力角

t2=蜗杆轴面压力角

x1=

；蜗轮螺旋角

2=蜗杆导程角

1

（旋向相同）。1.中间平面

——过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。二、正确啮合条件：§2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸三、几何尺寸：名称计算公式蜗杆蜗轮分度圆直径d1=mqd2=mz2齿顶圆直径da1=m(q+2)da2=m(z2+2)齿根圆直径df1=m(q-2.4)df2=m(z2-2.4)齿距pa1(蜗杆轴向齿距）=pt2(蜗轮端面齿距）=πm径向间隙C=0.2m中心距a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)§2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸四、蜗杆蜗轮的转向关系1、判断蜗杆的旋向2、判断蜗轮啮合点的速度方向

左旋用左手法则；右旋用右手法则。3、判断蜗轮的转向§2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸§3蜗杆传动的主要失效形式一、主要失效形式

开式传动

闭式传动二、设计准则开式传动：主要保证蜗轮齿根弯曲疲劳强度闭式传动：主要保证蜗轮齿面接触疲劳强度及传动的热平衡。单击…单击…单击…单击...Next蜗轮轮齿折断§3蜗杆传动的主要失效形式Back蜗轮齿面磨损§3蜗杆传动的主要失效形式Back蜗轮齿面胶合§3蜗杆传动的主要失效形式Back蜗杆齿面点蚀§3蜗杆传动的主要失效形式Back三、常用材料蜗杆高速重载低碳合金钢+渗碳淬火中碳钢或中碳合金钢+表面淬火低速中载中碳钢+调质蜗轮vs≥3m/s重要传动铸造锡青铜vs≤4m/s

一般传动铸造铝铁青铜vs<2m/s

不重要传动灰铸铁§3蜗杆传动的主要失效形式

蜗轮结构

整体式

拼铸式

螺栓联接式

齿圈式组合式§4蜗杆蜗轮常见结构

蜗杆结构§5蜗杆传动的承载能力计算蜗杆上圆周力与其啮合点速度方向相反；蜗轮上的圆周力与其啮合点运动方向相同；径向力指向各自的轮心。

二、强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算校核计算公式设计计算公式K

——载荷系数，K=KAK

KV。[

]H——蜗轮许用接触应力。ZE——弹性系数，青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，ZE=160MPa1/2Z

——接触系数，考虑齿面曲率和接触线长度对接触应力的影响。根据齿形和[d1/a]值查图。§5蜗杆传动的承载能力计算Next蜗轮齿面许用接触应力的确定：KHN——寿命系数。Lh——工作寿命时数。锡青铜：§5蜗杆传动的承载能力计算Back§5蜗杆传动的承载能力计算蜗轮材料的力学性能及设计数据Back接触系数Z

Ⅰ——用于ZI型蜗杆Ⅱ——用于ZC型蜗杆接触系数Z

的选取蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算校核计算公式[

F]

——蜗轮的许用弯曲应力,[

F]=KFN[

F]'

注：蜗杆传动中中心距a、模数m、蜗杆分度圆直径d1均应符合标准值。设计计算公式Y

——螺旋角影响系数

二、强度计算§5蜗杆传动的承载能力计算三、蜗杆的刚度计算y——蜗杆轴的最大挠度。Ft1——蜗杆所受的圆周力。Fr1——蜗杆所受的径向力。E——蜗杆材料的弹性模量。I——蜗杆危险截面的惯性矩。I=df14/64，df1——蜗杆齿根圆直径。L’——蜗杆两端支承间的跨距。

初步计算时可取L’≈0.9d2

d2——蜗轮分度圆直径。[y]——许用最大挠度。

[y]=d1/100,d1——蜗杆分度圆直径。§5蜗杆传动的承载能力计算§6蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率=1.2.

3

1——啮合效率。

v——当量摩擦角，可根据滑动速度vs选取，

——蜗杆分度圆导程角；

2——轴承效率。

3——搅油效率。d1—蜗杆分度圆直径；n1—蜗杆的转速。z1=1,z1=2,z1=4z1=6=0.7=0.8=0.9=0.95估算总效率

一般取

2.3=0.95~0.96二、蜗杆传动的润滑蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法§6蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算P——蜗杆传动的功率。

d——箱体表面散热系数。S——有效散热面积。t0——油的工作温度。ta——周围空气温度。§6蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算

热平衡条件：单位时间内发热量H1=同时间内的散热量H2三、蜗杆传动的热平衡计算§6蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算提高散热能力的措施

加散热片以增大散热面积