河海大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)蝸桿

1、第第12章章 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 121 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及類型蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及類型一一、蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：1 1傳動(dòng)比大，一般為傳動(dòng)比大，一般為i i=8-80=8-80，大的大的可達(dá)可達(dá)10001000以上；以上；2 2重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；3 3摩擦磨損問題突出，磨損是主要的失效形式；摩擦磨損問題突出，磨損是主要的失效形式；4 4傳動(dòng)效率低，具有自鎖性時(shí)，效率低于傳動(dòng)效率低，具有自鎖性時(shí)，效率低于40%40%。主要用于運(yùn)動(dòng)傳遞，而在動(dòng)力傳輸中的應(yīng)用受到限制。主要用于運(yùn)動(dòng)傳遞，而在動(dòng)力傳輸中的應(yīng)用受到限制。1、按蝸桿形式分類、按蝸桿形

2、式分類二、蝸桿傳動(dòng)的類型二、蝸桿傳動(dòng)的類型 圓柱蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐面蝸桿傳動(dòng)錐面蝸桿傳動(dòng)普通圓柱普通圓柱圓弧圓柱圓弧圓柱普通圓柱蝸桿傳動(dòng)可分為：普通圓柱蝸桿傳動(dòng)可分為：2、按螺旋面形狀分類、按螺旋面形狀分類三、三、普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)及其選擇普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)及其選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)蝸桿、蝸輪傳動(dòng)規(guī)定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)蝸桿、蝸輪傳動(dòng)規(guī)定了1212個(gè)精度等級(jí)，個(gè)精度等級(jí)，1 1級(jí)精度最高，級(jí)精度最高，1212級(jí)最低。級(jí)最低。 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度，一般以普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度，一般以6-96-9級(jí)應(yīng)用得級(jí)應(yīng)用得最多。最多。8級(jí)精度常用于只有短時(shí)工作的低速傳動(dòng)級(jí)精度

3、常用于只有短時(shí)工作的低速傳動(dòng)v3m/s6級(jí)精度可用于蝸輪圓周速度級(jí)精度可用于蝸輪圓周速度v5m/s的場(chǎng)合；的場(chǎng)合；7級(jí)精度常用于級(jí)精度常用于v v v1 1、v v2 2較大的較大的v vs s引起：引起：1 1、易發(fā)生齒面磨損和膠合、易發(fā)生齒面磨損和膠合 2 2、如潤(rùn)滑條件良好、如潤(rùn)滑條件良好 , , 有助于形成有助于形成潤(rùn)滑油膜，減少摩擦、磨損，提潤(rùn)滑油膜，減少摩擦、磨損，提高傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率 1cosv2sinv二、幾何尺寸計(jì)算二、幾何尺寸計(jì)算其他尺寸計(jì)算見表其他尺寸計(jì)算見表12-3傳動(dòng)比傳動(dòng)比 i齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) i = d2 / d1 i d2 / d1 m、 法面

4、為標(biāo)準(zhǔn)值法面為標(biāo)準(zhǔn)值中間平面為標(biāo)準(zhǔn)值中間平面為標(biāo)準(zhǔn)值 1= - 2 =, 旋向相同旋向相同 d1d1= mnz1/cosd1=mq,且為標(biāo)準(zhǔn)值且為標(biāo)準(zhǔn)值 122121()()222ddmaqzm zz中心距齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕 蝸輪材料為鑄錫青銅時(shí)，蝸輪材料為鑄錫青銅時(shí)，此種材料強(qiáng)度稍低此種材料強(qiáng)度稍低齒面膠合齒面膠合 蝸輪材料為鑄鋁青銅或鑄鐵時(shí)蝸輪材料為鑄鋁青銅或鑄鐵時(shí)齒面磨損齒面磨損 開式傳動(dòng)或潤(rùn)滑油不清潔開式傳動(dòng)或潤(rùn)滑油不清潔輪齒折斷輪齒折斷 蝸輪齒數(shù)過多或強(qiáng)烈沖擊載荷蝸輪齒數(shù)過多或強(qiáng)烈沖擊載荷123 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)一、失效形式一、失效形式蝸桿的

5、剛度計(jì)算蝸桿的剛度計(jì)算 防止蝸桿剛度不足引起的失效。防止蝸桿剛度不足引起的失效。蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 防止齒面過度磨損引起的失效。防止齒面過度磨損引起的失效。傳動(dòng)系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的熱平衡計(jì)算 防止過熱引起的失效。防止過熱引起的失效。蝸桿高速重載高速重載低速中載低速中載中碳鋼中碳鋼+ +調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)蝸輪v vs s3 3 mm/ /s s 重要傳動(dòng)重要傳動(dòng)鑄造錫青銅鑄造錫青銅v vs s4 4 m/sm/s 一般傳動(dòng)一般傳動(dòng)鑄造鋁鐵青銅鑄造鋁鐵青銅v vs s2 2 m/sm/s 不重要傳動(dòng)不重要傳動(dòng)灰鑄鐵灰

6、鑄鐵低碳低碳合金鋼合金鋼+ +滲碳淬火滲碳淬火中碳鋼或中碳合金鋼中碳鋼或中碳合金鋼+ +表面淬表面淬火火要求：減摩性好、耐摩、抗膠合、足夠的強(qiáng)度要求：減摩性好、耐摩、抗膠合、足夠的強(qiáng)度二、材料二、材料三、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)三、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)1 1、蝸桿的結(jié)構(gòu)、蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以常和軸做成一個(gè)整體。蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以常和軸做成一個(gè)整體。當(dāng)蝸桿螺旋部分的直徑較大時(shí)，可以將軸與蝸桿分開制作。當(dāng)蝸桿螺旋部分的直徑較大時(shí)，可以將軸與蝸桿分開制作。 無退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制的辦法。無退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制的辦法。 有退刀槽，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工

7、，有退刀槽，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工，但該結(jié)構(gòu)的剛度較前一種差。但該結(jié)構(gòu)的剛度較前一種差。2、蝸輪的結(jié)構(gòu)、蝸輪的結(jié)構(gòu)為了減摩的需要，蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)省銅材，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：用鑄鐵或碳素鋼。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下：整體式蝸輪整體式蝸輪配合式蝸輪配合式蝸輪拼鑄式蝸輪拼鑄式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪蝸桿傳動(dòng)的受力分析與斜齒圓柱齒輪的受力分析相同，輪蝸桿傳動(dòng)的受力分析與斜齒圓柱齒輪的受力分析相同

8、，輪齒在受到法向載荷齒在受到法向載荷f fn n的情況下，可分解出徑向載荷的情況下，可分解出徑向載荷f fr r、周向載周向載荷荷f ft t、軸向載荷軸向載荷f fa a。 11a2t12dtff22t2a12dtfftant2r2r1fff21tti 式 中 ：為 蝸 桿 傳 動(dòng) 效 率124 124 蝸桿傳動(dòng)受力分析蝸桿傳動(dòng)受力分析各力關(guān)系各力關(guān)系21atff21taff各力方向各力方向fa用主動(dòng)輪左右手定則判斷用主動(dòng)輪左右手定則判斷一般蝸桿主動(dòng)。一般蝸桿主動(dòng)。21rrfffr 指向各自的輪心。指向各自的輪心。ft 蝸桿上蝸桿上ft與其嚙合點(diǎn)速度方向相反；與其嚙合點(diǎn)速度方向相反；蝸輪上的

9、蝸輪上的ft與其嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相同；與其嚙合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相同；fa1ft2ft1fa2n1fr2fr1n2n1各力應(yīng)畫各力應(yīng)畫在受力點(diǎn)在受力點(diǎn)上上12125 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算 一、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑一、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑 目的：目的：1）提高效率；）提高效率； 2）降低溫升，防止磨損和膠合）降低溫升，防止磨損和膠合1、潤(rùn)滑油粘度、潤(rùn)滑油粘度表表11-5 2、給油方法、給油方法 vs1015m/s，壓力噴油潤(rùn)滑，壓力噴油潤(rùn)滑二、蝸桿傳動(dòng)熱平衡計(jì)算二、蝸桿傳動(dòng)熱平衡計(jì)算 潤(rùn)滑油在齒面間被稀釋，加劇磨損和膠合潤(rùn)滑油在齒面間被稀釋，加劇磨損和膠合。 效率低，發(fā)熱大，溫升高，潤(rùn)滑油粘度下降效率低，發(fā)熱大，溫升高，潤(rùn)滑油粘度下降原因原因設(shè)蝸桿傳動(dòng)功率為設(shè)蝸桿傳動(dòng)功率為p（ k w）,效率為效率為 蝸桿傳動(dòng)單位時(shí)間的發(fā)熱量為蝸桿傳動(dòng)單位時(shí)間的發(fā)熱量為 )1 (10001ph自然冷卻方式，單位時(shí)間散熱量為自然冷卻方式，單位時(shí)間散熱量為 20tha ttt 箱體表面散熱系數(shù)箱體表面散熱系數(shù) a箱體散熱面積箱體散熱面積 t 油的工作溫度油的工作溫度 t0環(huán)境溫度環(huán)境溫度 達(dá)到熱平衡時(shí)達(dá)到熱平衡時(shí) 010001tpa tt可得到熱平衡時(shí)的溫度可得到熱平衡時(shí)的溫度 01000 (1)60 70