機械設計渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)簡要PPT學習教案

1、會計學1 機械設計渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)簡要機械設計渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)簡要 1、應用 P 750KW（通常50KW），Vs 35 m/s （通常15 m/s）。 由于 i 大，可用于機床分度機構(gòu)、儀器儀表中。 2、特點 1）工作平穩(wěn)：兼有斜齒輪與螺旋傳動的優(yōu)點。 2）i大 1 2 z z i 蝸桿1、2、4、6 傳遞動力時：i=8100（常用1550） 傳遞運動時：i=幾百上千（單頭，） 用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動。 一般：空間垂直 為什么？ 優(yōu)點： 齒輪z117 第1頁/共30頁 3）結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪音小。 4）自鎖性能好(用于提升機構(gòu)) 。 缺點： 1）制造成本高，加工困難。 2）滑動速度vs大。

2、3）低。 4）蝸輪需用貴重的減摩材料。 第2頁/共30頁 1、按蝸桿形狀分 圓柱蝸桿 環(huán)面蝸桿 錐蝸桿 二、分類二、分類 第3頁/共30頁 ZA型:阿基米德蝸桿 中間平面：齒條與漸開 線齒輪 嚙合 端面：阿基米德螺旋線 ZI型:漸開線蝸桿 端面：漸開線,較精密傳動 ZN型:法向直廓蝸桿 (刀具加工 位置不同) 圓柱蝸桿 第4頁/共30頁 錐蝸桿：嚙合齒數(shù)多，平穩(wěn)，承載。 環(huán)面蝸桿：接觸齒對數(shù)，承載（1.54）倍， 高，但制造安裝要求高。 2、按蝸桿頭數(shù)分 單頭蝸桿：i，自鎖性， 多頭蝸桿：相反 3、按旋向分 左旋 右旋 一般采用右旋 第5頁/共30頁 三、精度等級三、精度等級 12個等級： 動

3、力傳動：69級 測量分度：5級或以上 2 2 失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu)失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu) 一、失效形式一、失效形式 與齒輪傳動類似：點蝕、膠合、磨損、折斷 vs、發(fā)熱 主要為：膠合、磨損、點蝕 蝸輪強度較弱，失效主要發(fā)生在蝸輪上。 第6頁/共30頁 二、材料二、材料 vs減摩性 、強度不能都用硬材料 1、蝸輪指齒冠部分材料：減摩材料 鑄錫青銅：vs1226m/s 鑄鋁青銅：vs10m/s，抗膠合能力差 鑄鋁黃銅：抗點蝕能力強,耐磨性差,用于vs小場合 HT、QT：vs2m/s 大直徑蝸輪：鑄鐵（蝸桿用青銅） 2、蝸桿 材料 碳鋼 合金鋼 熱處理 硬面蝸桿：首選 淬火磨削 調(diào)質(zhì)蝸桿：缺少磨

4、削設備時 選用。 第7頁/共30頁 3 3 圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸計算圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)和幾何尺寸計算 一、基本齒廓一、基本齒廓 中間平面上基本齒廓和漸開線齒輪基本齒廓基本相同。 二、模數(shù)二、模數(shù)mm 正確嚙合條件： 21tx PP 軸向 端面 mmm tx 21 標準值(與齒輪不同,表13.4) cos n x m mm 蝸桿導程角 三、齒形角三、齒形角 0 刀具基準齒形的齒形角： 20 0 阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿：軸向齒形角 20 01 x 法向直廓蝸桿：法向齒形角 20 01 n第8頁/共30頁 四、蝸桿分度圓直徑四、蝸桿分度圓直徑d d1 1（中圓直徑）（中圓直徑） 同

5、一m的蝸桿，應對直徑d1進行限制 d1為標準值 1 1 1 1 1 1 tan d mz d mz d pz x d1 pxpx tan 1 1 z md 加工蝸輪時的滾刀與尺寸與與之嚙合的蝸桿尺寸 相同，但m一定時，由于z1和的變化，d1是變化的， 即需要配備很多加工蝸輪的滾刀。 第9頁/共30頁 五、蝸桿直徑系數(shù)五、蝸桿直徑系數(shù)q q m d q 1 d1、m為標準值 q為導出值,不一定為整數(shù)。 11 mzmqd 六、蝸桿導程角六、蝸桿導程角 1 21 1 1 1 1 1 1 tan du d q z d mz d mz d pz x 335 . 3 制造困難 m一定時，qd1蝸桿剛度 z

6、1一定時， q，自鎖性 小m蝸桿選用大q，保證強度和剛度適于小P 大m蝸桿選用小q，保證效率適于大P 第10頁/共30頁 傳遞動力時:頭數(shù)z1 采用多頭蝸桿 傳遞運動時:保證自鎖( ),z1 ,采用單頭蝸桿 七、七、z z1 1、z z2 2 蝸桿頭數(shù)z1：蝸桿上蝸旋線的數(shù)目。z1=1、2、4、6等 z1加工困難 12 uzz 傳遞動力：28 2 z（傳動平穩(wěn)性，避免根切） 100 2 z(z2d2蝸桿軸長剛度) 一般取z2=3280 z1z2：互質(zhì)均勻磨損 八、八、i i、u u 1 2 2 1 d d n n i 1 2 z z u 蝸桿主動時: 2 1 1 2 n n i z z u 第

7、11頁/共30頁 九、中心距九、中心距a a )( 2 )( 2 )( 2 1 21221 zz m zq m dda （應按p264系列值選取） 十、變位系數(shù)十、變位系數(shù) 1、變位目的：配；。 2、變位方法：與齒輪變位相同, 靠刀具的移位實現(xiàn)變位。 故：蝸桿尺寸不能變動， 加工蝸輪時的滾刀與蝸桿尺寸相同，加工時 滾刀只作徑向移動，尺寸不變。 第12頁/共30頁 第13頁/共30頁 4、變位類型 1）齒數(shù)不變，湊a )2( 2 1 21 dxmda x0，正變位 aa x0 負變位 aa 3、變位結(jié)果 蝸桿各部分尺寸不變，但節(jié)線變化 11 dd 蝸桿和蝸輪滾刀尺寸相同，蝸輪滾銑節(jié)圓就是裝 配后

8、與蝸桿的嚙合節(jié)圓。 蝸輪滾刀的滾銑節(jié)線不再是刀具中線(分度圓柱上母線) 蝸輪尺寸發(fā)生變化，但 22 dd )( 2 1 21 dda m aa x 第14頁/共30頁 2）a不變，齒數(shù)變化，湊i 湊i：（a不變， 2 z 2 z ） )( 2 1 2 1 z m d m a x )( 2 1 21 mzda )( 2 1 22 zzx )2( 2 1 )( 2 1 2121 zmxmddda 第15頁/共30頁 4 4 受力分析與效率計算受力分析與效率計算 一、作用力一、作用力 圓周力：1 2 2 2 2 at F d T F 軸向力： 1 1 1 2 2 ta F d T F 112 uTT

9、 (蝸桿主動) 1 嚙合效率 nn t n d TF F coscos 2 coscos 2 22 忽略Ff 徑向力： 122 tan rtr FFF 第16頁/共30頁 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v2n2 2）各分力方向 Fr：指向各自輪心 Ft 蝸桿與n1反向 蝸輪與n2同向 12at FF Fa 蝸桿：左、右手定則 蝸輪： 12ta FF n2 n1 3）旋向判定 蝸輪與蝸桿旋向相同。 v2 第17頁/共30頁 練習： n1 n1 Fr1 Fr2 Ft1 x Fa2 Fa1 Ft2 右旋 n2 Fr1 Fr2 Ft1 Fa2

10、x Fa1 Ft2 n2 已知：蝸桿軸為輸入，大錐齒 輪軸為輸出，軸轉(zhuǎn)向 如圖。 試：確定各輪轉(zhuǎn)向、旋向及受力。 1. n4 n3 n2 Ft2 Fa2 2. Fa3 Fa2 Ft1 n1 蝸輪右旋 n4 輸出 1 2 3 4 蝸桿 右旋 第18頁/共30頁 二、傳動效率二、傳動效率 與齒輪類似： 321 1、嚙合1：近似按螺旋副計算 )tan( tan 1 v （蝸桿主動） tan )tan( 1 v （蝸輪主動） v當量摩擦角， cos 1 v v s 說明：1）vsvv 油膜易形成1 2）為影響1的主要因素：1 0 1 d d 2 45 v 時，1 max 此后，1 第19頁/共30頁

11、第20頁/共30頁 2、2攪油效率： 99.0 2 3、3軸承效率： 99.0 3 5 5 圓柱蝸桿傳動的強度計算圓柱蝸桿傳動的強度計算 蝸輪齒強度低于蝸輪齒計算針對 一、接觸強度計算一、接觸強度計算 3 2 H A EH a TK ZZ min lim H H hnH S ZZ 校核式 3 2 lim min 2 H H E A S ZZ TKa ? 設計式 第21頁/共30頁 參數(shù)說明： 1）T2蝸輪轉(zhuǎn)矩,N mm 2）KA使用系數(shù),表12.9（同齒輪傳動） 3）ZE彈性系數(shù),表13.2，P260 4）Z接觸系數(shù),考慮齒面曲率和接觸線長度影響, Z初值a 是否接近？與 Z Z 根據(jù)查得。

12、a d1 設計時： 未知，初選值 a d1 a d1 a d1 112 uTT（蝸桿主動） 第22頁/共30頁 6 6 溫度計算（熱平衡計算）溫度計算（熱平衡計算） 由于發(fā)熱大易膠合 即：發(fā)熱率H1 = 散熱率H2 摩擦功耗：)1 (1000)1 ( 11 PKWPPf )1 (1000 1 PH)/(sJ 冷卻散去的熱量： )( 012 ttAH W 環(huán)境溫度t0=20 箱內(nèi)工作溫度 散熱面積，可由13.27式估算 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， )/( 2 cmW 則： 21 HH Ct A P t W 80 )1 (1000 0 1 1 熱平衡計算 第23頁/共30頁 油溫比t1高15左右， 蝸桿上置：飛濺冷卻作用差 若t1太高，可采取如下措施： 2、蝸桿軸端