蜗杆传动详细介绍.ppt

1、13.1.2 蜗杆传动的分类,a）圆柱蜗杆传动,b）环面蜗杆传动,c）锥蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动,锥蜗杆传动,1.普通圆柱蜗杆传动,一般用于低速、轻载或不太重要的传动。,a）阿基米德蜗杆(ZA),用于蜗杆头数较多，转速较和较精密的传动。,b）渐开线蜗杆(ZI),用于多头精密蜗杆传动。,c）法向直廓蜗杆(ZN),2.圆弧圆柱蜗杆传动(ZC型),13.1.3 蜗杆传动的精度,12个精度等级,13.2 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构,13.2.1蜗杆传动的失效形式,失效常发生在蜗轮轮齿上。为蜗轮轮齿的齿面胶合、点蚀、磨损、轮齿折断等。,蜗轮轮齿折断,蜗轮齿面磨损,蜗轮齿面胶合,蜗杆齿

2、面点蚀,13.2.2 材料选择,中碳钢+调质,铸造锡青铜,铸造铝铁青铜,灰铸铁和球墨铸铁,要求：强度足够，减摩、耐磨、易跑合和抗胶合。,13.2.3 蜗杆蜗轮的结构,蜗杆制成蜗杆轴:,蜗轮结构：,13.3 圆柱蜗杆传动的基本参数, 模数 m 和压力角,中间平面 包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面,蜗轮加工 滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆,在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合,在中间平面内,mx1 = mt2 = m,x1 = t2 = = 20, 蜗杆导程角与蜗轮螺旋角之关系,=90 时： =,且旋向相同, 蜗杆直径系数 q 及分度圆直径d1,d1 标准系列值,限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化

3、,蜗杆直径系数：q = d1 / m, d1 = m q,q与导程角之关系：,当要求自锁时，,为提高传动效率，导程角选较大值，但导程角过大，加工困难且齿面间相对滑动速度也增大，磨损加速，故,z1 = 1、2、4、6, 蜗杆头数 z1、蜗轮齿数 z2 及传动比 i,i = n1/n2 = z2/z1,= d2 / d1 ?, d2 / d1,当要求传动比大或要求自锁时，z1=1，但 z1 少，效率低 为避免根切或传递功率较大时，z1=2、4、6， z1 过多,制造困难,z2 = i z1=28 100,常取 z2 = 32 80,且z2和z1最好互质。,中心距 a =(d1+d2)/2 = m(

4、q+z2)/2,其他尺寸计算见表13.5,普通圆柱蜗杆传动与斜齿圆柱齿轮传动的区别：,传动比 i ,齿轮传动,蜗杆传动,i = d2 / d1,i d2 / d1,m、 ,法面为标准值,中间平面为标准值, ,1= - 2, =, 旋向相同,d1 ,d1= mnz1/cos,d1=mq,且为标准值,13.3.10 变位系数,配凑中心距 变位前后，蜗轮的齿数不变，而传动中心距改变。,改变传动比 变位前后，蜗杆传动中心距不变，而蜗轮齿数发生变化。,蜗杆传动变位跟齿条齿轮传动变位类似，蜗轮变位，蜗杆不变。变位后，蜗轮的分度圆与节圆仍然重合，只是蜗杆的节线不再与分度线重合。,蜗杆传动变位的特点,蜗杆传动

5、变位的目的,为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力及传动效率。,13.5 蜗杆传动受力分析和效率计算 13.5.1 蜗杆传动中的作用力,大小：,方向： 与斜齿类似。,各力应画在受力点上,Fa1,Ft2,Fa2,Ft1,13.5 蜗杆传动受力分析和效率计算,13.5.2 蜗杆传动的效率,功率损失有：,轴承摩擦损耗；,齿面间的啮合摩擦损耗；,溅油损耗。,总效率为：,传动啮合效率1,蜗杆主动：,蜗轮主动：,相对滑动速度：,导程角是影响蜗杆传动效率的主要参数之一，1随 的增大而提高，当 =45-v/2 时，效率 1 最大。,一般取2 .3=0.950.96,13.6 圆柱蜗杆传动的强度计算,闭式动力传

6、动：按接触疲劳强度设计计算，确定传动尺寸，再作弯曲疲劳校核计算，并进行热平衡计算。 开式传动：按弯曲疲劳强度进行设计计算，确定传动尺寸。,13.6.1 初选d1/a 值,设计公式,13.6.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算,以赫兹公式为原始公式，按节点处啮合条件来计算。,校核公式,13.6.3 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算,13.7 蜗杆轴挠度计算,校核蜗杆的弯曲刚度,工作温度80,13.8 温度计算,13.8.1 润滑油工作温度,3. 在箱体油池中装设蛇行冷却水泵； 4.采用压力喷油循环润滑。,13.8.2 冷却方法和计算,热平衡条件： 单位时间内发热量H1=同时间内的散热量H2,提高散热能力的措施

7、： 1.合理设计箱体结构，以增大散热面积；,2.在蜗杆轴上装置风扇，进行人工通风，以提高散热系数；,3.在箱体油池中装设蛇行冷却水管；,4. 采用压力喷油循环润滑。,一般情况下，采用浸油润滑,vs 很大时，采用喷油润滑,v1 小时，蜗杆下置,v1 10 m/s时蜗杆上置,有利于润滑,避免过大的搅油损失,蜗杆下置,蜗杆上置,13.9 蜗杆传动的润滑,13.9.1 润滑油粘度和润滑方法,常采用粘度较大的润滑油。,13.9.2 蜗杆布置和润滑方式,蜗杆传动是啮合传动，它在中间平面中，蜗轮与蜗杆的啮合，相当于斜齿轮与直齿条相啮合。因此，在受力分析、失效形式及强度计算等方面，它与齿轮传动有许多相似之处。

8、就蜗杆而言，又与螺杆有相似之处，蜗杆齿为连续不断的螺旋齿轮，故传动平稳、噪声低，并可在一定条件下实现自锁。但由于在啮合处存在相当大的滑动，因而其失效形式主要是胶合、磨损与点蚀，且传动效率较低。所以在材料与参数选择、设计准则及热平衡计算等方面又独具特色。由于效率较低，故不适合于大功率和长期连续工作的场合。,1.蜗杆传动的特点及应用,2.蜗杆传动的正确啮合条件,3.蜗杆的直径系数,1）物理意义 切制蜗轮时用的是蜗轮滚刀，其齿形参数和直径尺寸等要求与该蜗轮配对啮合的蜗杆完全一致。在同一模数时，由于齿数及导程角的变化，将有很多直径不同的蜗杆可供选择，这就要配备很多加工蜗轮的滚刀。为了减少加工蜗轮滚刀的

9、数目，便于刀具的标准化，将d1定为标准值，即对应每一个m规定一定数量的d1。d1与m的比值称为直径系数q。,2）q对传动性能的影响 若q增大，则d1增大，即蜗杆刚性提高。又当z1一定时，若增大q，则减小而使效率降低，但自锁性好；反之，增大，则效率提高。因此，对于小模数的蜗杆，宜选用较大的q值，以保证足够的刚度与强度，适用于小功率传动及需要自锁的场合；对于大模数的蜗杆，宜选用较小q值，以保证一定的效率，适用于较大功率的传动。,4.蜗杆传动变位的特点,为了保持刀具的尺寸不变，只对蜗轮进行变位。 变位的目的： （1）凑中心距 （2）凑传动比,5.蜗杆传动的失效形式、材料选用及强度计算特点,（1）由于

10、采用材料和传动结构上的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。又因啮合处的相对滑动速度大，所以其主要失效为表面失效，除点蚀外易产生胶合与磨损。因此，对于蜗杆传动中材料的组合，首先要求具有良好的减磨性和抗胶合能力，同时应具有一定的强度。通常蜗杆采用碳钢或合金钢；蜗轮材料则视其传动中相对滑动速度的高低而定。,（2）只需进行蜗轮轮齿的强度计算，对蜗杆必要时应进行刚度校核。 一般情况下，蜗轮轮齿很少发生弯曲疲劳折断，只有当z280100或开式传动时，才对蜗轮进行弯曲疲劳强度计算。因此，对闭式蜗杆传动，仅按蜗轮齿面接触强度进行设计，而无需校核蜗轮轮齿的弯曲强度。,6.

11、蜗杆传动具有那些特点？它为什么要进行热平衡计算？若热平衡计算不合要求时怎么办？,蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声低和在一定条件下能自锁等优点而获得广泛的应用。但蜗杆传动在啮合平面间将产生很大的相对滑动、摩擦发热大、效率低等缺点。 正是由于存在上述缺点，故需要进行热平衡计算。当热平衡计算不合要求时，可采取如下措施： （1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积。 （2）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数。 （3）若上述办法还不能满足散热要求，可在箱体油池中装设蛇形冷却管，或采用压力喷油循环润滑。,1.与齿轮传动相比较， 不能作为蜗杆传动的优点。,A、传动平稳,B、传动比可以较大,C、可产生自锁,D、传动效率高,2.阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的 模数，应符合标准值。,A、端面,B、法面,C、中间平面,3.在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，将使传动效率 。,A、提高,B、减小,C、不变,D、增大也可能减小,4.在其它条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度 。,A、增加,B、不变,C、减小,D、可能增加也可能减小,5.蜗杆常用材料是 。,A、HT150,B、ZCuSn10P1,C、45号