CH6 蝸桿傳動(dòng)-ct

第六章蝸桿傳動(dòng),6-1蝸桿傳動(dòng)概述,6-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)與幾何尺寸,6-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算,6-3蝸桿的失效、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及材料結(jié)構(gòu),6-5蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡,蝸桿傳動(dòng)用于傳遞空間交錯(cuò)兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，交錯(cuò)角一般為90。,6-1蝸桿傳動(dòng)概述,1、傳動(dòng)比大，一般i=1080，最大可達(dá)1000；,2、傳動(dòng)平穩(wěn)，兼有斜齒輪與螺旋傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。,一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn),3、可實(shí)現(xiàn)反行程自鎖(用于提升機(jī)構(gòu))；,蝸桿1、2、4,傳遞動(dòng)力時(shí)：i=8100（常用1550）傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)：i=幾百上千（單頭，）,齒輪z117,4、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪音小。,從中間平面剖開，類似螺旋與斜齒輪的傳動(dòng),缺點(diǎn)：,1、制造成本高，加工困難。,2、滑動(dòng)速度vs大。,3、效率低。,4、蝸輪需用貴重的減摩材料。,二、蝸桿傳動(dòng)的類型,圓柱蝸桿傳動(dòng),圓弧面蝸桿傳動(dòng),圓錐蝸桿傳動(dòng),三、蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí),分為12個(gè)精度等級(jí)，常用69級(jí)，精度等級(jí)的選擇參見表61。,2、按蝸桿頭數(shù)分,多頭蝸桿：相反,3、按旋向分,一般采用右旋,右旋,12個(gè)等級(jí),用于測(cè)量分度：5級(jí)或以上,6-2普通圓柱蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸,1、模數(shù)m和壓力角a,在主平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪的模數(shù)相等且為標(biāo)準(zhǔn)值，ma1=mt2=20,2、蝸桿分度圓直徑d1和直徑系數(shù)q,蝸桿分度圓直徑d1為標(biāo)準(zhǔn)值，見表6-2。,主平面：通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面,蝸桿、蝸輪的參數(shù)和尺寸大多在主平面內(nèi)確定。,即：q=d1m=Z1/tgr,d1與模數(shù)m的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)q。,一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù),蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)與尺寸2,4、蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2,3、蝸桿的導(dǎo)程角g,z1g效率，但加工困難;,正確嚙合條件：,z1傳動(dòng)比i，但傳動(dòng)效率。,常取，z11，2，4?？筛鶕?jù)傳動(dòng)比選取，見表63。,z2=iz1。如z2太小，將使傳動(dòng)平穩(wěn)性變差；如z2太大，蝸輪直徑將增大，使蝸桿支承間距加大，降低蝸桿的彎曲剛度。一般取z22970。,5、傳動(dòng)比i,6、中心距,變位：即加工蝸輪時(shí)，改變刀具的位置，而蝸桿相當(dāng)于刀具。因此只是蝸輪變位，而蝸桿不變位，即蝸輪尺寸變化，蝸桿尺寸不變。變位以后，蝸桿的節(jié)圓改變，而蝸輪的節(jié)圓永遠(yuǎn)與分度圓重合。,變位的目的：調(diào)整中心距和傳動(dòng)比,調(diào)整中心距所需變位系數(shù)：,常取0.5x0.5,(d1=qmz1m)(d2=z2m),二、蝸桿傳動(dòng)的幾何參數(shù)計(jì)算,見圖67,6-3圓柱蝸桿的失效、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和材料結(jié)構(gòu),一、失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和常用材料,1、主要失效形式：蝸輪齒面的點(diǎn)蝕、膠合、磨損和斷齒等。,按蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定尺寸；再校核蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由于散熱較差，發(fā)熱大，為防止膠合，還應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算；,2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（蝸輪強(qiáng)度較弱，失效主要發(fā)生在蝸輪上）,閉式傳動(dòng)：,通常只對(duì)蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。,開式傳動(dòng)：,適用于齒面滑動(dòng)速度較高的傳動(dòng)。,蝸桿的常用材料為碳鋼和合金鋼。,4m/s的場(chǎng)合。（抗膠合能力差）,2m/s的場(chǎng)合。,（抗膠合能力強(qiáng)，抗點(diǎn)蝕能力差）,見表6-5,3、常用材料,灰鑄鐵：,鋁青銅：,錫青銅：,二、蝸桿的結(jié)構(gòu),由于蝸桿的直徑不大，所以常和軸做成一個(gè)整體（蝸桿軸），如下圖。,無退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制的辦法。（上圖）,有退刀槽，螺旋部分可用車制也可用銑制，但該結(jié)構(gòu)剛度較前一種差。,當(dāng)蝸桿的直徑較大時(shí)，可以將軸與蝸桿分開制作。,蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)2,為了減摩的需要，蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)省銅材，當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí)，采用組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，輪芯用鑄鐵或碳素鋼。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下：,組合式蝸輪,三、蝸輪的結(jié)構(gòu),受力分析,一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析,輪齒所受的法向力Fn，可分解為：切向力Ft、徑向力Fr、軸向力Fa。,式中：n蝸輪的法向壓力角，,T2蝸輪的工作轉(zhuǎn)矩，,6-4圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算,1、名義工作載荷,方向判定：,1、蝸輪轉(zhuǎn)向,已知：n1、旋向n2,左、右手定則：四指n1、拇指反向：嚙合點(diǎn)v2n2,2、各分力方向,Fr：指向各自輪心,蝸桿與n1反向,蝸輪與n2同向,蝸桿：左、右手定則,蝸輪：,3、旋向判定,右旋,求蝸桿的旋向？,求蝸桿的轉(zhuǎn)向？,練習(xí),K載荷系數(shù)，,KA工作情況系數(shù)，見表6-7；,動(dòng)載荷系數(shù)；,齒向載荷分布系數(shù)；,2、計(jì)算載荷：齒面接觸線單位長(zhǎng)度上的載荷,最小接觸線長(zhǎng)度；,二、普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,1、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,以節(jié)點(diǎn)為計(jì)算點(diǎn)，按赫茲公式，計(jì)算齒面接觸應(yīng)力H。,校核式：,式中：d1、d2-蝸桿、蝸輪的分度圓直徑；T2蝸輪的工作轉(zhuǎn)矩（N.mm)；,蝸輪的許用接觸應(yīng)力（MPa)，見表68。,設(shè)計(jì)式：,（6-12）,將d1mq和d2mz2代入校核式整理得：,（6-11）,目的：防止“點(diǎn)蝕”。,2、蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,目的：防止“疲勞斷齒”,蝸輪輪齒形狀復(fù)雜，將其近似簡(jiǎn)化為斜齒圓柱齒輪。,校核式：,式中：YF蝸輪齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)查表6-9；,蝸桿導(dǎo)程角系數(shù)，,蝸輪的許用彎曲應(yīng)力（MPa)見表68。,設(shè)計(jì)式：,（6-14）,一、蝸桿傳動(dòng)的效率,式中：,Z1,其中：g蝸桿的導(dǎo)程角；,當(dāng)量摩擦角，見表6-11。,6-5蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和溫升計(jì)算,嚙合效率；,軸承的效率；,考慮攪油損耗的效率；,蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑,二、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑,目的：減摩、散熱。,一般根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度選擇潤(rùn)滑油的粘度和給油方法，見表6-13。,蝸桿下置時(shí)，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高；蝸桿上置時(shí)，浸油深度約為蝸輪外徑的1/3。,三、蝸桿傳動(dòng)的溫升,由于低，運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生熱量多，導(dǎo)致溫度升高（粘度降低），破壞潤(rùn)滑狀態(tài)，從而使摩擦增大，甚至發(fā)生膠合。,為控制溫升，需進(jìn)行熱平衡計(jì)算。,即：,a傳動(dòng)的中心距,有散熱裝置時(shí)：,要求：,t0環(huán)境溫度(),通常取t120,熱平衡：在單位時(shí)間內(nèi)，摩擦產(chǎn)生的熱量等與散發(fā)的熱量。,一般23h后,指數(shù)；散熱好1.85，散熱差1.8,A箱體的散熱面積(m2)，可按下式近似計(jì)算，,式中：P1傳動(dòng)的輸入功率（kW)；,Ki散熱系數(shù)，一般取Ki(1218)W/(m2)；,t1潤(rùn)滑油的工作溫度();,熱平衡計(jì)算2,蝸桿傳動(dòng)的散熱措施：,自然冷卻的熱平衡溫