江苏大学机械原理及设计第十三章蜗杆传动

1、课件,1,2020年8月22日,机 械 原理及设计（）,第十一章 蜗杆传动,课件,2,第十一章 蜗杆传动,11-1蜗杆传动的特点,11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算,11-4普通圆柱蜗杆传动承载能力计算,11-3 蜗杆传动的失效形式和材料选择,11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算,11-6蜗杆、蜗轮的结构设计,课件,3,课件,4,一工作特点,二蜗杆传动类型,2环面蜗杆传动,11-1蜗杆传动的特点,主要是刀具的加工时的位置、装夹角度、刀具形状、刀具的种类等不同而形成了不同类型的蜗杆传动。,3锥蜗杆传动（略）,课件,5,a阿基米德蜗杆(ZA) 最常用,蜗杆齿廓,横截面

2、：阿基米德螺旋线,纵截面：直齿齿条,蜗轮齿廓,中间截面：渐开线,中间平面，蜗杆传动 如同直齿齿条与渐开线齿轮啮合,（1）普通圆柱蜗杆传动,1圆柱蜗杆传动,结论,课件,6,b法向直廓蜗杆(ZN),蜗杆齿廓,横截面：延伸渐开线,法截面：直廓,N,课件,7,c渐开线蜗杆(ZI),蜗杆齿廓：横截面：渐开线=8o45o,课件,8,d锥面包络圆柱蜗杆(ZK),课件,9,（2）圆弧圆柱蜗杆传动(ZC),中间平面中,蜗杆齿廓：凹圆弧,蜗轮齿廓：凸圆弧,2环面蜗杆传动,中间平面中：,蜗杆、蜗轮为直线齿廓,课件,10,一主要参数,1模数 m 和压力角：,m a1=mt2=m(标准值),a1= t2= (标准值20

3、o),11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算,课件,11,2蜗杆分度圆直径d1和直径系数q,注意：d1 m z1,3蜗杆导程角,引入直径系数q的目的？限制滚刀数目及便于滚刀的标准化。,问题,课件,12,分析：z1(q) ,旋向相同 ：蜗杆左(右) 蜗轮 左(右),课件,13,4蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2,z2 少 产生根切 z2 17 传动平稳性不佳 z2 28 z2 多 d2 (=m z2) 增加 蜗杆跨距增加 刚度降低 z2 80 28 z2 80,分析1,分析2,课件,14,5传动比 i 和齿数比 u,蜗杆主动,蜗轮主动,注意,课件,15,6中心距 a,7变位系数 x,变位目

4、的,配凑中心距 配凑传动比 提高传动能力或效率,变位特点,蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位,原因,避免滚刀尺寸变化,注意,课件,16,变位前,变位后,变位后蜗轮的分度圆与节圆仍旧重合d2=d2=m*z2或d2=d2 =m*z2， 但蜗杆在中间平面上的节线有所改变，不再与分度线重合d1=m*（q+2x2）（及当x20时d1d1）。,课件,17,(1)若凑中心距：变位前后齿数不变，即,(2)若凑传动比：变位前后中心距不变，即,二几何尺寸计算(见课本p254表11-3）,具体见P242表11-2蜗杆基本参数及蜗轮参数匹配,课件,18,一失效形式和设计准则,失效形式：齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损,

5、滑动速度 vs,11-3 蜗杆传动的失效形式和材料选择,课件,19,设计准则,热平衡计算（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易 导致 胶合）,蜗杆轴刚度计算（由于蜗杆受力变形，影响轮齿正确啮合）,由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动速度较大，润滑、散热不良时，温升较高，从而增加了胶合与磨损的可能性，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。要进行热平衡计算。但充分润滑时：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。,课件,20,二材料选择,对材料的要求：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性,蜗杆碳钢 如：40 45 合金钢如：40Cr20Cr20CrMnTi,蜗轮

6、较软（多选青铜）进行时效处理,vs3m/s 重要场合： 铸锡青铜如：ZCuSn10P1 ZCuSn5Pb5Zn5 vs 4m/s 较重要场合：铝铁青铜如：ZCuAl10Fe3 vs 2m/s 一般场合： 灰铸铁 如：HT200,对蜗杆要进行必要的合理的热处理措施，以提高其耐磨性及抗胶合的能力。,由于蜗杆轮齿的强度高于蜗轮轮齿的强度，失效经常发生在蜗轮轮齿上，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。,课件,21,一受力分析（不计入摩擦力）,11-4普通圆柱蜗杆传动承载能力计算,课件,22,课件,23,如何确定？（后面讲）,1力的大小,注意,问题,课件,24,判断轴向力时：左右手法则只适用于主动件。 判

7、断蜗轮转向时，先判断蜗杆的轴向力Fa1，然后确定蜗轮的圆周力Ft2， Fa1= Ft2，蜗轮转向与Ft2方向相同。,2力的方向,注意,作用力与反作用力的关系：,课件,25,已知：蜗杆右旋及转向 1 ，蜗杆主动 要求：确定蜗轮旋向，转向及各分力方向,例题,课件,26,二强度计算,1蜗轮齿面接触疲劳强度计算,课件,27,课件,28,2蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算,课件,29,为什么蜗杆传动的强度计算仅对蜗轮进行？,三蜗杆刚度计算（略）,问题,课件,30,一效率,为什么随Vs增加, v下降? （Vs增加，油带入多）,问题,11-5普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算,课件,31,二润滑,1润滑油粘度选择,高速轻载选粘度小 低速重载选粘度大,2润滑方式,vs 5m/s 油池蜗杆浸油 vs 510m/s 油池或喷油蜗轮浸油 vs 10m/s 喷油,课件,32,三热平衡计算, 目的：控制温升，防止胶合, 条件：发热量H1 = 散热量H2,课件,33,若 to 80 oC时如何？（增加散热能力）, 增加散热能力的措施,增加散热面积 高速轴上装风扇 装冷却管路,问题,课件,34,一蜗杆：整体式（可车可铣）,二蜗轮,齿圈式：青铜齿圈与铸铁轮芯配合H7/r6而成，加装紧定螺钉 用于尺寸不太大，工作温度变化较小的场合 螺栓联接式：用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮， 可用普通