机械设计基础第12章蜗轮蜗杆.ppt

单击此处编辑母版标题样式,特别申明：本电子教案中所有素材的原创作者为国防科技大学潘存云教授和王玲工程师，出版权归高等教育出版社所有。购买方有权复制多份光盘用于本单位的教学。但不得提供给第三方。未经作者同意，也不得在公开出版物中引用其中的素材，作者和高等教育出版社将保留对违反者追究相应法律责任的权利。,第二级,第三级,第四级,第五级,东莞理工学院田君,*,第,12,章 蜗杆传动,12-1,蜗杆传动的特点和类型,12-2,圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,12-3,蜗杆传动的失效形式、材料和结构,12-4,圆柱蜗杆传动的受力分析,12-6,圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,12-5,圆柱蜗杆传动的强度计算,东莞理工学院田君,设计：潘存云,12-1,蜗杆传动,的特点和类型,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。,90,形成：,若单个斜齿轮的齿数很少,（如,z,1,=1,）,而且,1,很大时，,轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。,1,1,所得齿轮称为,:,蜗杆。,而啮合件称为,:,蜗轮。,蜗杆,设计：潘存云,2,2,蜗轮,东莞理工学院田君,设计：潘存云,改进措施：,将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，,所得蜗轮蜗杆为,线接触,。,点,接触,优点：,传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。,分度机构：,i=1000,通常,i=8,80,缺点：,传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。,线接触,东莞理工学院田君,设计：潘存云,设计：潘存云,类型,按螺旋面形状分：,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,环面蜗杆,按形状分有：,圆柱蜗杆,环面蜗杆,设计：潘存云,设计：潘存云,圆柱蜗杆,渐开线蜗杆,阿基米德蜗杆,设计：潘存云,阿基米德螺线,渐开线,基圆,2,东莞理工学院田君,设计：潘存云,d,蜗杆旋向：,左旋、右旋,(,常用,),1,1,精度等级：,对于一般动力传动，按如下等级制造：,v,1,7.5 m/s -7,级精度；,v,1,3 m/s -8,级精度；,v,1,40,蜗杆头数,z,1,4 2 2,、,1 1,蜗轮齿数,z,2,2852 2854 2880 40,将分度圆柱展开得：,=z,1,p,x1,/d,1,=mz,1,/d,1,tg,1,=,l,/d,1,4.,蜗杆的导程角,d,1,l,p,x1,1,d,1,1,1,东莞理工学院田君,5.,蜗杆直径系数,q,加工时滚刀直径等参数与蜗杆分度圆直径等参数相同，为了,限制滚刀的数量,，国标规定分度圆直径只能取标准值，并与模数相配。,q,为蜗杆,:,定义：,q,=d,1,/m,一般取,:,q=8,18,。,tg,1,=,p,x,z,1,/,d,1,=,z,1,/,q,于是有：,d,1,=,mq,可由表,12,1,计算得到。,直径系数,见下页,=,mz,1,/,d,1,东莞理工学院田君,m,1,1.25,1.6,2,d,1,18,20,22.4,20,28,(18),22.4,(28),35.5,m,2.5,3.15,4,d,1,(22.4),28,(35.5),45,(28),35.5,(45),56,(31.5),m,4,5,6.3,d,1,40,(50),71,(40),50,(63),90,(50),63,m,6.3,8,10,d,1,(80),112,(63),80,(100),140,(71),90,表,12,1,蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列,mm,20 q=12.5,28 q=17.5,1.6,东莞理工学院田君,设计：潘存云,1,p,2,v,S,1,1,2,p,由相对运动原理可知,:,v,2,=,v,1,+,v,S,6.,齿面间滑动速度,v,S,及,蜗轮转向的确定,=v,1,/,cos,v,S,=v,2,2,+,v,1,2,作速度向量图，得,:,v,2,=v,1,tg,蜗轮的转向,:,v,2,2,2,CW,t,t,v,1,v,2,东莞理工学院田君,设计：潘存云,设计：潘存云,1,1,1,2,p,1,2,p,右旋蜗杆：,伸出左手，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同。,用手势确定蜗轮的转向,：,左旋蜗杆：,用右手判断，方法一样。,2,2,v,2,v,2,模型验证,因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动，有一种实用且简便的转向判别方法：,7.,中心距,a,=r,1,+r,2,=m(q+z,2,),/,2,a,r,1,r,2,东莞理工学院田君,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,表,12-3,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,),东莞理工学院田君,12-3,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材料选择,主要,失效形式：,胶合、点蚀、磨损。,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,(,表面淬火,4555HRC,),一般蜗杆：,40 45,钢调质处理,(,硬度为220,250HBS,),蜗轮,材料,：,v,S,12,m/s,时,ZCuSn10P1,锡青铜制造。,v,S,12,m/s,时,ZCuSn5Pb5Zn5,锡青铜,v,S,6,m/s,时,ZCuAl10Fe3,铝青铜。,v,S,45,其他情况,HRC45,滑动速度,v,s,m/s,f,f,f,0.01 0.11 6.28,0.12 6.84,0.18 10.2,0.10 0.08 4.57,0.09 5.14,0.13 7.4,0.50 0.055 3.15,0.065 3.72,0.09 5.14,1.00 0.045 2.58,0.055 3.15,0.07 4,2.00 0.035 2,0.045 2.58,0.055 3.15,3.00 0.028 1.6,0.035 2,0.045 2.58,4.00 0.024 1.37,0.031 1.78,0.04 2.29,5.00 0.022 1.26,0.029 1.66,0.035 2,8.00 0.018 1.03,0.026 1.49,0.03 1.72,10.0 0.016 0.92,0.024 1.37,15.0 0.014 0.8,0.020 1.15,24.0 0.013 0.74,东莞理工学院田君,对动力传动，宜采用多头蜗杆,蜗杆加工困难,过大,当,28,时，效率,增加很少。,当,时，蜗杆具有自锁性，但效率,很低。,25,2.55,12.5,0.51,1015 m/s,时，采用压力喷油润滑。,当,v,1,4 m/s,时，采用蜗杆在上的结构。,东莞理工学院田君,三、,蜗杆传动的热平衡计算,由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内，油温升高，润滑失效，导致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此，对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算,对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差：,t,=,i,A,1000P,1,(1-)tg,t,t=(t-t,0,),-,温度差；,P,1,-,蜗杆传递的功率；,i,-,表面散热系数；一般取：,i,=1017 W/(m,2,),A,-,散热面积,m,2,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。,东莞理工学院田君,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,t,-,温差许用值，一般取：,t,=6070,要求油温：,t=t,0,+t 90,不能满足要求时，可采取冷却措施：,1,）增加散热面积,-,加散热片；,2,）提高表面传热系数,-,加风扇、冷却水管、循环油冷却。,油泵,冷却器,冷却水,东莞理工学院田君,本 章 重 点,(1),熟悉蜗杆传动的特点。,(2),了解蜗杆传动的类型、应用、材料和结构。,(3),掌握普通圆柱蜗杆的主要参数和几何尺寸计算。,东莞理工学院田君,