12章-蜗杆传动(已修订).ppt

1、第12章 蜗杆传动,蜗杆,蜗轮,121 蜗杆传动的特点和类型,2 特点 传动比大：一般传动 i=780; 分度机构可达1000 结构紧凑 传动平稳，噪声小 效率低 成本高,1 组成和应用 通常二轴交角90 蜗杆主动，蜗轮被动,3、蜗杆传动的类型,按蜗杆整 体形状分,圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动,锥面蜗杆传动,圆柱蜗杆：,渐开线蜗杆(ZI蜗杆),按螺旋面形状分： 阿基米德蜗杆(ZA蝇杆),车削（类似于加工梯形螺纹） 车削或铣削（类似于加工齿轮）,过轴线剖面： 直齿条,垂直轴线剖面： 阿基米德螺旋线,阿基米德 蜗杆加工,垂直轴线剖面： 渐开线,渐开线 蜗杆加工,4、蜗杆的旋向与线数,蜗杆有左、右旋之

2、分，常用的是右旋蜗杆； 线数有单线、多线,5、蜗杆的制造精度,对一般动力传动，常用7、8、9级。 7级：v17.5m/s 8级：v13m/s 7级：v11.5m/s,一、主要参数：,主平面(中间平面):通过蜗杆轴线并垂直与蜗轮轴线的平面,122 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,1、模数、压力角,从主平面看,蜗轮蜗杆啮合传动类似于齿轮齿条传动,正确啮合条件： ma1 = mt2=m a1 = t2= , 1= 2（旋向相同）,啮合特点,几何尺寸计算上，按主平面的参数仿照齿轮进行计算 受力上，与斜齿轮相似,从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动 从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮

3、齿形是渐开线齿轮齿形，啮合传动类似于齿轮齿条运动,2、传动比,蜗杆： 其螺旋每分钟在轴向前进的距离： n1 z1p,蜗轮： 其分度园每分钟在转过的弧线距离： n1 z1p,3、导程角,正确啮合条件: 1= 2,蜗杆的导程角对应于螺纹的螺旋升角； 齿距p对应于螺距t,4、分度圆直径,为限制刀具数，限制蜗杆分度圆直径数。 即：对一种模数，只有几个d1相匹配（见表12-1）,蜗轮的加工刀具：蜗轮滚刀,蜗轮滚刀的齿形参数（m,Z1, ）与对应的蜗杆相同。,5、中心距,6、滑动速度,润滑、散热不良时：易产生磨损、胶合 充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大， 摩擦系数越小，提高了传动效率,相对滑动速

4、度很大产生的利弊：,二、几何尺寸计算,12-3 蜗杆传动失效形式、材料及结构,一、蜗杆传动失效形式、材料选择 失效形式： 胶合、磨损、点蚀、轮齿折断（蜗轮轮齿） 开式齿轮传动：齿面磨损、轮齿折断 闭式齿轮传动：齿面胶合、点蚀 由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上 材料要求： 减摩性好、耐磨、抗胶合、足够的强度,蜗杆的材料： 高的强度、刚度及光洁度 碳 钢 45号钢 调质或淬火 合金钢 20Cr、20CrMnTi(渗碳淬火)、40Cr (表面淬火) 蜗轮的材料 减摩、抗胶合、抗点蚀 铸锡青铜 ZCuSn10P1 适合高速 铸铝青铜 ZCuAl 9Fe3 低速重载 灰铸铁 HT200 低速

5、轻载,二、蜗杆蜗轮结构,蜗杆：通常为整体式蜗杆轴,蜗轮：通常为组合式,作用力的大小：,124 圆柱蜗杆传动的受力分析,径向力：指向各自圆心 圆周力：利用转向判断 轴向力：蜗杆左、右手定则,作用力的方向:,125 圆柱蜗杆传动的强度计算,特点： 强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因） 中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗轮类似于斜齿轮 蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似,验算公式： 设计公式：,蜗轮齿面接触强度计算：,ZE综合弹性系数（钢-铸锡青铜150，钢-铝青铜160 ） Z 接触系数（图12-11） KA使用系数（1.1-1.4） H 铸锡青铜（点蚀）：表12-4 铝青铜、灰铸铁（胶合）：表12-

6、5（与滑动速度有关）,蜗轮齿面弯曲强度计算：,说明： 由于齿形的原因，蜗轮轮齿的弯曲强度通常比接触强度大得多。故： 受强烈冲击、z2特多、开式传动中，才计算弯曲强度。,蜗轮齿形比较复杂，且齿根是曲面，精确计算弯曲应力比较困难，参照齿轮做近似计算。 校核公式： 设计公式：,蜗杆的刚度计算：,蜗杆刚度条件：,许用最大挠度：,截面惯性矩I ：,跨距：,一、传动效率,轴承效率h2及搅油损失效率h3：h2 h3 =0.950.97 设计之初， h未知，可按 z1 初选（表12-8）,啮合效率h1：,126 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,一般情况下：浸油润滑（蜗杆下置、 v1 4 m/s时蜗杆上置

7、）,vs 很大时：喷油润滑,二、润滑,润滑方式：,润滑油：,牌号：一般蜗杆（L-CKE）,重载（L-CKE/P）,粘度：表12-9,三、热平衡计算,热平衡时，单位时间内：发热量 = 散热量 单位时间内的发热量(由于摩擦损耗引起)：Q1=1000P1(1-h) 单位时间内的散热量：Q2=htA(t-t0) 当Q1=Q2，则温升为：,对象 连续工作的闭式蜗杆传动 目的 控制油温，防止胶合,油温t一般限制在6070，不超过80； 温升Dt5060,提高散热能力方法：,增大散热面积； 提高散热系数：在蜗杆轴端加装风扇、箱内装冷却水管,分析： 设计蜗杆传动材料、热处理、精度、模数、齿数；,设计准则 蜗轮：接触强度设计、弯曲强度校核； 蜗杆：刚度校核,解： 1、选择材料并确定许用应力 蜗杆：功率不大，采用45钢， 表面淬火，硬度45-55HRC； 蜗轮：转速较高，采用抗胶合性能好的铸锡青铜， ZcuSn10P1，砂模铸造。,2、按接触强度设计蜗轮,假设d1/a=0.4， Z=2.8,关键：d1/a=？,Z图12-11,d1/a=0.3-0.5,只能取： m=8，d1=80，q=10,由此，可计算出其它几何参数： d1