机械设计基础 陈远华第9章蜗杆传动.ppt

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1、第九章蜗杆传动引入案例图9-1所示为FW125型万能分度头。它是一种较准确的等分角度的工具，是铣床上常用的附件，其传动如图9-2所示。主要结构为一对1：40的蜗杆传动，如图9-3所示。图9-1FW125型万能分度头1-顶尖；2-主轴；3-刻度盘；4-游标；5-鼓形壳体；6-插销；7-手柄；8-分度叉；9-分度盘；10-锁紧螺钉；11-底座引入案例（续）图9-2分度头的传动方式图9-3蜗杆传动9.1蜗杆传动的类型及其特点9.1.1蜗杆传动的类型按照蜗杆的形状不同，分为圆柱蜗杆传动（图9-4a）、环面蜗杆传动（图9-4b）和锥

2、蜗杆传动（图9-4c）。图9-4蜗杆传动的类型9.1.1蜗杆传动的类型（续）圆柱蜗杆按螺旋面的形状不同，分为阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）、渐开线蜗杆（ZI蜗杆）和法面直廓蜗杆（ZN蜗杆）等，如图9-5所示。阿基米德蜗杆由于加工方便，应用最为广泛。●(a)阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）(b)渐开线蜗杆（ZI蜗杆）(c)法面直廓蜗杆（ZN蜗杆）图9-5圆柱蜗杆的主要类型1）从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动。阿基米德蜗杆特点因而可直接应用螺旋的某些结论（例如传动效率、自锁条件等等）。传动连续平稳、无噪音。因而可直接应用齿轮

3、传动某些结论（例正确啮合条件、几何尺寸计算等等）。2）从中间平面看，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啮合。9.1.2蜗杆传动的特点结构紧凑，速比大.一般i=28~80,在分度机构中，可达1000，常用i<40；线接触,又有螺旋传动的特点.传动平稳无噪声.当λ<ρν时,有自锁性；效率低.一般h=0.7~0.8，自锁时,h<0.5；磨损快、发热大；材料成本高。●通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。因此，设计蜗杆传动时，

4、其参数和尺寸均在中间平面内确定，并沿用渐开线圆柱齿轮传动的计算公式。9.2蜗杆传动的基本参数和几何尺寸图9-6蜗杆传动的主要参数和几何尺寸9.2.1蜗杆传动的基本参数1.蜗杆头数、蜗轮齿数和传动比ί蜗杆头数（齿数）即为蜗杆螺旋线的数目，一般取1、2、4。当传动比大于40或要求蜗杆自锁时，取=1；当传递功率较大时，为提高传动效率、减少能量损失，常取为2、4。蜗杆头数越多，加工精度越难保证。通常情况下取蜗轮齿数=28~80。若＜28，会使传动的平稳性降低，且易产生根切；若过大，蜗轮直径增大，与之相应蜗杆的长度增加，刚度减小，从

5、而影响啮合的精度。蜗杆传动的传动比等于蜗杆与蜗轮的转速之比。2.模数m和压力角α规定中间平面上的模数和压力角为标准值。标准模数见表9-2，压力角为20°。3.蜗杆螺旋线升角λpd1Lpa1b1λtgλ=——Lpd1=———Z1pa1pd1=———Z1pmpd1=——Z1md14.分度圆直径和蜗杆直径系数q蜗轮加工采用对偶法，蜗轮滚刀的相关尺寸应与工作蜗杆的完全相同。为限制蜗轮滚刀的数目,国家标准中规定一个m值,只对应1~2个（最多4个）标准蜗杆分度圆直径值（见表9-2）。●pa1蜗轮分度圆直径d2=mz2轴交角为90°的蜗

6、杆传动的正确啮合的条件为蜗杆分度圆直径与模数m的比值称为蜗杆直径系数，即图9-7蜗杆分度圆柱展开图例题分析解：9.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算(表11.3)9.3.1蜗杆传动的失效形式9.3蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料2.蜗杆传动的失效形式胶合、磨损和齿面点蚀1.齿面滑动速度图9-8蜗杆传动的滑动速度9.3.2蜗杆传动的设计准则对于闭式蜗杆传动，通常按齿面接触疲劳强度设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。对于开式传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数大于90时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。此外，由于蜗杆传动时摩擦

7、严重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。9.3.3蜗杆传动的常用材料蜗杆常用材料及应用蜗轮常用材料及应用9.4蜗杆传动的强度计算9.4.1蜗杆传动的受力分析蜗杆传动受力分析。指出：蜗杆的圆周力、轴向力、经向力；蜗轮的圆周力、轴向力、经向力。图9-9蜗杆传动的受力分析蜗轮旋转方向的判定蜗轮转向的确定如图(a)所示,当蜗杆为右旋,顺时针方向旋转(沿轴线向左看)时,用右手,四指顺着蜗杆转向握起来,大拇指沿蜗杆轴线所指的相反方向即为蜗轮上节点速度方向,因此蜗轮逆时针方向旋转；当蜗杆为左旋时,则用左

8、手按相同方法判定蜗轮转向,如图(b)所示。9.4.2蜗杆传动的强度计算蜗轮轮齿齿面接触疲劳强度的校核公式为而设计公式为式中，分别为蜗轮材料的许用应力和齿面接触应力9.5蜗杆传动的热平衡计算传动消耗于摩擦而变为热量的功率为经箱体表面散发的热量的相当功率为蜗杆传动的热平衡条件为：,即式中P1为蜗杆的输入功率