机械设计第12章蜗杆传动

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1、蜗杆传动的特点和类型圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算第十二章蜗杆传动§12-1蜗杆传动的特点和类型(一)蜗杆传动的类型:按圆柱蜗杆蜗传动杆的形环面蜗杆传动状锥蜗杆传动阿基米德蜗杆传动(ZA)渐开线蜗杆传动(ZI)法向直廓蜗杆传动(ZN)锥面包络蜗杆传动(ZK)→取决于蜗杆阿基米德蜗杆传动（ZA）渐开线蜗杆传动（ZI）法向直廓蜗杆传动(ZN)锥面包络蜗杆传动(ZK)→工件螺旋运动，刀具旋转车削

2、圆柱蜗杆传动(螺旋面形状)导程角→轮齿方向与端面的夹角螺旋角β→轮齿方向与轴线的夹角1.外形:蜗杆→短螺杆蜗轮→特殊的斜齿轮→螺母的一部分2.具有螺旋传动的特点:自锁条件:≤ρ′(当量摩擦角)效率计算:展开:(二)蜗杆的形成→象齿条与斜齿轮啮合4.蜗轮齿宽方向呈凹弧型→蜗轮部分包容蜗杆将点接触→线接触→→加工蜗轮滚刀中圆直径＝d1减少磨损,胶合的机率σH↓→承载力↑受力分析相同传动比计算类同：i＝Z2/Z1≠d2/d1强度计算仿斜齿轮3.具有齿轮传动的特点(三)蜗杆传动的特点:优点:缺点:1.ｉ

3、很大，一般i＝8~80,分度i=10002.传动平稳,噪音低3.可自锁,结构紧凑1.Vs大→效率低,发热大→可自锁时η＜50％2.需贵重金属→价高3.不宜用于大功率长期工作§12-2圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算∵轴交角∑＝90°→轴线垂直→以中间平面参数为准1.中间平面→(一)主要参数二.几何尺寸计算过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面2.传动比i,蜗杆头数Z1,蜗轮齿数Z23.蜗杆分度圆直径ｄ1;直径系数q;导程角γ4.齿面间滑动速度Vs:5.中心距正确啮合条件:ma1＝mt2＝mαa1＝αt

4、2＝α→旋向相同→蜗杆→轴面(a)蜗轮→端面(t)①传动比i:i=n1/n2=Z2/Z1≠d2/d1②Z1=1,2,4┌Z1少└Z1多③Z2=i·Z1Z1、Z2→查表12-2P.184Z2少→Z2多→结构过大→蜗杆刚度↓→Z2≤80→效率高,加工难度大→自锁性好,效率低根切单齿对啮合Z2≥262.传动比i,蜗杆头数Z1,蜗轮齿数Z2作业：12-1P.192∵＝Ｚ1ｍ／ｄ1＝Z1/q→直径系数q=d1/m≠为减少滚刀的规格数量→ｄ1定为标准值→ｄ1与ｍ搭配→表12-1p.1844.齿面间滑动速度V

5、s:ｄ2＝ｍＺ2ｄ1=m·qｍ·Ｚ1V1V2VsV1：蜗杆的园周速度V2：蜗轮的园周速度3.蜗杆分度圆直径ｄ1;直径系数q;导程角γ(二)几何尺寸计算※C*=0.2;df=d－2(ha*+C*)m=d－2.4m＝0.5(ｄ1＋ｄ2)＝0.5m(q+Z2)≠0.5ｍ(Ｚ1＋Ｚ2)5.中心距1.失效形式:2.部位:闭式开式胶合、点蚀、磨损蜗轮轮齿上(结构、材料)(一)蜗杆传动的失效形式↑↑蜗轮→非锡青铜、锡青铜(二)蜗杆、蜗轮的材料(三)蜗杆、蜗轮的结构§12-3蜗杆传动的失效形式、材料和结构(二)

6、蜗杆、蜗轮的材料1.对材料的要求：2.蜗杆的材料→最好→淬火钢(低碳钢→渗碳淬火;中碳钢→表面淬火)其余→调质钢→低速、人力传动、铸铁蜗轮减摩、耐磨、抗胶合高的强度及光洁度、足够的刚度3.蜗轮的材料→最好→锡青铜→┌ZCuSn10p1(10-1)└ZCuSn5PbZn5(5-5-5)其余→铝青铜、灰铸铁、尼龙减摩、抗胶合、抗点蚀碳素钢、合金钢蜗杆的结构→通常为整体式蜗轮的结构→通常为组合式整体式齿圈式螺栓联接式拚铸式整体式齿圈式螺栓联接式拚铸式(三)蜗杆、蜗轮的结构Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1

7、Fa1Fr1Fa2Ft2Fr2Fr1Fr2Fa1Ft2Fa1Ft2Fa1Ft2蜗杆三个分力：Fr1,Ft1,Fa1蜗轮三个分力：Fr2,Ft2,Fa21.蜗杆、蜗轮旋向→相同2.作用力的大小(将Fn分解)Ft1Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2§12-4蜗杆传动的受力分析右Fr1Fr2Fr1Fr2Ft2Fa1Ft1Fa2Ft1Fa1Ft2Fa2右4.蜗轮的转向→与Fa1反向3.作用力的方向(示意图）二.蜗轮齿面接触强度计算§12-5圆柱蜗杆传动的强度计算:P.167∵主要失效形式:胶合、磨损、点蚀∴

8、→仿斜齿轮→强度计算→齿面接触强度计算1.计算齿面接触强度(当冲击大、脆性材料→(才折断)→弯曲强度)2.只计算蜗轮的强度3.考虑胶合→热平衡计算(一)强度计算依据:闭式→蜗轮锡青铜→点蚀非锡青铜→胶合开式→磨损(二)蜗轮齿面接触强度计算P.188[σＨ]－许用接触应力Mpa蜗轮┌锡青铜(点蚀)→接触强度计算→表(12-5)└非锡青铜(胶合)→条件性计算→表(12-6)校核公式Mpa(12-15)设计公式mm3(12-16)K=1.1～1.3－载荷系数;d1－蜗杆分度圆直径mmd2－蜗轮分度圆直