机械设计哈工大第九章 蜗杆传动.ppt

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1、第九章蜗杆传动9.1概述蜗杆传动图9.1.1蜗杆传动的特点和应用1、特点：单级传动比大;结构紧凑;传动平稳，无噪音;可自锁;传动效率低;成本高。2、应用：机床：数控工作台、分度汽车：转向器冶金：材料运输矿山：开采设备起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯9.1.2蜗杆传动的类型1、按蜗杆形状分3类环面蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动(应用最广)2、根据齿面形状不同分为两类：普通蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动(直线刀刃或圆盘刀刃加工)(刃边为凸圆弧形刀具加工)根据齿面形状不同：圆弧圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）渐开线蜗杆(ZI蜗杆)法向

2、直廓蜗杆(ZN蜗杆)锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)3、阿基米德蜗杆在轴剖面：直线齿廓法剖面：凸曲线垂直轴剖面：阿基米德螺旋线车削加工，不便于磨削，精度低。蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合9.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算中间平面上的参数作为设计基准9.2.1普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择1、蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和压力角旋向相同2、蜗杆分度圆直径d1和导程角对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1（表9-1）导程角：原因：为了限制切削蜗轮的滚刀数目并便于标准化普通蜗杆传

3、动的m与d1搭配值（表9-1）3、传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2蜗杆头数Z1通常取为：1，2，4，或6Z2=iZ1，一般取Z2=28~801.为避免根切与干涉，理论上应使2.为避免啮合区过小，影响传动平稳性，通常规定3.对于动力传动，为了保证轮齿的弯曲强度和蜗杆的弯曲刚度，一般规定注意：4、传动中心距a和变位系数x2标准中心距变位蜗杆传动（只对蜗轮变位）特点：1.变位后，蜗杆的参数和尺寸保持不变，只是节圆不再与分度圆重合；2.变位后的蜗轮，节圆和分度圆仍然重合只是其齿顶圆和齿根圆改变了。（1）变位前后，蜗轮的齿数不变:Z2´=Z2

4、而传动中心距改变:a´≠a一般取∣x∣≤1按变位后的尺寸加工、安装（2）变位前后，传动中心距不变a´=a蜗轮的齿数变化:Z2´≠Z2一般取∣x∣≤15、相对滑动速度Sm/s式中：d1--蜗杆分度圆直径，mmn1--蜗杆的转速，r/min--蜗杆分度圆上的导程角,度9.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算9.3蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择9.3.1蜗杆传动的失效形式和设计准则失效形式：主要是齿面胶合、点蚀和磨损，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。设计准则：通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力。在选择许用应力时，要适当

5、考虑胶合和磨损失效因素的影响。对闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆轴强度和刚度进行计算。9.3.2蜗杆和蜗轮的常用材料对蜗杆和蜗轮材料的要求：不仅要求具有足够的强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨性和跑合性能。蜗杆材料：一般用碳素钢或合金钢制成，要求齿面光洁并具有较高的硬度。蜗轮材料：一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁等。9.4普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算9.4.1蜗杆传动的受力分析和计算载荷1受力分析而法向力取，则有N式中：T1、T2—分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，N.mm,T2=iT1，N.mm,—传动效率，i—传

6、动比d1、d2—分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径,mm——压力角，=20——蜗杆分度圆柱上的导程角，度力的方向：确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的方法同外啮合圆柱齿轮传动，而轴向力Fa的方向则可根据相应的圆周力Ft的方向来判定，即Fa1与Ft2方向相反，Ft1与Fa2的方向相反。也可按照主动件左右手定则来判断。力的方向判断例题2蜗杆传动的计算载荷计算载荷=K×名义载荷式中KA—工作情况系数K—动载荷系数K—齿向载荷分布系数9.4.2蜗轮齿面接触疲劳强度计算校核公式为：设计公式为：MPamm3ZE—弹性系数，对于青铜或铸铁蜗轮与钢

7、制蜗杆配对时，取—蜗轮材料的许用接触应力，MPa式中：式中：—应力循环次数N=107时，蜗轮材料的基本许用接触应力，MPa—寿命系数9.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算9.5.1蜗杆传动的效率式中：1—啮合效率2、3—分别为轴承效率和搅油效率一般取2·3=0.95~0.96蜗杆传动的总效率9.5.2蜗杆传动的润滑润滑的目的：防止胶合和磨损、提高效率开式：采用粘度较高的齿轮油或涂润滑脂进行定期供油润滑。闭式：浸油或喷油9.5.3蜗杆传动的热平衡计算单位时间内由摩擦损耗的功率产生的热量为W式中：P1—蜗杆传动的功率，KW—蜗杆

8、传动的总效率单位时间由箱体外壁散发到空气中的热量为W式中Ks—散热系数A—散热面积t—达到平衡时，箱体内的油温，t在800C以内t0—周围空气温度，t0=200C根据热平衡条件H1=H2可求得既定工作条件下