第6章蜗 杆 传 动.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,Page,*,点击此处结束放映,第,6,章 蜗 杆 传 动,蜗杆传动的类型和特点,6.1,蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,6.2,蜗杆传动的失效形式、材料和结构,6.3,蜗杆传动的受力分析,6.4,蜗杆传动的效率及热平衡计算,6.5,6.1,蜗杆传动的类型和特点,蜗杆传动,由蜗杆、蜗轮和机架组成（如图所示），用于传递空间两交错轴间的运动和动力。,6.1.2,蜗杆传动的类型,按蜗杆形状的不同可分：,圆柱蜗杆,环面蜗杆,锥蜗杆,阿基米德圆柱蜗杆,工作平稳。由于蜗杆齿为连续不断的螺旋齿，故传动平稳，噪音小。,6.1.2,蜗杆传动的特点,与其他传动相比，蜗杆传动有以下特点。,优点：,传动比大。一般动力传动中，,i,=10,80,；,在分度机构或手动机构中，,i,可达,300,，若主要是,传递运动，,i,可达,1000,。,可以实现自锁。在蜗杆传动中，蜗杆犹如,螺杆，蜗杆传动作用力关系也和螺旋传动一样，故,蜗杆导程角小于蜗杆副的当量摩擦角时，蜗杆传动,就具有自锁性。,效率较低。由于蜗杆与蜗轮齿面间相对滑动速度很大，摩擦与磨损严重，故蜗杆传动效率低。一般为,=0.7,0.9,，自锁时,80,或蜗轮负变位时，,才进行蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核；对于开式蜗杆,传动，只需进行齿根弯曲疲劳强度计算。,根据蜗杆传动的失效特点，蜗杆副材料不但应具有足够的强度，而且还应具有良好的减磨性和抗胶合性。实践证明，较理想的蜗杆副材料是磨削淬硬的钢制蜗杆匹配青铜蜗轮。,6.3.2,蜗杆和蜗轮的材料选择,蜗杆常用材料为,碳钢或合金钢,。高速重载的,传动，蜗杆常用低碳合金结构钢，经渗碳淬火，,表面硬度可达,HRC50,63,；,中速中载传动，蜗杆常,用优质碳素钢或合金结构钢，经表面淬火，表面硬,度达到,HRC45,55,；低速、不重要的传动，可采用,45,号钢调质处理，硬度达到,HBS255,270,。,常用蜗轮材料有,铸造锡青铜、铸造铝铁青铜及灰铸铁,等。锡青铜的抗胶合和耐磨性能最好，但价格较贵，用于,v,s5m/s,的重要传动；铝铁青铜具有足够的强度，并耐冲击，价格便宜，但胶合及耐磨性能不如锡青铜，一般用于,v,s5m/s,的传动中；灰铸铁用于,v,s2m/s,的不重要场合。,6.3.2,蜗杆和蜗轮的结构,1,、蜗杆的结构,通常蜗杆与蜗轮制成一体，称为蜗杆轴。按螺纹加,工方法的不同，可分为车制蜗杆和铣制蜗杆。,2,、蜗轮的结构,可分为整体式和装配式。一般当蜗轮分度圆直径,d2,100mm,的青铜蜗轮采用整体式结构，,d2,100mm,时，为,节省贵重金属材料，可制成装配式。,结,构,形,式,特,点,（,a,）整体式,当直径小于,100mm,时，可以用青铜铸成整体；当滑动速度,v,1,2m/s,时，可用铸铁铸成整体,（,b,）轮箍式,青铜轮缘与铸铁轮心通常采用,配合，并加台肩和螺钉固定，螺钉数为,6,12,（,c,）螺栓联接式,以光制螺栓联接，螺栓孔要同时铰制其配合为,。螺栓数按剪切计算确定，并以轮缘受挤压，校核轮缘材料许用挤压应力,jp,=0.3,s,。,s,轮缘材料屈服强度,（,d,）镶铸式,青铜轮缘镶铸在铸铁轮心上，并在轮心上预制出榫槽，以防滑动（适用大批量生产）,表,12-5,蜗杆的典型结构,标记方法,蜗杆的标记内容包括：,蜗杆的类型，模数,m,，分度圆,直径,d1,，螺旋方向，头数,z1,蜗轮的标记内容包括：,相配蜗杆的类型，模数,m,，,齿数,z2,。,蜗杆传动的标记方法用分式表示，分子为蜗杆代号，,分母为蜗轮齿数。,6.4,蜗杆传动的受力分析与强度计算,蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮传动受力分析相似，在不计算摩擦力的情况下，作用在轮齿上的法向力,F,n,可分解为空间,3,个互相垂直的分力：圆周力,F,t,、径向力,F,r,和轴向力,Fx,。,方向判断：,圆周力,Ft,：主反从同,径向力,Fr,：指向各自轴心,轴向力,Fx,:,主动轮左右手定则,Fx2,方向与,Ft1,方向相反,各分力的大小为：,图,6-11,蜗杆传动的受力分析,当蜗杆为右旋时，伸出右手，半握拳，用除去大拇指以外的其余四指指向蜗杆的回转方向，这时，和大拇指指向相反的方向就是蜗轮在啮合点的线速度方向，从而可知蜗轮的旋转方向。当为左旋蜗杆时，伸出左手，判断方法同上。,（,1,）已知蜗杆的旋向及回转方向，判断蜗轮的回转方向：,（,2,）已知蜗杆的旋向及蜗轮的回转方向，判断蜗杆的回转方向：,当为右旋蜗杆时，伸出右手，半握拳，使大拇指指向蜗轮在啮合处线速度的相反方向，这时，其余四指所指的方向就是蜗杆的旋转方向。当为左旋蜗杆时，伸出左手，判断方法同上。,（,3,）已知蜗杆及蜗轮的回转方向，判断蜗杆的旋向：,伸出右手或左手，半握拳，使大拇指指向蜗轮啮合点的线速度方向的相反方向，这时，若右手的其余四指所指方向与蜗杆旋转方向相同，则蜗杆应为右旋，若与左手的相同，则蜗杆应为左旋。,6.4.2,蜗杆传动的强度计算,在蜗杆传动中，不必进行齿根弯曲强度计算。,一般按齿面接触强度计算。,校核公式：,设计公式为：,6.5,蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,6.5.1,蜗杆传动效率,闭式蜗杆传动总效率包括：,考虑轮齿啮合齿面间摩擦损失时的效率；,考虑轴承摩擦损失的效率；,考虑浸入油池中的零件搅动润滑油及飞溅损失进和效率。,主要考虑,蜗杆传动的总效率：,蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率。,(,设计初始，必须先估取,以便近似求出蜗轮轴上的转矩,T2,),闭式传动：,Z1=1 =0.7-0.75,Z1=2 =0.75-0.82,Z1=4 =0.87-0.92,开式传动：,Z1=1,、,2=0.6-0.7,6.5.2,蜗杆传动的润滑,滑动速度,Vs,5-10m/s,的蜗杆传动用油池浸油。,Vs,10-15m/s,，应采用压力喷油润滑。,6.5.3,蜗杆传动的热平衡计算,原因,效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降,润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。,蜗杆传动转化为热量所消耗的功率：,经箱体散发热量的相当功率：,达到热平衡时,P,s,=P,c,式中：,P1-,蜗杆传动传递的功率,(KW),；,K,s,-,散热系数,(W/(m,2,),；,A-,散热面积,(m,2,),；,t,0,-,环境温度,(),，一般取,20,；,t,1,-,润滑油的工作温度,(),；,t,1,-,润滑油许用温度,(),，一般取,70,90,当,t1,超过允许值，或,A,不足时，可采用在箱体外增加散热片；,在蜗杆两端装风扇通风，在箱体内装冷却水管；采用压力喷油润滑。,