第11章-蜗杆2013分析.ppt

1、第11章蜗杆传动，焦点：蜗杆传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算，困难：蜗杆传动的应力分析，第一个蜗杆传动的类型和特性，一个，蜗杆传动的配置，一个，蜗杆传动的配置：蜗轮，蜗杆2，应用(蜗杆传动是在空间相互交错的两个轴之间传递运动和动力的驱动机构，并且常用于减速装置。(1)蜗杆v4 m/s下的蜗杆，啮合良好的润滑和冷却，以及一个油齿高度。第二，根据蜗杆传动类型和蜗杆形状，可以分为：(2)蜗杆v4 m/s处的蜗杆防止过度油热，淹没深度为蜗轮直径的三分之一。3，放置：1圆柱蜗杆传动，1)阿基米德螺旋蜗杆传动(ZA蜗杆)，普通圆柱蜗杆齿面(ZK型蜗杆除外)通常由车床上的直叶片驱动。加工的蜗杆齿面取决于

2、刀具安装位置，不同截面的齿廓曲线也不同。GBl0085-88建议使用两种蠕虫：ZI蠕虫和ZK蠕虫。(1)普通圆柱蜗杆传动，2)垂直直蜗杆(ZN蜗杆)，3)渐开线蜗杆(ZI蜗杆)，(2)圆弧圆柱蜗杆传动(ZC蜗杆)，4)圆锥包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)特征：蜗杆主体轴形状是在母线上使用凹弧形成的旋转面。双环蜗杆传动、中间平面内的蜗杆和蜗轮都是直齿截面轮廓。同时接触的齿数较多，齿的接触点与蜗杆齿几乎垂直，因此齿的力和润滑剂形成条件大大提高，承载能力约为阿基米德蜗杆传动装置的2-4倍，通常效率高达0.85以上，但需要较高的制造和安装精度。第二，蜗杆传动的特性1)传动比大。结构紧凑。3)冲击载荷小，驱动器

3、柔和，噪音低。4)蜗杆驱动器具有自锁功能。5)不足之处是传输效率低，需要很多有色金属等。3斜面蜗杆传动，第二节普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算，中间平面：通过蜗杆轴并与蜗杆轴垂直的平面。在中间平面中，普通圆柱蜗杆传动与齿条和齿轮的啮合传动相同。因此，设计蜗轮时，需要基于中间平面的参数(例如模块、压力角等)和尺寸(例如齿圆、分度圆等)，并遵循齿轮传动的计算关系。1，普通圆柱蜗杆传动的主要参数和选择，2蜗杆的分度圆直径dl和直径系数q .蜗杆的直径系数：表示式：m，q参考表11-2，蜗轮通常用滚刀或飞刀加工。蜗杆和蜗轮的正确啮合要求切割蜗轮的滚刀齿截面轮廓与蜗杆的齿截面轮廓匹配。滚动时的中

4、心距离必须等于蜗杆传动的中心距离。1模块m和压力角、蜗杆和蜗轮的正确联接条件：中间平面中蜗杆的轴向系数，压力角必须等于蜗轮的端系数，压力角。也就是说，ma1=mt2=m；A1=t2，表格11-2与一般圆柱蜗杆基本标注和参数以及蜗轮参数相符，3，蜗杆头数Z1，齿轮比I，蜗轮齿数z2，蜗杆传动处于作用中状态时，通常z2=2880；Z1、z2建议值见表111。因为Z1难以加工，所以通常使用z1=1、2、4、6。在使用蜗轮切削蜗轮的过程中，必须从理论上创建z2min17，以避免根部切削和干涉。但是，在z226中，网格面积明显减少，从而影响驱动器稳定性。表11-1蜗杆刀头数Z1和蜗轮齿数z2的存储值，4

5、导程角(升角)，格式：Pa是蜗杆轴齿距离。Pz导引角。5蜗杆传动的标准中心距离、第二、蜗杆传动位移的特点：(1)中心距离匹配(2)蜗杆传动的轴承容量和传动效率提高。(3)齿轮比位置变更方法类似于齿轮传动的位置变更方法。只能定位蜗轮，位置更改后，蜗杆的节圆与定位圆匹配。可变蜗杆传动有两种定位方法可供选择，具体取决于用途：1)蜗杆传动的中心距离在位置更改前后保持不变，蜗轮的齿数不变。2)位置变更前后，蜗杆传动装置的中心距离固定，蜗轮齿数变更。第三，蜗杆传动的几何尺寸计算如图11-16和表11-3，表11-4所示。第三节普通圆柱蜗杆传动轴承容量计算，第一，蜗杆传动的故障形式、设计标准和常用材料1，故

6、障形式：管接头、齿根断裂、齿面粘合和过度磨损。2，设计标准开放驱动器：主要故障：齿侧磨损和齿侧断裂。设计条件：确保齿根弯曲疲劳强度。封闭驱动器：主要故障：齿面粘合或拟合。设计条件：按齿表面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度检查。此外，封闭的蜗杆驱动器更难散热，因此还需要进行热平衡核算。由于材料和结构原因，蜗轮齿中经常出现错误，因为蜗杆螺旋齿部分的强度始终高于蜗轮齿的强度。因此，通常仅蜗轮齿执行轴承容量计算。蜗杆和蜗轮齿侧之间的相对滑动较大，因此粘合和磨损失败的可能性更大。特别是齿面粘合，失败的可能性更大。因此，蜗杆传动的承载能力经常受粘合阻力的限制。3，材料要求：蜗杆、蜗轮材料不仅需要足够的

7、强度，还需要良好的行驶和耐磨性。一般蜗杆材料：高速重载蜗杆一般使用15Cr或20Cr，并被渗碳和淬火。也可以浸入40、45钢或40Cr。通常在不重要的低速下装载的蜗杆可以使用40或45钢进行淬火和回火。普通蜗轮材料：vs3m/s铸造锡青铜(ZCuSnl0P1、ZCuSn5Pb5Zn5)具有良好的耐磨性，但价格较高。Vs4m/s铸造铝铁青铜(ZCuAll0Fe3)比锡青铜磨得少，价格也便宜。Vs2m/s灰铸铁或球墨铸铁。第二，无摩擦蜗杆传动的力分析，1，力计算公式：方向：驱动轮：从动轮：Ft1:与旋转速度相反；Fr1:指向每个轴，Ft2:从动轮等于旋转速度。Fr2:指向每个轴。Fa2:与Ft1相

8、反的方向。2，角度力方向，Fa1:左右规则(仅限驱动轮)，是，3，蜗杆传动强度计算1蜗轮接触疲劳强度计算蜗轮接触疲劳强度计算原始公式从赫兹公式导出。样式：k载荷系数；K=KAKKv KA:使用系数，代码表115；k:齿负载分配系数。固定负载所需：k=1；负载变更较大、受到冲击或震动时，K=1.31.6 Kv:动态负载系数。对于蜗轮圆周速度V23 m/s，Kv=1 . 01 . 1；对于蜗轮圆周速度V23 m/s，Kv=1.11.2。法向载荷：接触宽度：引入接触系数z以考虑蜗杆传动中接触线长度和曲率半径对接触强度的影响，检查公式：设计公式：说明：1) b 300ma的锡青铜蜗轮材料，=H KHN

9、。KHN:寿命系数，n:循环数，N2:蜗轮速度；j:蜗轮旋转，每个齿轮啮合数；Lh:工作寿命。2)蜗轮材料为B300MPa灰铸铁或高强度青铜，在表116中找到h。h:预设允许的应力；请参阅表11-7。2蜗轮根的弯曲疲劳强度计算通常将蜗轮粗略考虑为锥圆柱齿轮。样式：蜗轮齿弧长。根据表11-3中的公式计算，Mn:垂直系数。Mn=m cos Ysa2:齿根应力修正系数，放置在f注意事项中。Y:弯曲疲劳强度的匹配度系数，Y=0.667，Y:螺旋角度影响系数，由下而上替换参数，导入：检查公式，样式：F:蜗轮的许用弯曲应力，F=FKFN。f:齿根应力修正系数Ysa2后，计入蜗轮的默认许用应力从表11-8中

10、选择。KFN:寿命系数；设计公式，计算m2d1后，在表11-2中检查相应的系数。，4，计算蜗杆的刚性蜗杆力后，如果发生过度变形，会影响蜗杆和蜗轮的正确啮合，因此蜗杆也必须进行刚性检查。主要计算最大挠曲y的近似值，检查5、精确度和选择与齿轮相似的12个精确度等级中的1、最高、69最适用的蜗杆的弯曲刚度。115常规圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算：第一，蜗杆传动的效率1，蜗轮之间的相对滑动速度：在设计初期，蜗轮轴上的转矩T2，值可以估计为：2、蜗杆传动的效率闭合蜗杆传动的功率损失一般为3部分：啮合摩擦损失1、轴承摩擦损失2和锁在油池中的零件的油渍损失3。因此，总效率由轴承摩擦和油溅引起的功率损

11、失较小，并且通常使用0.95-0.96时，总效率为蜗杆刀头数ZL 1 2 4 6总效率0.7 0.8 0.9 0.95，根据蜗杆、蜗轮副材料和工作条件进行合理选择。具有青铜蜗轮的钢蜗杆常用润滑剂见表11-20。第二，蜗杆传动润滑、润滑不良，驱动效率明显下降，存在严重磨损和粘合损坏的危险。蜗杆传动使用与齿轮传动相同的润滑剂、润滑方法和润滑。1根据相对滑动速度和负载类型选取的润滑剂。对于闭合驱动器，常用的润滑剂粘度和供油方法见表11-21。开放式驱动器、高粘度齿轮油或润滑脂。2润滑油粘度和供油方法、3润滑油量、单位时间热值与同一时间内的发热量相同，搅拌时要有适当的油量，以避免在使用油池润滑时发生过

12、量的油损失。这不仅有助于动压油膜的形成，而且有助于热。蜗杆驱动器运行时散热量大，因为效率低下。在封闭驱动器中，如果产生的热量不能及时蒸发，则油温度会升高，润滑油会稀释，从而增加摩擦损失或发生粘合剂。对于蜗杆下或蜗杆侧传动，淹没深度必须是蜗杆的齿高之一。对于蜗杆，油深度约为蜗轮直径的三分之一。第三，蜗杆传动的热平衡计算，采用自然冷却方式，从盒外壁向周围空气散发的热通量为w，根据热平衡条件，温度80或有效热面积不足时，必须采取措施提高热冷却能力。1)如图1122所示，添加散热片以增加冷却面积。2)在蜗杆轴末端安装风扇(图1122)以加速气流。由于摩擦损失功率，风扇消耗的功率PF通过将风扇叶轮的圆周速度、通过摩擦消耗的功率消耗的热量、通过空气散发的热量、3)冷却管图1123安装在变速器上来计算。1，可以将蜗杆频和轴合并为一个，使蜗杆螺旋部分的直径较大时()蜗杆与轴分开。116普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计，2，蜗轮，1)整体铸造：主要用于铸铁蜗轮或尺寸极小的青铜蜗轮。整体铸造、2)、组合、环、螺栓连接、配合、蜗轮的几何尺寸由表113、114中的计算