温州大字蜗杆传动PPT课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,-,第十一章 蜗杆传动,Design of Worm Gearing,1,-,教 学 内 容,蜗杆传动的类型,1,普通圆柱蜗杆传动的主要参数及,几何尺寸计算,2,普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算,3,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,4,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,5,2,蜗 杆 传 动 概 述,蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构。,蜗杆传动的主要特点有：,1,传动比大，一般为,i,=580,，大的可达,300,以上；,2,重合度大，传动平稳，噪声低；,3,摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式；,4,传动效率低，具有自锁性时，效率低于,40%,。,由于上述特点，,蜗杆传动主要用于运动传递，而在动力传输中的应用受到限制,。,3,4,11.1,蜗杆传动的类型,Types of Worm Gearing,其齿面一般是在车床上用,直线刀刃,的,车刀切制而成，车刀安装位置不同，,加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。,蜗杆传动的类型,其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形,的车刀切制而成的。,其蜗杆体在,轴向的外形是以凹弧面,为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；,同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大,(10360),；承载能力和效率较高；可节约有色金属。,圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,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。,5,11.1,蜗杆传动的类型,一、,阿基米德蜗杆（,ZA,）,，,Archimedes Worms,6,7,11.1,蜗杆传动的类型,二、渐开线蜗杆（,ZI,）,Involute helicoidal Worms,8,9,圆弧圆柱蜗杆加工,10,11.2,普通蜗杆传动的参数与尺寸,在中间平面,，蜗杆传动如同直齿,齿条与渐开线齿轮,啮合，故在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数和尺寸为基准。,11,普通蜗杆传动的参数与尺寸,1,一、模数,m,和压力角,a,蜗杆与蜗轮啮合时，,蜗杆的轴面,模数、压力角应与,蜗轮的端面,模 数、压力角相等，即,:,m,a1,=,m,t2,=,m,a,a1,=,a,t2,（,标准值,20,）,11.2,普通蜗杆传动的参数与尺寸,蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系：,12,二、蜗杆的分度圆直径,d,1,由于,蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的,，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径,d,1,。直径,d,1,与模数,m,的比值,(,q,=,d,1,m,),称为蜗杆的,直径系数,。,d,1,=m q,直径系数,模数,分度圆直径,11.2,普通蜗杆传动的参数与尺寸,注意：,d,1,m z,1,13,三、蜗杆的头数,z1,较少的蜗杆头数,（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低；,蜗杆头数越多,，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为,1,、,2,、,4,、,6,。,11.2,普通蜗杆传动的参数与尺寸,普通蜗杆传动的参数与尺寸,2,四、导程角,在,m,和,d,1,为标准值时，,z,1,g,正确啮合时，蜗轮蜗杆螺旋线方向,相同，且,g,1,b,2,14,15,五、传动比,i,和 齿数比,u,11.2,普通蜗杆传动的参数与尺寸,蜗杆主动,蜗轮主动,注意,16,六、蜗轮齿数,z,2,蜗轮齿数主要取决于传动比，即,z,2,=,i z,1,。,11.2,普通蜗杆传动的参数与尺寸,z,2,少,产生根切 ,z,2,17,传动平稳性不佳,z,2,28,，保持两对以上齿啮合,z,2,多,d,2,(=m z,2,),增加 蜗杆跨距增加 蜗杆刚度降低,d,2,不变，,z,2,m,轮齿弯曲强度,z,2,80,28 z,2,80,17,七、中心距,11.2,普通蜗杆传动的参数与尺寸,注意,18,11.2,普通蜗杆传动的参数与尺寸,19,11.3,普通蜗杆传动的承载能力计算,一、蜗杆传动的失效形式,蜗杆传动的主要问题,：蜗杆和蜗轮齿面间有较大的相对滑动，导致,胶合,和,摩擦磨损,严重，这是设计中要解决的主要问题。,由于蜗轮材料强度低，,失效通常发生在蜗轮轮齿上,。,失效形式,：,齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损,开式传动：,失效形式为,齿面磨损,和,轮齿折断,，应以保证,齿根弯曲疲劳强度,作为开式传动的主要设计准则。,闭式传动：,失效形式为,齿面点蚀,和,胶合,，按,齿面接触疲劳强度,进行设计。闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作,热平衡核算,。,20,二、蜗杆传动的常用材料,11.3,普通蜗杆传动的承载能力计算,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：,40Cr,20Cr,20CrMnTi,蜗轮,较软（多选青铜）进行时效处理,v,s,3m/s,重要场合：铸锡青铜如：,ZCuSn10P1,ZCuSn5Pb5Zn5,v,s,4m/s,较重要场合：铝铁青铜如：,ZCuAl10Fe3,v,s,v,1,、,v,2,所以蜗杆传动摩擦损失大，效率低。,一、蜗杆传动的效率,34,11.5,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,一、蜗杆传动的效率,35,效率与蜗杆头数的大致关系为：,蜗杆头数,总 效 率,0.70,0.80,0.90,0.95,一、蜗杆传动的效率,11.5,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,36,二、蜗杆传动的润滑,润滑的主要目的在于,减摩,与,散热,。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。,润滑油,润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。,11.5,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,润滑油粘度及给油方式,一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控制一定的油压。,37,二、蜗杆传动的润滑,11.5,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,v,s,5m/s,油池蜗杆浸油,v,s,510m/s,油池或喷油蜗轮浸油,v,s,10m/s,喷油,下蜗杆式,侧蜗杆式,蜗杆浸油一齿高,上蜗杆式：浸油,1/3,蜗轮外径,38,润滑油粘度及给油方式,二、蜗杆传动的润滑,11.5,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,39,三、蜗杆传动的热平衡,由于传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大的热量。如果产生的热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将过高，就会破坏润滑状态，从而导致系统进一步恶化。,11.5,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,系统因摩擦功耗产生的热量为：,自然冷却从箱壁散去的热量为：,a,d,箱体表面的散热系数，可取,a,d,(8.1517.45)W/(m,2,),；,S,箱体的可散热面积,(m,2,),；,t,0,润滑油的工作温度,(),；,t,a,环境温度,(),。,40,在热平衡条件下可得：,可用于系统热平衡验算，一般,t,o,6070,可用于结构设计,三、蜗杆传动的热平衡,11.5,普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡,t,0,润滑油的工作温度,(),；,t,a,环境温度,(),。,S,箱体的可散热面积,(m,2,),；,41,四、蜗杆传动的散热措施,当自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施：,1.,加散热片以增大散热面积或在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通。,42,普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡,5,2.,加冷却管路或散热器冷却。,传动箱内装循环冷却管路,传动箱外装循环冷却器,四、蜗杆传动的散热措施,43,11.6,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,1,一、蜗杆的结构,蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋,部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。,无退刀槽，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。,44,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,2,二、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：,整体式蜗轮,配合式蜗轮,拼铸式蜗轮,螺栓联接式蜗轮,11.6,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,45,二、蜗轮的结构,11.6,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,1,、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。,2,、螺栓联接式,：用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮，可用普通螺栓也可用铰制孔用螺栓进行联接。,46,4,、拼铸式,：在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿，只用于成批制造的蜗轮。,二、蜗轮的结构,11.6,圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,3,、整体浇铸式,：主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。,47,Thank You!,48,-,