机械基础教案：第29讲

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1、授课时间讲次29课题蜗杆传动的失效形式和计算教学目的与要求1、掌握蜗轮蜗杆传动的失效形式；2、了解计算的准则;3、了解计算的步骤和方法。教学重点火效形式教学难点计算教学方法讲授为主，学生思考、讨论、记忆。教学资源与教具无板书设计第29讲蜗轮蜗杆的失效和计算一、受力和运动分析；二、失效形式和计算准则三、材料和计算本讲主要内容1、受力和运动分析；2、失效形式和计算准则3、材料和计算作业书后作业（根据教学效果确定给学生布置作业的内容）课后记提要教学内容复习提问5分导入新课5分复习：蜗轮蜗杆传动机构的特点?分类？在蜗杆传动中，山于材料

2、和结构上的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高干蜗轮轮齿强度，所以失效常发牛在蜗轮轮齿上。由于蜗杆传动中的相对速度较大，效率低，发热量大，所以蜗杆传动的丄要失效形式是蜗轮齿面胶合、点蚀及磨损。由于对胶合和摩损的计算IT而还缺乏成熟的方法。因而通常是仿照设计圆柱齿轮的方法进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的计算，但在选取许用应力时，应适当考虑胶合和磨损等因素的影响。第29讲蜗杆传动的失效形式和计算讲授新课50分£一、齿面间滑动速度VI如图所示，蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs方向沿轮齿齿向。其大小为：vs=y=—也一皿5/cosy6

3、0xl000cos/较大的Vs引起：1、易发生齿面磨损和胶合2、如润滑条件良好（形成油膜条件）则较大的Vs则冇助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率二、轮齿传动的失效形式和设计准则蜗杆螺旋部分的强度总是在蜗杆传动屮，由于材料和结构上的原因，高干蜗轮轮齿强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。由于蜗杆传动中的相对速度较大，效率低，发热量大，所以蜗杆传动的主要失效形式是蜗轮齿面胶合、点蚀及磨损。山于对胶合和摩损的计算目前还缺乏成熟的方法。因而通常是仿照设计圆柱齿轮的方法进行齿面接触疲劳强度和齿根弯Illi疲劳强度的计算，但在选取

4、许用应力时，应适当考虑胶合和磨损等因素的影响。对闭式蜗杆传动，通常是先按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲强度进行校核。对于开式蜗杆传动，则通常只需按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算。此外，闭式蜗杆传动。山于散热困难，还应进行热平衡计算。三、蜗杆、蜗轮的常用材料要求：1）足够的强度；2）良好的减摩、咐磨性；3）良好的抗胶合性蜗杆材料40、45,调质HBS220〜300——低速，不太重要40、45、40Cr,表面淬火，HRC45〜55般传动15Cr>20Cr>12CrNiA.lSCrMnT^O20CrK渗碳淬火、HRC58〜63——

5、高速重载蜗轮材料铸造锡青铜（ZCuSnlOP],ZCuSn5P65Zn5）——Vs>3m/s时，减摩性好,抗胶合性好，价贵，强度稍低。铸造铝铁青铜（ZcuA110Fe3）——Vs^4m/s,减摩性、抗胶合性稍差，但强度高，价兼铸铁：灰口铸铁；球墨铸铁。——VsW2m/s,要进行时效处理、防止变形。三、蜗杆、蜗轮的结构7.蜗杆结构蜗杆与轴常做成一体，称为蜗杆轴2・蜗轮结构蜗轮结构分为整体式和组合式。铸铁蜗轮或玄径小于100mm的青铜蜗轮做成整体式。为了降低材料成木，大多数蜗轮采用组合结构，齿圈用青铜，而轮齿用价格较低的铸铁或钢制

6、造。齿圈与轮芯的联接方式有以下三种:（1）压配式齿圈和轮芯用过盈配合联接。配合面处制有定位凸肩。为使联接更可靠，可加装4・6个螺钉，拧紧后切去螺钉头部。由于青铜较软，为避免将孔钻偏，应将螺孔中心线向较硬的轮芯偏移2-3mm0这种结构多用于尺寸不大或工作温度变化较小的场。（2）螺栓联接式蜗轮齿圈和轮芯常用饺制孔用螺栓联接，定位面A处采用过盈配合，螺栓与孔采用过渡配合。齿圈和轮芯的螺栓孔要一起狡制。螺栓数冃由剪切强度确定。这种联接方式装拆方便，常用于尺寸较大或磨损后需耍更换齿圈的蜗轮。（3）组合浇注式在轮芯上预制出桦桝，浇注上青铜

7、轮缘并切齿。该结构适于大批生产。四、蜗杆传动的强度计算一、蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析与斜齿轮传动相似。通常不考虑摩擦力的影响。蜗杆传动时，齿面间相互作用的法向力Fn可分解为三个相互垂直的分力：切向力Ft,径向力Fr和轴向力Fx,如图所示。蜗杆，蜗轮所受各分力大小和和互关系如下：式中：Ftl>Fxl、Frl分别为蜗杆所受的切向力，轴向力，径向力；Ft2、Fx2、Fr2分别为蜗轮的切向力，轴向力，径向力；dl、d2、分别为蜗杆，蜗轮的分度圆直径；a为压力角，Tl、T2分别为蜗杆和蜗轮的转矩，T

8、=T】m，i为传动比，耳为

9、蜗杆传动的总效率。蜗杆，蜗轮上各分力方向的判定方法如下：切向力方向对主动件蜗杆，与其运动方向相反；对从动件蜗轮，与其受力点运动方向相同。径向力各自指向伦心。而蜗杆轴向力的方向则与蜗杆转向和螺旋线旋向有关。用左（右）手定则来判定比较方便：右旋蜗杆用右手，左旋蜗杆用左手，艸指顺着