机械设计基础-蜗杆传动-第13章ppt课件.ppt

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1、第13章蜗杆设计14.1蜗杆机构及其特点形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。所得齿轮称为蜗杆,而啮合件称为蜗轮。作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动。∑＝90°优点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。分度机构：i=1000,通常i=8～80缺点：传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。一．工作特点二．蜗杆传动类型2．环面蜗杆传动1．圆柱蜗杆传动（1）普通圆柱蜗杆传动（2）圆弧圆柱蜗杆传动(ZC)3．锥蜗杆传动（略）通过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线的平面中间平面（主平面）：三．主要参数1．模数m和压力角αma

2、1=mt2=m(标准值)αa1=αt2=α(标准值20o)3．蜗杆导程角γ2．蜗杆分度圆直径d1和直径系数qd1=mq直径系数模数分度圆直径注意：d1≠mz1引入直径系数q：限制滚刀数目及便于滚刀的标准化。4．传动比i5．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2z1少→i增加z1多→①η增加②加工困难6．中心距：普通蜗杆传动的m与d1搭配值（表5-6）二、蜗杆传动的几何尺寸计算13.7普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算一．失效形式和设计准则1.失效形式：齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损滑动速度vs由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动速度较大，润滑、散热不良时，温升较高，从而增加了胶合与磨损的

3、可能性，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。要进行热平衡计算。但充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大，摩擦系数越小，提高了传动效率。一．失效形式和设计准则2.设计准则开式闭式热平衡计算（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易导致胶合）蜗杆轴刚度计算（由于蜗杆受力变形，影响轮齿正确啮合）2、蜗杆传动的设计准则*蜗杆的刚度计算*蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算*蜗轮的齿面接触疲劳强度计算为了防止齿面过度磨损引起的失效，应进行*传动系统的热平衡计算为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行为了防止过热引起的失效，就要进行二．材料选择对材料的要求：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合

4、性蜗杆碳钢　如：4045合金钢　如：40Cr20Cr20CrMnTi蜗轮较软（多选青铜）进行时效处理vs≥3m/s重要场合：铸锡青铜　如：ZCuSn10P1ZCuSn5Pb5Zn5vs≤4m/s较重要场合：铝铁青铜　如：ZCuAl10Fe3vs<2m/s一般场合：灰铸铁　　如：HT200对蜗杆要进行必要的合理的热处理措施，以提高其耐磨性及抗胶合的能力。由于蜗杆轮齿的强度高于蜗轮轮齿的强度，失效经常发生在蜗轮轮齿上，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。三．受力分析（不计入摩擦力）已知：蜗杆右旋及转向ω1，蜗杆主动要求：确定蜗轮旋向，转向及各分力方向例题右旋伸右手,左旋伸左手沿转动方向抓

5、握,拇指为蜗杆受力方向四．强度计算初选蜗杆头数和效率Z1Z260.9540.920.810.77~1514~3029~8229----3129----4129----6129----82z1↑→g↑→效率η↑，但加工困难。z1↓→传动比i↑，但传动效率η↓。(蜗杆头数与传动效率关系)常取，z1＝1，2，4，6。可根据传动比，参考表四．强度计算校核式设计式1．蜗轮齿面接触疲劳强度计算式中动载荷系数V<3m/s取1.0—1.1,V>3m/s取1.1—1.2载荷分布不均系数无冲击取1,否则1.3—1.6使用系数KA工作类型IIIIII载荷性质均匀、无冲击不均匀、小冲击不均匀、大冲击每小时

6、启动次数<2525~50>50起动载荷小较大大KA11.151.22．蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算式中据当量齿数Zv2,x2查图查表校核计算设计公式[σF]——许用弯曲应力；蜗轮的许用弯曲应力[σF]蜗轮材料铸造方法铸锡青铜砂铸模型4029ZCuSn10P1金属模铸造5640铸锡锌青铜砂铸模型2622ZCuSn5Pb5Zn5金属模铸造3226铸铝铁青铜砂铸模型8057ZCuAl10Fe3金属模铸造9064HT150砂铸模型4028HT200砂模铸造4834灰铸铁单侧工作双侧工作[σ0F]’[σ-1F]’三．蜗杆刚度计算（略）一．效率η式中§13-8普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计

7、算二．润滑1．润滑油粘度选择高速轻载——选粘度小低速重载——选粘度大2．润滑方式vs≤5m/s油池　蜗杆浸油vs≤5~10m/s油池或喷油　蜗轮浸油vs>10m/s喷油下蜗杆式侧蜗杆式蜗杆浸油一齿高上蜗杆式：浸油1/3蜗轮外径三．热平衡计算目的：控制温升，防止胶合条件：发热量H1=散热量H2式中若to>80oC时如何？（增加散热能力）增加散热能力的措施①增加散热面积②高速轴上装风扇③装冷却管路问题1．蜗杆：整体式（可车可铣）2．蜗轮（1）齿圈式：青铜齿圈与铸铁轮芯配