第十一章 蜗杆传动11.ppt

1、第十一章 蜗杆传动,本章学习要求：,掌握蜗杆传动的几何参数的计算及选择方法 掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算 了解蜗杆传动的热平衡原理和计算方法 了解蜗杆传动的类型、变位及蜗杆的刚度计算,第十一章 蜗杆传动,蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构。其交错角为090，常用90,1传动比大，结构紧凑； 2重合度大，传动平稳，噪声低； 3. 传动效率低，具有自锁性时，效率低于40% ； 4. 摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式；,蜗杆传动的主要特点有：,由于上述特点，蜗杆传动主要用于运动传递，而在动力传输中的应用受到限制。,其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同，

2、加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。,蜗杆传动的类型,其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形 的车刀切制而成的。,同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10360)；承载能力和效率较高；可节约有色金属。,以凹弧面为母线；传动平稳；传动效率较高；,11-1 蜗杆传动的类型,11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸,一、主要参数及其选择,中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。 蜗杆传动的设计计算都以中间平面的参数和几何关系为基准。,中间平面,11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸,ma1= mt2 = m aa1= at2,qd1/m d1=mqmz1,1、模数m和压力角a,2、蜗杆的分度圆直径d1,（ZA

3、型aa20；其它an20 ， ）,（d1、q均为标准系列值，见P242表11-2）,由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。,注：若采用非标准滚刀或飞刀切知蜗轮，d1与q值可不受标准的限制,正确啮合条件？,主要根据i、选定，见P242表111。 z11， i大，低，可自锁； z1， ,，加工困难， 一般z11，2，4，6,3、蜗杆的头数z1,11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸,Z1与关系,4、导程角g,Pa蜗杆轴向齿距,正确啮合时，蜗轮蜗杆螺旋线方向相同，且 g1b2,11-2 普通蜗杆传动的参数与尺

4、寸,5、传动比 i,蜗杆主动时：,6、蜗轮齿数z2,z2避免根切且保证传动的平稳性 z228 z2 d2不变，m，轮齿弯曲强度 m不变，d2， 蜗杆长度，刚度 z280 z1 z2的荐用值见表11-1,即当蜗杆转一周时，蜗轮将转过Z1个齿。i 可取很大，但 i 大，效率就低,注：当设计非标准或分度传动时，z2选择可不受限制,11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸,普通圆柱蜗杆传动的基本尺寸和参数参考表112,7、蜗杆传动的中心距a,（表11-2中的a值针对标准减速器）,标准传动（蜗杆节圆与分度圆重合）时，其中心距计算式为：,注：表中参数匹配主要针对标准蜗杆减速器。若自行设计非标准减速器时，可不按表

5、11-2选配参数，但其m与相应的d1要匹配。,11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸,目的：凑配中心距，提高承载能力或效率 方法：刀具相对蜗轮的径向位移实现变位 结果：蜗轮，d2m（z2 +x2），分度圆和节圆重合； 蜗杆，尺寸不变，分度圆和节线不重合。 变位方式： z2 z2 ，a a， a =a+x2m=(d1+d2+2x2m)/2 aa， z2 z2 ，z2 = z2 -2x2,二、蜗杆传动变位的特点,11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸,1）中心距改变 ，Z2不变， ，传动比i12不变,11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸,2）中心距不变， , Z2改变,三、蜗杆传动的几何尺寸计算,（参考p2

6、45表11-3）,11-3 普通蜗杆传动的承载能力计算,1、失效形式： 点蚀、齿根折断、齿面胶合、过度磨损 失效通常发生在蜗轮轮齿上。,2、蜗杆传动的设计准则: 开式传动（齿面磨损、轮齿折断）按F设计 闭式传动（点蚀、胶合） 按H设计+按F校核热平衡计算,3、蜗杆传动的常用材料 要求：足够的强度，良好的磨合及耐磨性能。 蜗杆：碳钢及合金钢 蜗轮：铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁,一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料,11-3 普通蜗杆传动的承载能力计算,二、蜗杆传动的受力分析,方向： Fr1、Fr2指向各自圆心； Ft1与n1转向相反， Ft2与n2转向相同； Fa1 ：主动轮左（右）手

7、螺旋法则。,11-3 普通蜗杆传动的承载能力计算,三、强度计算,四、蜗杆的刚度计算,刚度条件为：,五、精度等级及其选择 12个精度等级，1级最高，依次降低 69级应用最多,11-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,一、蜗杆传动的效率,h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：,式中：g 蜗杆的导程角； v当量摩擦角，与蜗杆、蜗轮的材料及滑动速度vs有关。 （插值法）查P260表11-18,P,11-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,11-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡, Z1 q ,提高效率的方法：,一般取h2 h30.950.96，则总效率,效率与蜗杆头数的大致关系为： 蜗杆头

8、数 总 效 率 0.70 0.80 0.90 0.95,11-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,二、蜗杆传动的润滑,作用：提高传动效率，提高抗胶合能力，减小磨损。 润滑油：根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。 润滑油粘度及给油方式: 根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。 润滑油量：下置蜗杆或侧置蜗杆传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；当蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的1/3。,11-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,目的：蜗轮传动h低，发热量大，温度高，润滑油稀释，摩擦损失增大，发 生胶合，所以必须进行热平衡计算，保证油温处于规定范围内。,三、蜗杆传动的热平衡计算,原理：发热量1散热量2,11-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,在热平衡条件下可得：,可用于系统热平衡验算，一般to7080,可用于结构设计,四、蜗杆传动的散热措施,1. 加散热片以增大散热面积 2. 在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通。,11-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,11-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,3. 加冷却管路或散热器冷却。,传动箱内装循环冷却管路,传动箱外装循环冷却器,11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,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。