第九章-蜗杆传动 2.ppt

1、机械设计 （9）,思考与练习,蜗杆传动的运动分析和受力分析,蜗杆传动的基本参数和尺寸计算,第九章 蜗杆传动,蜗杆传动的设计计算,概 述,蜗杆传动的效率和热平衡计算,蜗杆蜗轮的结构,9.1 概 述,蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。,一、蜗杆传动的组成,二、蜗杆传动的特点,9.1 概 述,三、蜗杆传动的类型,9.1 概 述,9.1 概 述,渐开线蜗杆的加工，刀具安装较困难，生产率低，故常用阿基米德蜗杆。,9.2 蜗杆传动的基本参数与尺寸计算,一、蜗杆传动的基本参数,1. 模数 m 和压力角a,在主平面内，蜗

2、杆和蜗轮的模数相等且为标准值，见表9-1。,即： ma1= mt2 = m,在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。,阿基米德蜗杆的轴面压力角 a120,蜗杆分度圆直径 d1 为标准值，见表9-1。,d1与模数 m 的比值称为蜗杆直径系数 q。,d1 = m q mz1,2. 蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q,即：q = d1m,9.2 蜗杆传动的基本参数与尺寸计算,4. 蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2,z1效率 ，但加工困难。,z1 传动比 i，但传动效率 。,常取：z11，2，4，6。 可根据传动比选取，见表9-3。当有自锁要求时，取z1=1。,z2= i z1 若 z2太小

3、，将使传动平稳性变差。若 z2太大，蜗轮直径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。一般： z22780,3. 蜗杆分度圆柱导程角,9.2 蜗杆传动的基本参数与尺寸计算,5. 传动比 i,6. 中心距a,( d1= mq mz1) ( d2= mz2 ),7. 齿顶高系数ha*、顶隙系数c*,齿顶高系数：标准：ha*1，短齿： ha*0.8 。 顶隙系数：c*=0.2，0.15，0.35。,齿顶高：haha*m 顶隙：c=c*m 齿根高：hfha+c=ha*m+c*m,表9-4,9.3 蜗杆传动的运动和受力分析,一、蜗杆传动的运动分析,齿面间相对滑动速度：,蜗杆传动与螺旋传动相似，蜗杆

4、与蜗轮的轮齿在节点啮合处存在相对滑动，滑动速度vs 方向平行于齿的斜向。设蜗杆圆周速度为v l、蜗轮圆周速度为v 2,滑动速度的大小，对齿面的润滑情况、齿面失效形式、发热以及传动效率等都有很大影响。一般取vs15m/s。,9.3 蜗杆传动的运动和受力分析,二、蜗杆传动的受力分析,1. 蜗轮转向的判断,蜗杆左右手法： 左旋左手，右旋右手，四指转向1，拇指反向；即为v2。,9.3 蜗杆传动的运动和受力分析,2. 蜗杆、蜗轮的受力分析,圆周力方向主反从同,径向力方向指向各自轮心,蜗杆轴向力方向左右手法则，拇指指向,轮齿所受的法向力Fn，可分解为：切向力Ft 、径向力Fr 、轴向力Fa。,式中： n蜗

5、轮的法向压力角，,T2蜗轮的转矩，,例1：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。,9.3 蜗杆传动的运动和受力分析,9.3 蜗杆传动的运动和受力分析,传动系统如图，已知轮4为输出轮，转向如图，试： 1、合理确定蜗杆、蜗轮的旋向； 2、标出各轮受力方向。,例2,9.3 蜗杆传动的运动和受力分析,图示为一起重装置，欲使重物上升，试在图上画出：,例3,1、电机转向n1 ； 2、斜齿轮2的旋向； 3、啮合点受力方向。,径向力Fr 的方向：略,9.4 蜗杆传动的设计计算,一、失效形式与设计准则,1. 主要失效形式： 蜗轮齿面的胶合、点蚀、磨损等。

6、,2. 设计准则,3. 常用材料,蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢，见表9-5。,二、 蜗轮齿面接触疲劳强度计算,目的：防止“点蚀”和“胶合”失效。,以节点为计算点，计算齿面接触应力 H 。,9.4 蜗杆传动的设计计算,校核式：,设计式：,三、 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算,9.4 蜗杆传动的设计计算,目的：防止齿根折断。,校核式：,式中：YFa2齿形系数，按蜗轮当量齿数 查表8-6；,螺旋角系数，,设计式：,注：设计中，根据由上式计算的 值，查表9-1确定标准的m和q。,蜗轮的许用弯曲应力（MPa) 。,9.5 蜗杆传动的效率及热平衡计算,z1,一、蜗杆传动的效率,轮齿啮合效率：,设计之初，可根据蜗

7、杆头数z1预估传动效率，见下表。,二、蜗杆传动的散热,9.5 蜗杆传动的效率及热平衡计算,闭式蜗杆传动需要进行热平衡计算。,热平衡：在单位时间内，摩擦产生的热量等于散发的热量。,即,工作许用温度 t1 90 ,热平衡校核公式：,9.5 蜗杆传动的效率及热平衡计算,当油温 t1或散热条件不符合要求时，可采用以下措施： 1.增加散热片；2.在蜗杆轴端加轴流风扇；3.在油池中安装冷却水管 ；4.用循环油冷却,三、蜗杆传动的润滑,蜗杆传动润滑油的粘度及润滑方法可根据滑动速度和载荷类型选取，见表9-8。,9.6 蜗轮、蜗杆的结构,一、蜗杆的结构,由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆轴）。,无

8、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。,当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。,9.6 蜗轮、蜗杆的结构,二、蜗轮的结构,为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：,组合式蜗轮（直径大）,思考与练习,1、蜗杆传动的正确啮合条件如何描述？ 2、公式i=n1/n2=z2/z1=d1/d2；a=m1(z1+z2)/2在蜗杆传动中表达正确么？为什么？ 3、图示为斜齿圆柱齿轮蜗杆传动，小齿轮主动，其转向及轮齿旋向如图。试在图上标出： （1）大齿轮的转向及轮齿旋向； （2）蜗杆螺旋线的合理方向；