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第九章 蜗杆传动,蜗杆,蜗轮,9,-,1,蜗杆传动的概述,2,特点,传动比大：一般传动,i,=780;,分度机构可达,1000,结构紧凑,传动平稳，噪声小,效率低,成本高,1,组成和应用,蜗杆主动，蜗轮被动,通常二轴交角,90,一、蜗杆传动的特点和及应用,二、蜗杆传动的类型,环面蜗杆,按蜗杆整体形状分：,圆柱蜗杆,啮合特点,从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动,从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形，啮合传动类似于齿轮齿条运动,d,1,B,p,d,a2,a,2,d,a2,d,2,d,f 2,L,d,f1,d,a1,h,a,h,f,h,9-2,基本参数和几何尺寸计算,1,模数,m,a1,=m,t2,=m,从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形,啮合传动类似于齿轮齿条运动,d,1,p,一、,普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择,2,压力角,GB/T 10088-88,规定：,阿基米德蜗杆：,a,=20,动力传动：,a,=25,分度传动：,a,=12,、,15,d,1,B,p,2,蜗杆轴面的压力角,应该等于蜗轮端面压力角,3,导程角,根据正确啮合条件，,1,=,2,（蜗轮的螺旋角）,蜗杆的导程角相当于螺纹的螺旋升角,p,z,1,p,z,1,p,d,1,4,分度圆直径,蜗杆直径系数,q,及分度圆直径,d,1,d,1,标准系列值,限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化,蜗杆直径系数：,q =d,1,/,m,d,1,=m q,q,与导程角,之关系：,5.,传动比,i,和齿数比,u,传动比,:,z,1,z,2,=,-,n,2,n,1,i,=,-,若想得到大,i,可取：,z,1,=1,，但传动效率低。,对于大功率传动,可取：,z,1,=2,，或,4,。,蜗轮齿数：,z,2,=,i,z,1,为避免根切：,z,2,26,一般情况：,z,2,80,z,2,过大,蜗杆长度,刚度、啮合精度,结构尺寸,=,u,-,齿数比,6.,蜗轮齿数,z,2,表,11-2,蜗杆头数,z,1,与蜗轮齿数,z,2,的推荐值,传动比,i,5 715 1430 2982,蜗杆头数,z,1,6 4 2 1,蜗轮齿数,z,2,2931 2961 2961 2982,a,=(,d,1,+,d,1,)/2,7.,蜗杆传动的标准中心距,=m(q+,z,1,),/2,二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算,由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比,i,z,1,z,2,计算求得,m,、,d,1,计算几何尺寸,普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算,名 称,计 算 公 式,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,蜗 杆,蜗 轮,d,1,=mq d,2,=mz,2,h,a,=m h,a,=m,d,f,=1.2mq d,f,1.2mq,d,a1,=m(q+2)d,a1,=m(q+2),d,f1,=m(q-2.4)d,f2,=m(q-2.4),p,a1,=p,t2,=p,x,=,m,c=0.2 m,a=0.5(d,1,+d,2,)m=0.5m(q+z,2,),一、失效形式及设计准则,2,设计准则,主要考虑蜗轮,开式齿轮传动：,齿面磨损、轮齿折断,保证齿根疲劳强度,闭式齿轮传动：,齿面胶合、点蚀,按齿面接触疲劳强度设计，齿根疲劳强度校核,另外，还应作热平衡计算,1,失效,形式,失效：,胶合、磨损、点蚀、齿根折断,蜗轮轮齿,由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上,9,-,3,蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择,材料要求：减摩性好、耐磨、抗胶合、足够的强度,一、蜗杆的材料,高的强度、刚度及光洁度,碳 钢,45,号钢 调质或淬火,合金钢,20Cr,、,20CrMnTi(,渗碳淬火,),、,40Cr(,表面淬火,),二、蜗轮的材料,减摩、抗胶合、抗点蚀,铸锡青铜 ZCuSn10Pb1 适合高速,铸铝青铜,ZCuAl 9Fe3,低速重载,灰铸铁,HT200 ,低速轻载,三、蜗杆和蜗轮的材料选择,1,运动分析,1,2,p,F,t2,F,a1,F,r1,F,r2,2,2),蜗轮切向力指向与其转动方向一致，且,F,t2,=-,F,a1,；,4),蜗轮蜗杆所受径向力垂直于各自的轴线，,且,F,t1,=-,F,a2,；,3),蜗杆切向力指向与其转动方向相反，且,F,t1,=-,F,a2,；,1),蜗杆所受扭矩,T,1,与转动方向,1,一致；,T,1,T,1,1,1,F,t1,F,t1,F,a2,F,a2,右,(,左,),旋蜗杆：伸出右,(,左,),手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的切向速 度,v,p2,的方向与拇指指向相反。,用手势确定蜗轮的转向,：,9,-,4,普通蜗杆传动的强度计算,2,受力分析,作用力的大小,：,受力分析类似斜齿传动,蜗杆、蜗轮旋向相同,蜗杆三个分力：,F,r1,F,t1,F,a1,蜗轮三个分力：,F,r2,F,t2,F,a2,二、轮齿表面的接触强度计算,校核公式：,设计公式：,特点：强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）,中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗轮类似于斜齿轮,蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似,说明：,1,z,1,、,z,1,的选择：,z,1,查表,9-2,根据传动比选择；,z,2,2628,2,载荷系数,K,一、,蜗杆的传动计算,=,1,2,3,与齿轮传动相同：,啮合效率类似于螺旋副,：,2,3,0.950.96,故：,由此可知，,z,1,z,1,=1,时，,=0.70.75,z,2,=2,时，,=0.750.82,z,2,=4,时，,=0.870.92,自锁时，,510,1015,1525,25,工作条件,重载,重载,中载,-,-,-,-,1000,680,320,220,150,100,68,润滑方法,浸油润滑,浸油或喷油润滑,压力喷油润滑,热平衡时，单位时间内：发热量,=,散热量,单位时间内的发热量,(,由于摩擦损耗引起,),：,Q,1,=1000P,1,(1-,h,),单位时间内的散热量：,Q,2,=KA(t,1,-t,2,),Q,1,=Q,2,，则温升,P,为传动输入的功率；,K,为散热系数,A,为有效散热面积，值内部有油浸溅且外部与空气接触的箱体表面积,为润滑油的工作温度和环境温度,三、热平衡计算方法,提高散热能力方法,增大散热面积；,提高散热系数：在蜗杆轴端加装风扇,箱内装冷却水管,如果计算得,则必须采取措施提高散热能力,9-6,蜗杆和蜗轮的结构,通常为整体式,蜗杆轴,涡轮通常为组合式,