机械设计基础 第4版 课件 第八章蜗杆传动.pdf

第八幸蜗杆传动教学要求知识要素：1.帽杆传动的类型、特点及应用场合。2,帽杆传动的主要参数和几何尺寸计算。3,帽杆传动的失效形式、设计准则、材料和精度。4.靖媪传动的受力分析与强度计算简介。能力要求：L能根据工作要求正确选择竭杆类型，能跟据公式正确计 算端杆的几何尺寸。2.能据巳知工作要求正确设计竭杆传动，合理选择嫡杆传 动的主要参数。第八章蝎杆传动教学要求学习重点与难点：1.合理选择蜗杆传动的类型，正确计算蜗杆传动的几何尺寸。2、帽杆传动的受力分析。知识延伸：蜡杆传动的效率、泡清与热平衡计算。第八章嫡杆传动第一节 概述第二节 端杆传动的主要参数和几何尺寸第三节 始杆传动的失效形式、材料和精度第四节 蜡杆传动的强度计算知短延伸 竭杆传动的效率、网滑与热平衡计算第五节 蜡杆和蝎桧的结构第一节概述一、蜗枉传动的特点作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动。E=90形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如4=1）而且自很大时，轮 齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。蜗杆旋向：左旋、右旋（常用）判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。精度等级：对于一般动力传动，按如下等级制造:匕7.5 m/s 7级精度匕 3 m/s 8级精度匕 1.5 m/s 9级精度第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸、圆柱蜗杆传动的主要参数1.模数m和压力角a在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。中间平面内的蜗杆轴向模数Si和压力角axi规定为标准值。2a蜗杆轴向模数与1取标准值，与齿轮模数系列不同。压力角=20蜗杆模数加值GB10088-88第一系列1,1.25,1.6,2,2.5,3.15,4,5,6.3,8,10,12.5,16,20,25,3 1.5,40第二系列1.5,3,3.5,4.5,5.5 6,7,12,14蜗杆蜗轮啮合时与齿条齿轮啮合相似。正确啮合条件是中间平面内参数分别相等：吗产叫 2=次,axl=at2=a T=fi 取标准值叫2、%力分别为蜗轮的模数、压力角和螺旋角，了为蜗杆 的导程角蜗轮蜗杆轮齿旋向相同。蜗轮右旋 蜗杆右旋2.蜗杆的导程角y将分度圆柱展开得:1/五力 二 Z PxJ n di=mz/di导程角越大，蜗杆传动的效率越高。产范围一般为3.5。33。；要求效率较高的传动时，常取了=15。30。，采用多头蜗杆；蜗 杆要求反向自锁时，则取了3。401的单头蜗杆。3.蜗杆分度圆直径4s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定蜗杆分度圆直径&只能取标准值。在蜗杆刚度允许的情况下，当要求传动效率高时，4取小值,当要求强度和刚度大时，4取大值。蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列mm工由mm由m由1182.5(22.4)28(3 5.5)45440(50)716.3(80)1121.252022.48(63)80(100)1405(40)50(63)901.620283.15(28)3 5.5(45)562(18)22.4(28)3 5.510(71)90 6.3(50)634(3 1.5)摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用4.蜗杆头数4,蜗轮齿数Z2和传动比，蜗杆头数均：即螺旋线的数目。通常：句=14若想得到大，或要求自锁，可取：4=1,但传动效率低。对于大功率传动，可取：句=2或4o蜗轮齿数Z2：z2=i Zj一般情况：Z2 28d传动比：少蜗杆长度t刚度、啮合精度IZ1蜗杆头数均与蜗轮齿数Z2的推荐值传动比i蜗杆头数Z1蜗轮齿数Z25871615323083642304828-6430643083二、SffftaULMKi由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比，小幻计算求得加、由“计算几何尺寸标准圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸计算公式名 称蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径 齿顶高 齿根高顶圆直径根圆直径蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距径向间隙 中心距计算烟 1T d-mz/tany ha=m df-1.2mq dal=m(q+2)df=m(q24)公式蜗 轮d2=mz2hm df-1.2mq dal=m(q+2)df2=m(q2.4)mPal=Pt2=Px=乳 c=0.2 m a=0.5(d1+d2)m=0.5m(q+z2)第三节蜗杆传动的失效形式、材料和结构一、蜗杆传动的失效形式及设计准测L失效形式蜗杆传动失效形式与齿轮传动类似，主要有疲劳点蚀、胶合、磨损及轮齿折断。因蜗杆传动齿面间的相对滑动速度Z较大，温升高，效率低，更容易出现胶合和磨粒磨损。在润滑及散热不良时，闭式传动易出现胶合。2.设计准则蜗杆传动，失效总是先发生在蜗轮上，故只对蜗轮轮齿做强度计算。闭式蜗杆传动的蜗轮轮齿按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲 劳强度校核。此外，还要做热平衡验算。开式蜗杆传动，只按齿根弯曲疲劳强度校核。蜗杆设计时按轴强度进行校核，必要时还应进行刚度验算。二、蜗杆蜗轮常用材料及热处理材料蜗轮齿圈采用青铜 减摩、耐磨性、抗胶合。蜗杆采用碳素钢与合金钢 表面光洁、硬度高。材料牌号选择高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi（渗碳淬火5662HRC）或 40Cr 42SiMn 45 俵面淬火4555HRC）一般蜗杆：40 45钢调质处理（硬度为220250HBS）蜗轮材料：VS 12 m/s时ZCuSnlOPl锡青铜制造Vs 12 m/s时ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜6 m/s时ZCuA110Fe3铝青铜vs 45HRC617 509 434 343 309 235,200 136 l22z 116 102,055 048 045其他情况651 543509 417343 309235 200,V47 V40129 V27V09无锡青铜 45HRC灰铸铁45HRC10127587。24543509400,3092352。17,200,1431012,758724543509 400,309其他情况1045z905 75865t543 509400,分析：=(0.95997)而而看y t n t”对动力传动，宜采用多头蜗杆 y过大蜗杆加工困难当y28时，效率可增加很少。当时，蜗杆具有自锁性，但效率n很低。初步估算时，工程上常用以下近似值。闭式传动:开式传动:Zi=l r|=0.650.75Z=2 r|=0.750.82Zi=4、6 r|=0.820.92自锁时：”V0.5Zi=l、2 r|=0.600.70二、蜗杆传动的润滑若润滑不良，”效率显著降低1 早期胶合或磨损润滑对蜗杆传动而言，至关重要。润滑油粘度的选择:齿轮传动润滑油粘度荐用值圆周速度V(m/s)齿轮材料强度极限25运动粘度v/cSt(40)塑料、铸 铁、青铜3502201501008055钢450-100050035022015010080551000-125050050035022015010080渗碳或表 面淬火钢1250-1580900500500350220150100润滑方式的选择：当Vs5-10 m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损 失，下置式蜗杆不宜浸油过深。当当 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。当Vs 10-15 m/s时，采用压力喷油润滑。三、蜗杆传动的热平衡计算对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差：1000Pi(l-r)tanY=凶 KAt=(t-t0)一温度差；Pi-蜗杆传递的功率；K表面散热系数；一般取：K=1017 W/(m2)A一散热面积，m2,指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅 到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。At一温差许用值，一般取：At=6070要求油温：t=t0+At(ll+0.06z2)mZi=4时:bT(12.5+0.09z2)m蜗轮的常用结构:整体式骑缝螺钉48个，孔心向硬边偏移6=23 mm组合式 组合式过盈配合 螺栓联接组合式铸造蜗杆头数Zi 蜗轮顶圆直径de2 轮缘宽度B 蜗轮齿宽角e2 4 da2+2m da2+1.5m 0.75da90130。da2+2m0.67 da轮圈厚度C L6m+L5 mm