汽车机械基础 教学课件 作者 徐晓昂 项目十一 蜗杆传动.ppt

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1、项目十一蜗杆传动情景一认识蜗杆传动一、蜗杆传动的组成蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，如图11-1所示。二、蜗杆传动特点1）传动平稳。2）传动比大。单级蜗杆传动在传递动力时，传动比i＝5～80，常用的为i=15～50。分度传动时i可达1000，与齿轮传动相比则结构紧凑。3）具有自锁性。4）传动效率低。在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，一般只有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构，效率则一般不大于0.5。5）制造成本高。三、蜗杆传动的类型如图11-2所示，根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传

2、动等。a)b)c)图11-2蜗杆传动的类型a)圆柱蜗杆传动b)环面蜗杆传动c)锥面蜗杆传动四、蜗杆传动的应用1）机床：数控工作台、分度。2）汽车：转向器。如图11-3所示。3）冶金：材料运输。4）矿山：开采设备。5）起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯。五、材料选择蜗轮齿圈常采用青铜制造，与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。蜗杆材料一般选用碳素钢或合金钢，并根据工作条件进行适当的热处理。高速重载中的蜗杆材料常用20Cr、20CrNi、20CrMnTi(渗碳淬火到56～62HRC并磨削)；或40Cr、42SiMn、38SiMnMo(表面淬火到45～55HRC并磨

3、削)。一般蜗杆多采用40、45等碳素钢调质处理(220～300HB)。对于高速或重要的蜗杆传动，蜗轮材料常用铸锡青铜ZCuSnl0Pbl。其减摩耐磨性好，抗胶合能力强，允许滑动速度可达25m／s；切削加工性好，但强度低，价格较贵。在滑动速度<12m／s的蜗杆传动中，可采用含锡量低的锡锌铅青铜ZCuSn5PbSZn5。当滑动速度≤6m／s时，蜗轮材料可选用强度较高、铸造性能好、耐冲击、价格便宜的铝铁青铜ZCuAll0Fe3。但其切削性能差，抗胶合性能远不如锡磷青铜。在低速轻载、滑动速度≤2m／s的传动中，蜗轮可用灰铸铁或球墨铸铁制造，也可用尼龙或增强

4、尼龙材料制造。六、蜗杆和蜗轮的结构蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴，如图11-4所示。蜗轮结构如图11-5。七、蜗杆的传动效率闭式蜗杆传动的损耗包括三部分：1)齿轮啮合的功率损耗；2)轴承的摩擦损耗；3)搅动油箱中的润滑油的油阻损耗。八、蜗杆传动的润滑在闭式蜗杆传动中，润滑方式可分为浸油润滑和喷油润滑。如图11-6所示。对于开式传动，则采用粘度较高的齿轮油或润滑脂进行润滑。九、蜗杆传动的热平衡计算由于蜗杆传动的效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内润滑油的温度升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行散

5、热平衡计算。十、蜗杆传动的失效形式及设计准则蜗杆传动的主要失效形式是胶合和磨损。闭式蜗杆传动以胶合为主要失效形式，开式蜗杆传动主要是齿面磨损。十一、蜗杆蜗轮的安装调整在蜗杆传动中，蜗杆中心线应位于中间平面上，蜗杆与蜗轮的中心距应准确。在装配时，应仔细调整蜗轮的轴向位置，否则难以正确啮合，齿面会在短时间内严重磨损。对于单向运转的蜗杆传动，可调整蜗杆的位置，使蜗杆和蜗轮在偏于啮出(蜗杆旋出的方向)一侧接触，以利于在啮合入口处造成油楔，易于形成油膜润滑。十二、蜗杆传动的啮合和试运转蜗杆传动装配后，须经跑合，以使齿面接触良好。跑合时采用低速运转，通常n1=

6、50～100r／min，逐步加载至额定载荷，跑合1～5h。若发现蜗杆齿面上粘有青铜，应立即停车，用细砂纸打去，再继续跑合。跑合好后，应清洗全部零件，换新润滑油，并把此时蜗轮相对于蜗杆的轴向位置打上印记，便于以后装拆时配对和调整到位。新机试车时，先空载运转，然后逐步加载至额定载荷，观察齿面啮合、轴承密封及温升等情况。十三、蜗杆传动机构的基本参数和尺寸1、蜗杆机构的正确啮合条件2、基本参数（1)蜗杆头数，蜗轮齿数蜗杆头数一般取1、2、4。蜗轮齿数一般取=28～80。（2)传动比（3)蜗杆分度圆直径和蜗杆直径系数（4)蜗杆导程角3、几何尺寸计算圆柱蜗杆传

7、动的集合尺寸计算公式见图11-7、表11-3和表11-4。情景二蜗杆传动的受力与强度计算一、蜗杆传动的受力分析在不计算摩擦力的情况下，作用在轮齿上的法向力Fn。可分解为空间三个互相垂直的分力：圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa。二、蜗杆传动的强度计算1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算适用于钢制蜗杆与青铜或铸铁蜗轮的啮合传动的齿面接触疲劳强度的校核公式：2、蜗轮轮齿齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮轮齿齿根弯曲疲劳强度的校核公式为：三、蜗轮材料的许用应力