蜗杆传动的类型和特点2

蜗杆传动的类型和特点第1页，共36页。4.1蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力,一般两轴交角为90°蜗杆主动、蜗轮从动蜗杆蜗轮第2页，共36页。一、蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动圆弧面蜗杆传动锥面蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆第3页，共36页。二、蜗杆传动的特点1.蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。2.传动平稳、噪声小。3.可制成具有自锁性的蜗杆。4.蜗杆传动的主要缺点是效率较低。5.涡轮的造价较高。通常在滚齿机上用蜗轮滚刀或飞刀加工成形第4页，共36页。4.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算参数和尺寸均在中间平面内确定第5页，共36页。一、蜗杆传动的主要参数及其选择1.蜗杆的头数z1就是蜗杆螺旋线的数目，一般取1、2、4较少的蜗杆头数可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。2.蜗轮的齿数z2通常取z2=28~80第6页，共36页。3.传动比i4.模数m和压力角α蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即：

ma1=mt2=maa1=at2=20°正确啮合条件第7页，共36页。5.蜗杆螺旋线升角（导程角）λ导程：蜗杆螺旋线有左、右旋之分，一般为右旋。通常λ=3.5°~27°第8页，共36页。6.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。7.中心距几何尺寸第9页，共36页。4.3蜗杆传动的失效形式和计算准则一、蜗杆传动的失效形式1.齿面间相对滑动速度v；2.齿轮的失效形式；失效常发生于蜗轮的轮齿上主要失效形式为：胶合、磨损、齿面点蚀第10页，共36页。二、蜗杆传动的计算准则1.对于闭式涡轮传动，通常按齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。2.对于开式涡轮传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数Z2大于90时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。3.由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。第11页，共36页。一、蜗杆传动的材料1.为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。2.高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。3.低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。4.蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。4.4蜗杆传动的材料和结构第12页，共36页。二、蜗杆、涡轮的结构1.蜗杆的结构蜗杆常和轴做成一个整体。★无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。★有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。第13页，共36页。2.蜗轮的结构第14页，共36页。第15页，共36页。4.5蜗杆传动的强度计算一、蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。第16页，共36页。蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。第17页，共36页。蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。径向力=径向力第18页，共36页。蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。径向力=径向力周向力=轴向力第19页，共36页。蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。径向力=径向力周向力=轴向力周向力=轴向力第20页，共36页。蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。从动轮转向径向力=径向力周向力=轴向力周向力=轴向力第21页，共36页。二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度的校核公式为：适用于钢制蜗杆对青铜或铸铁蜗轮涡轮齿面接触疲劳强度的设计公式为第22页，共36页。三、蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算涡轮齿根弯曲强度的校核公式为：设计公式为：第23页，共36页。四、蜗轮材料的许用应力1.蜗轮材料的许用应力[σH]蜗轮材料的许用应力[σH]由材料的抗失效能力决定。其计算公式为2.蜗轮的许用弯曲应力[σF]第24页，共36页。4.6蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率η1——计及啮合摩擦损耗的效率；η2——计及轴承摩擦损耗的效率；η3——计及溅油损耗的效率；η1是对总效率影响最大的因素第25页，共36页。二、蜗杆传动的润滑润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。三、蜗杆传动的热平衡计算闭式蜗杆传动应进行热平衡计算传动消耗于摩擦而变为热量的功率为：经箱体表面散发的热量的相当功率为：第26页，共36页。蜗杆传动的热平衡条件为：得：Ks—箱体表面的散热系数，可取Ks

(10~17)W/(m2•℃)；A

——箱体的可散热面积(m2)；t1——润滑油的工作温度(℃)；一般t0——环境温度(℃)。第27页，共36页。蜗杆传动的散热方式：增加散热面积（加散热片）；安装风扇；冷却水管；压力喷油润滑。第28页，共36页。4.7蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护普通圆柱蜗杆传动规定了1~12个精度等级★1级精度最高，12级为最低，6~9级精度应用最多★6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构，圆周速度v2≥5m/s★7级精度用于中等精度的运输机或高速传递动力场合,速度v2≥7.5m/s★8级精度一般用于一般的动力传动中，圆周速度v2≥3m/s★9级精度一般用于不重要的低速传动机构或手动机构第29页，共36页。蜗杆传动安装★蜗杆传动安装要求精度高。应使蜗轮的中间平面通过蜗杆的轴线。★为保证传动的正确啮合，工作时蜗轮的中间平面不允许有轴向移动，因此蜗轮轴支撑应采用两端固定的方式。★蜗杆传动的维护很重要，又注意周围的通风散热情况。第30页，共36页。【例】设计一运输机的闭式蜗杆传动，已知蜗杆输入功率P1

=5.5kW，蜗杆转速n1=960r/min，传动比i=25，载荷平稳，单向回转，预期使用寿命15000h，通风良好。第31页，共36页。4.8常用各类齿轮传动的选择一、各类齿轮传动性能的比较第32页，共36页。二、传动类型的选择在选择传动类型时应考虑以下几个方面1.传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。2.在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿轮放在高速级3.圆柱齿轮和谐齿轮相比，一般斜齿轮的强度比直齿轮高，且传动平稳，所以用于高速场合。直齿轮用于低速场合第33页，共36页。4.直齿圆锥齿轮仅用于v≤5m/s的场合，高速时可采用