蜗杆传动机构.ppt

1、5.7蜗杆传动机构，第5章机械传动，目录，5.7.1概述5.7.2蜗杆和蜗轮机构主要参数和尺寸的计算，5.7.1概述，蜗杆和蜗轮的5.7.1.1形成5.7.1.3蜗杆和蜗轮机构的特点和应用，5.7.1.1蜗杆和蜗轮形成，蜗杆传动由蜗轮和蜗杆组成。通常，错开角度为90。蜗轮传动部分。由一对交错排列的螺旋圆柱齿轮组成。小齿轮的螺旋角很大，齿数很少，直径很小，齿宽很宽。蜗杆的旋转方向是根据螺旋的方向来判断的。蜗杆的判断如下：1)蜗轮的转动方向应与蜗轮施加的切向力的方向一致，而蜗轮施加的切向力的方向与蜗杆轴向力的方向相反。2)蜗杆轴向力的方向是由传动轮(蜗轮)的右手定则来判断的：蜗杆如果是右手，判断方

2、法与左手相同。左右法则也适用于斜齿轮传动轴向力的测定。蜗轮蜗杆5.7.1.1形成大齿轮螺旋角大，齿数多，直径大，齿宽短。为了改善啮合条件，蜗轮被制成沿齿宽方向的弧形以包裹蜗杆部分。蜗杆加工车床，类似于车削螺纹。加工蜗轮的蜗轮滚刀是根据展成原理加工的。蜗杆有左右旋转的单头和双头，通常是右旋的，导程角=90，5.7.1.2蜗杆传动机构根据蜗杆形状可分为圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动。圆柱蜗杆根据螺旋面的形状可分为渐开线蜗杆和阿基米德蜗杆。阿基米德蜗杆因其加工方便而被广泛使用。5.7.1.3蜗杆蜗轮机构的特点及应用，1。大传动比。单级传动比i=880，分度机构的传动比可达1000。2.传输平稳，噪音低。

3、蜗轮齿是连续的螺旋齿，逐渐进入和退出啮合。3.在一定条件下(超前角等效摩擦角)，可以实现自锁。4.低效率。=0.70.8 .啮合处有较大的相对滑动，发热量大。5.蜗轮价格昂贵：青铜制造减少磨损，胶合蜗杆传动主要用于传动大、结构要求紧凑的场合；或者用于要求变速器具有自锁性能的场合。5.7.2蜗杆蜗轮机构主要参数和尺寸的计算，穿过蜗杆轴并垂直于蜗杆轴的平面称为中间平面。在中间平面，普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮和齿条的啮合传动，因此设计和计算都是基于中间平面的参数和几何关系，并遵循圆柱齿轮传动的计算关系。5.7.2.1主要参数：模数和压力角：蜗轮蜗杆在中间平面的模数和压力角为标准值=20。正确的啮合条

4、件：ma1=mt2=m a1=t2=1=2蜗杆头编号z1和蜗轮编号z2:蜗杆分度圆直径标准化：蜗杆直径系数蜗杆导程角：pa1=pt2=m中心距：5.7.3蜗杆传动设计常用材料，1。要求：1)足够的强度；2)良好的减摩耐磨性能；3)良好的抗粘连性2。蜗杆材料40，45，淬火和回火HBS220300低速，不太重要的40，45，40Cr，表面硬化，HRC4555通用变速器15Cr，20Cr，12CrNiA，18CrMnT1，O20CrK渗碳和淬火，HRC5863高速和重载3，蜗轮铸造青铜(ZCUS)铸铝铁青铜(ZcuAl10Fe3)VS4m/s，具有较差的减摩和抗胶合性能，但强度高，价格高。铸铁：灰

5、铁；球墨铸铁。VS2m/s，应进行时效处理以防止变形。5.7.3蜗杆传动设计尺寸设计，选择模数m(参考设计公式)、蜗轮编号z2、蜗杆直径系数q、蜗杆头编号z1进行尺寸设计，5.7.3蜗杆传动设计强度校核，蜗轮齿面接触疲劳强度计算，赫兹公式根据主平面内斜齿轮与齿条的啮合情况进行强度计算。5.7.3蜗杆传动设计效率、润滑和热平衡，1。蜗杆传动效率1。效率由啮合摩擦损失决定。轴承效率3。由蜗杆或蜗轮2的油搅拌引起的效率。蜗杆传动的润滑目的：1)提高效率2)降低温升，防止磨损和胶合。方法：蜗杆油浸润滑：润滑效果差，但油搅拌损失小；蜗杆下油浸润滑：润滑效果好，但油搅拌损失大。3.t80蜗杆传动热平衡措施

6、、本节结束后，感谢收看_，5.8齿轮传动故障、常用材料及润滑，5.8.1齿轮齿故障形式，5.8.2齿轮设计准则，5.8.3齿轮材料及热处理，5.8.4齿轮润滑，5.8.1齿轮齿故障形式，1。齿轮齿断裂2。齿面疲劳点蚀3。齿面磨损4。齿面胶合5。齿面塑性变形1。齿轮齿断裂，弯曲疲劳断裂。封闭硬齿面齿轮传动的主要失效形式是过载、断裂载荷过大或脆性材料齿根整体断裂直齿。b小时，斜齿部分断裂或不平衡。当b较大时，提高齿轮齿抗断裂能力的措施有：降低齿根应力集中，增加齿根过渡圆角，降低应力集中；提高安装精度和支撑刚度，避免齿轮齿偏心载荷；改进热处理，使其具有足够的齿芯韧性和齿面硬度；对齿根进行表面强化处理

7、(喷丸、滚压)。2。齿面(疲劳)点蚀：接触应力(脉动循环应力)接触疲劳强度齿面裂纹扩展导致表面颗粒脱落。位置：靠近节线，封闭齿轮原因：单齿对啮合接触应力大；俯仰线上相对滑动速度低，不易形成润滑油膜；润滑油渗入微裂纹，接触应力挤压导致裂纹扩展至金属剥落。预防措施：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；采用角位移；选择粘度较高的润滑油；提高加工和安装精度；改善散热。3。牙齿表面磨损了。原因：1 .啮合过程中存在相对滑动。2.杂物进入轮齿之间造成磨损危险：渐开线齿廓损坏，齿厚减小，强度降低，齿隙增大，造成冲击和振动。预防措施：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；降低滑动系数；定期清洗和更换润滑油；(关闭)从打开变

8、为关闭。4。齿面粘结，原因：油膜破坏齿面的高温粘结或压力粘结。预防措施：使用抗粘连能力强的润滑油；采用角位移齿轮传动；降低m和齿高h，降低滑动速度，提高齿面硬度；成对齿轮具有适当的硬度差；改善润滑和散热条件。5.齿面发生塑性变形，齿面材料在过大摩擦力的作用下处于屈服状态，导致沿摩擦力方向的塑性流动，从而破坏齿面的正确轮廓曲线。预防措施：提高齿面硬度；使用高粘度润滑油或添加极压添加剂。5.8.2齿轮设计标准，5.8.2.1闭式传动，5.8.2.2开式传动，5.8.2.1闭式传动，失效模式：齿面点蚀，齿轮齿弯曲疲劳断裂。1)软齿面(350HBS)齿轮的主要失效形式是齿面点蚀，因此可以根据齿面接触疲

9、劳强度进行设计，并在确定齿轮尺寸后根据齿根弯曲疲劳强度进行校核。2)对于硬齿面(350HBS)或铸铁齿轮，由于其抗点蚀性高，齿轮断齿的可能性高，因此可根据齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，并进行校核5.8.3齿轮材料及热处理，5.8.3.1齿轮材料基本要求，5.8.3.2齿轮材料，5.8.3.3软齿面齿轮，5.8.3.4硬齿面齿轮，5.8.3.1齿轮材料基本要求。根据齿轮齿的失效分析，齿轮材料的基本要求如下：(1)齿面应具有足够的硬度，以抵抗齿面磨损、点蚀、胶合和塑性变形；(2)齿芯应具有足够的强度和良好的韧性，以抵抗齿根断裂和冲击载荷；(3)具有良好的加工工艺和热处理性能，便于加工，提高机械性能

10、。最常用的齿轮材料是钢、铸铁和一些非金属材料。5.8.3.2齿轮材料首先是优质碳钢和合金结构钢(锻钢)，其次是铸钢和铸铁，其次是有色金属和工程塑料。大部分锻钢形状复杂，直径大，难以锻造：铸钢或球墨铸铁动力传递小，速度低，无冲击，开式齿轮传动：灰铸铁。锻钢具有强度高、韧性好、易于制造和热处理的优点，所以大多数齿轮都是锻钢制成的。铸钢当齿轮尺寸较大(大于400-600毫米)且不便于锻造时，可用铸造方法制成铸钢齿轮毛坯，然后正火细化晶粒。铸铁齿轮在低速和轻载情况下可以制成铸铁齿轮毛坯。当尺寸大于500mmm时，可制成盐环形齿轮或辐条齿轮。5.8.3.3软齿齿轮(锻钢)，齿面硬度为350HBS，通常由

11、中碳钢和中碳合金钢制成，如45钢、40Cr、35SiMn和其他材料，经淬火和回火(280-300HBW)或正火。这种齿轮适用于强度和精度要求不可分的场合。轮坯经热处理后，通过插齿或滚齿加工(7-8级)，生产方便，成本低。在确定大、小齿轮的硬度时，应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮高30-50HBS，因为小齿轮比大齿轮承受的载荷多，小齿轮的齿根较薄。为了使两个齿轮的齿接近相等的强度，小齿轮的齿面比大齿轮的齿面要硬。5.8.3.4硬齿面齿轮(锻钢)，硬齿面齿轮的齿面硬度为350HBS。常用的材料是经过淬火处理(磨削)的中碳钢或中碳合金钢。5.8.4齿轮润滑，为什么润滑相对滑动的啮合齿：齿面摩擦和磨损

12、。闭式齿轮：v12m/s喷油润滑。1.直齿轮齿面接触疲劳强度的计算。计算目的：为防止齿面接触疲劳引起的轮齿疲劳点蚀，要求齿面最大接触应力不超过接触疲劳极限应力。计算依据：赫兹公式(弹性)齿面最大接触应力：接触疲劳强度：1。正齿轮齿面接触疲劳强度的计算，设计公式：2。直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算，计算目的：防止齿轮齿因弯曲疲劳而断裂。仅考虑弯曲应力；2.单齿副啮合；3.载荷作用在齿顶上；4.计算模型为悬臂梁；5.重合系数考虑了非单齿对啮合影响。2.正齿轮齿根弯曲疲劳强度计算：弯曲疲劳强度校核：设计公式：(取标准值)，3。齿轮设计的一般步骤，1)齿轮材料的选择，2)根据设计公式确定模数和齿数，

13、3)根据相关关系计算齿轮的基本参数和尺寸，4)检查接触强度和弯曲疲劳强度，5)计算效率、润滑和热平衡，本节结束，谢谢5.9圆柱齿轮传动精度介绍，5.9.1精度等级5.9.2齿轮副侧隙，5.9.1精度等级，我国现行国家标准为GB/T10095.12001，根据规定，传动精度等级为0-2为待开发，3-5为高精度，6-8为中精度，9-12为低精度。选择齿轮精度时，应根据传动的目的齿轮副的最小侧隙应确保齿轮的正常储油和润滑，并补偿各种变形。感谢收看_ _，5.10齿轮系，5.10.1齿轮系类型5.10.2固定轴齿轮系的传动比计算5.10.3行星齿轮系的传动比计算5.10.4齿轮系的应用，引入到现代机械

14、中，仅仅使用一对齿轮来满足不同的工作要求往往是不够的，通常使用一系列齿轮来共同驱动。这种由多个齿轮组成的传动系统称为齿轮系，简称齿轮系。5.10.1根据组成齿轮系的齿轮(或部件)的轴线是否相互平行，齿轮系的类型可分为平面齿轮系和空间齿轮系。2.根据齿轮系运行时齿轮轴线相对于机架是否固定，可分为两类：定轴齿轮系和行星齿轮系、5.10.1.1定轴齿轮系、5.10.1.2行星齿轮系和5.10.1.3混合齿轮系。5.10.1.1固定轴齿轮系(普通齿轮系)，其被定义为每个齿轮的轴线在空间中的固定齿轮系，以及5.10.1.2周转齿轮系，其被定义为至少一个齿轮的轴线围绕另一个齿轮的固定轴线旋转的齿轮系。太阳

15、轮(中心轮):行星轮绕固定轴旋转：差动轮系旋转：行星轮系：两个太阳轮都可以旋转，只有一个太阳轮旋转，5.10.1.3混合轮系，由上述两个轮系组成。5.10.2定轴轮系传动比的计算：指轮系中输入轴(主动轮)的角速度(或转速)与输出轴(从动轮)的角速度(或转速)之比，即：其符号取决于外啮合数。示例5-2图4-45显示了手举装置z1=20、z2=50、z2=16、z3=30、z3=1、z4=40、z4=18和z5=52。试着找出传动比i15，并指出举重物时手柄的转向。蜗轮的判断如下：1)蜗轮的转动方向应与与蜗轮轴向力相反的切向力方向一致；2)蜗轮轴向力的方向由主动轮(蜗轮)左右手规来判断：蜗杆的左手

16、是左手，四个手指的抓握方向与蜗轮的旋转方向一致，所以拇指指向就是蜗轮轴向力的方向。如果蠕虫是右手，判断方法与左手相同。左右法则也适用于斜齿轮传动轴向力的测定。旋转方向的判断，不能用定轴轮系的传动比公式直接计算周转轮系的传动比。可以应用变换轮系法，即根据相对运动原理，假设整个行星轮系增加一个共同的转速N-H，该转速N-H与行星架的转速N-H相等且相反，这样行星架是固定的，原始部件之间的相对运动关系保持不变。这样，原来的行星齿轮系变成了一个假想的固定轴齿轮系。这种在一定条件下通过变换得到的假想的定轴轮系称为原周转轮系的变换轮系。5.10.3行星轮系的传动比计算、行星轮系和变换轮系中各部件的转速，由于变换轮系是固定轴轮系，根据固定轴轮系的传动比计算公式，车轮1和3的传动比可以得到如下：5.10.3行星轮系的传动比计算、5.10.3行星轮系的传动比计算、例3360。求解：ih1n h/n 1，ih1n h