第四章蜗杆传动.pptx

机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动1 11 1 概述概述一、特点和应用一、特点和应用外形类似：螺旋与斜齿轮的传动从中间平面剖开：齿轮与齿条的传动机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2 21、应用P 750KW（通常50KW），Vs 35 m/s（通常15 m/s）。由于 i 大，可用于机床分度机构、仪器仪表中。2、特点1）工作平稳、噪音小2）i大蜗杆1、2、4、6传递动力时：i=8100（常用1550）传递运动时：i=几百上千（单头，）用于传递交错轴之间的回转运动。一般：空间垂直为什么？优点：齿轮z117机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动3 33）结构紧凑、重量轻。4）自锁性能好(用于提升机构)。缺点：1）滑动速度vs大。2）低。3）蜗轮需用贵重的减摩材料。机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动4 41、按蜗杆形状分圆柱蜗杆环面蜗杆锥蜗杆二、分类二、分类机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动5 5圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动6 6ZA型:阿基米德蜗杆轴面：直线端面：阿基米德螺旋线ZI型:渐开线蜗杆 端面：渐开线,较精密传动ZN型:法向直廓蜗杆普通圆柱蜗杆ZK型：锥面包络圆柱蜗杆阿基米德螺线阿基米德螺线单刀加工单刀加工阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)渐开线蜗杆渐开线蜗杆(ZI)渐开线蜗杆渐开线蜗杆渐开线渐开线基圆基圆 潘存云教授研制延伸渐开线延伸渐开线车刀对中齿厚中心法面车刀对中齿厚中心法面法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)2近似于阿基米德螺线近似于阿基米德螺线锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(ZK)机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动9 92、按蜗杆头数分单头蜗杆：i，自锁性，多头蜗杆：相反3、按旋向分左旋右旋一般采用右旋机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动10 103 3 圆柱蜗杆传动的基本参数圆柱蜗杆传动的基本参数一、模数一、模数mm正确啮合条件：轴向 端面标准值(与齿轮不同,表4-1)压力角压力角ZN蜗杆：蜗杆：n=20法向ZI蜗杆：蜗杆：n=20ZK蜗杆：蜗杆：n=20ZA蜗杆：蜗杆：a=20轴向机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动11 11二、蜗杆分度圆直径二、蜗杆分度圆直径d d1 1刀具数量刀具数量刀具数量刀具数量同一m的蜗杆，应对直径d1进行限制d1为标准值d1m 表4-1三、蜗杆直径系数三、蜗杆直径系数q qd1、m为标准值q为导出值,不一定为整数。m一定时，qd1蜗杆刚度z1一定时，q，自锁性机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动12 12六、蜗杆导程角六、蜗杆导程角 制造困难机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动1313传递动力时:头数z1 采用多头蜗杆传递运动时:保证自锁(),z1,采用单头蜗杆七、七、z z1 1、z z2 2蜗杆头数z1：蜗杆上蜗旋线的数目。z1=1、2、4、6等z1加工困难传递动力：（传动平稳性，避免根切）(z2d2蜗杆轴长刚度)一般取z2=3280若要得大传动比，或反行程自锁时取若要得大传动比，或反行程自锁时取z z1=11=1。但传动效率较低。但传动效率较低。若传递大功率，取若传递大功率，取z z1=21=2或或4 4。传动效率较高。传动效率较高。机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动14 14八、八、i i、u u蜗杆主动时:i公称值推荐为：5 7.5 10 12.5 15 20 25 30 40 50 6070 80机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动15 15九、中心距九、中心距a a十、变位系数十、变位系数1、变位目的：配凑中心距凑中心距凑中心距凑中心距；凑传动比凑传动比凑传动比凑传动比。2、变位方法：与齿轮变位相同,靠刀具的移位实现变位。a的推荐值为40，50，63，80，100，125，160，200，250,315,400,500机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动16 16机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动17 174、变位类型1）齿数不变，凑ax0，正变位 x0 负变位 机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动18 182）a不变，齿数变化，凑i凑i：（a不变，）x0齿数x0齿数机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动19 193 3 蜗杆传动的失效形式和设计约束蜗杆传动的失效形式和设计约束一、蜗杆传动的滑动速度一、蜗杆传动的滑动速度v vS Sv2=v1+vS=v1/cos vS=v2 2+v1 2机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2020二、失效形式二、失效形式与齿轮传动类似：点蚀、胶合、磨损、折断vs、发热 主要为：胶合、磨损、点蚀蜗轮强度较弱，失效主要发生在蜗轮上。三、蜗杆传动的设计准则三、蜗杆传动的设计准则 *蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算*蜗轮的齿面接触疲劳强度计算*传动系统的热平衡计算 为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行：为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行：1、闭式传动2、连续工作的闭式传动*蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算*蜗轮的齿面接触疲劳强度计算机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动21 213、开式传动*蜗杆的刚度计算 *蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算4、蜗杆机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2222二、材料二、材料1、蜗轮指齿冠部分材料铸锡青铜：vs25m/s铝铁青铜：vs4m/s，抗胶合能力差HT：vs2m/s2、蜗杆材料碳钢合金钢热处理硬面蜗杆：首选 淬火磨削调质蜗杆：缺少磨削设备时选用。机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动23234 4 受力分析和强度计算受力分析和强度计算（一）、作用力（一）、作用力圆周力：轴向力：(蜗杆主动)啮合效率忽略Ff，Fn径向力：机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2424方向判定：1）蜗轮转向已知：n1、旋向n2左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2n22）各分力方向Fr：指向各自轮心Ft蜗杆与n1反向蜗轮与n2同向Fa蜗杆：左、右手定则蜗轮：n2n1v2机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2525练习：n1n1Fr1Fr2Ft1xFa2Fa1Ft2右旋n2Fr1Fr2Ft1Fa2xFa1Ft2n2机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2626n4输出1234已知：蜗杆轴已知：蜗杆轴为输入，大锥齿轮轴为输入，大锥齿轮轴为输出，轴为输出，轴转向如图。转向如图。试：确定各轮转向、旋向及受力。试：确定各轮转向、旋向及受力。2.Fa3 Fa2 Ft1 n1蜗轮右旋蜗杆右旋1.n4 n3 n2 Ft2 Fa1 n4输出1234Ft2xFa1机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2727（二）普通圆柱蜗杆传动的强度计算（二）普通圆柱蜗杆传动的强度计算一、接触强度计算一、接触强度计算校核式设计式参数说明：1）T2蜗轮转矩,N mm2）KA使用系数,表3-1（同齿轮传动）3）ZE弹性系数 青铜或铸铁蜗轮 钢蜗杆 ZE=160（蜗杆主动）4)蜗轮机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2828二、蜗轮齿根弯曲强度计算二、蜗轮齿根弯曲强度计算 校核计算：设计公式：Y-为螺旋角系数，Y=1-/140F-许用弯曲应力；YFa-为蜗轮齿形系数，按当量齿数 查表4-5机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动2929三、许用应力1、许用接触应力1）蜗轮：b300MPa的青铜，据vs查表4-7若N25*107,应取N=25*107代入机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动30302、许用弯曲应力N=106的基本许用弯曲应力，表4-6YNN106的寿命系数若N25*107,应取N=25*107代入机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动3131一、传动效率一、传动效率与齿轮类似：1、啮合1：近似按螺旋副计算（蜗杆主动）v当量摩擦角，与vs有关。说明：1）vsvv 油膜易形成12）为影响1的主要因素：1时，1 max此后，1一般取后：缓慢大时，加工困难5 5 蜗杆传动的效率和蜗杆传动的效率和热平衡计算热平衡计算机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动32322、2搅油效率：3、3轴承效率：机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动3333蜗杆传动的总效率估算值：蜗杆传动的总效率估算值：蜗杆传动的总效率估算值：蜗杆传动的总效率估算值：闭式传动闭式传动闭式传动闭式传动 z z1 1=1 =1 =0.7=0.7 z z1 1=2 =2 =0.8=0.8 z z1 1=3 =3 =0.85 =0.85 z z1 1=4 =4 =0.9=0.9开式传动开式传动开式传动开式传动 z z1 1=1=1、2 2 、4 4 =0.60.7=0.60.7机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动3434由于发热大易胶合即：发热率H1 =散热率H2摩擦功耗：冷却散去的热量：环境温度t0=20箱内工作温度散热面积，可由13.27式估算表面传热系数，则：热平衡计算二、热平衡计算热平衡计算tp:60700Ctpmax=900C机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动3535若t1太高，可采取如下措施：2、蜗杆轴端装风扇1、加散热片3、外冷却压力喷油润滑4、油池内安装蛇形冷却水管机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动36362、蜗轮整体式齿冠：用贵重耐磨金属(青铜)轮心：铸铁或铸钢三、结构三、结构1、蜗杆：与轴一体。车制、铣制。组合式齿圈式螺栓联接式拼铸式机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动37371、整体式、整体式机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动38382 齿圈式：齿圈式：齿圈和轮芯间用过盈联接齿圈和轮芯间用过盈联接机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动39393、螺栓联接、螺栓联接装拆方便，用于尺寸较大或磨损后需更换齿圈场合装拆方便，用于尺寸较大或磨损后需更换齿圈场合机械设计机械设计第四章第四章第四章第四章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动40404、拼铸式、拼铸式：在铸铁轮芯上浇注出青铜齿圈：在铸铁轮芯上浇注出青铜齿圈