機械設(shè)計蝸桿傳動新方案PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1機械設(shè)計蝸桿傳動新方案機械設(shè)計蝸桿傳動新方案圓弧面蝸桿圓弧面蝸桿 錐蝸桿錐蝸桿 第1頁/共35頁第2頁/共35頁蝸桿傳動的特點和應(yīng)用第3頁/共35頁 第4頁/共35頁（ZA蝸桿）蝸桿）（ZI蝸桿）蝸桿）（ZN蝸桿）蝸桿）與車梯形螺紋類似與車梯形螺紋類似應(yīng)用最廣，但易車難磨，不易得到較高精度應(yīng)用最廣，但易車難磨，不易得到較高精度。（ZK蝸桿）蝸桿）便于磨削、精度較高便于磨削、精度較高，應(yīng)用日漸廣泛。應(yīng)用日漸廣泛。 潤滑條件較好，效率高潤滑條件較好，效率高（可達（可達0.9以上），承載能以上），承載能力高（比普通圓柱蝸桿高力高（比普通圓柱蝸桿高出出0.51.5倍），體積小，倍），體積小，質(zhì)

2、量小，結(jié)構(gòu)緊湊，已廣質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，已廣泛應(yīng)用于冶金、化工、起泛應(yīng)用于冶金、化工、起重等需要大功率傳動的機重等需要大功率傳動的機械設(shè)備中。械設(shè)備中。 制造較難。制造較難。（ZC蝸桿）蝸桿） 同時接觸的點數(shù)較多，重合度大；傳動比范圍大（同時接觸的點數(shù)較多，重合度大；傳動比范圍大（一般為一般為10360）；承載能力和效率較高；側(cè)隙便于控制）；承載能力和效率較高；側(cè)隙便于控制和調(diào)整；能做離合器使用；可節(jié)約有色金屬；制造安裝簡和調(diào)整；能做離合器使用；可節(jié)約有色金屬；制造安裝簡單，工藝性好。但由于結(jié)構(gòu)上的原因，傳動具有不對稱性單，工藝性好。但由于結(jié)構(gòu)上的原因，傳動具有不對稱性，因而正反轉(zhuǎn)時受力不同，承

3、載能力和效率也不同。，因而正反轉(zhuǎn)時受力不同，承載能力和效率也不同。第5頁/共35頁(ZA蝸桿蝸桿)（ZI蝸桿蝸桿）（ZN蝸桿）蝸桿） 端面齒廓為阿基端面齒廓為阿基米德螺線。米德螺線。 2=40，可用車可用車刀象車螺紋一樣車削刀象車螺紋一樣車削，但難磨削，不易得，但難磨削，不易得到較高精度。到較高精度。 應(yīng)使刀刃頂面通應(yīng)使刀刃頂面通過蝸桿軸線。過蝸桿軸線。 3時用雙刀。時用雙刀。 端面齒廓為漸開線。端面齒廓為漸開線。 可用兩把直線刀刃的車可用兩把直線刀刃的車刀在車床上分別車出左右刀在車床上分別車出左右側(cè)螺旋面，車削加工，刀側(cè)螺旋面，車削加工，刀刃頂面與基圓柱相切，兩刃頂面與基圓柱相切，兩刀一高一

4、低；刀一高一低； 也可用滾刀加工；還可也可用滾刀加工；還可在專用機床上磨削。在專用機床上磨削。 制造精度較高，適用于制造精度較高，適用于功率較大的高速傳動。功率較大的高速傳動。 端面齒廓為端面齒廓為延伸漸開線（故延伸漸開線（故又稱延伸漸開線又稱延伸漸開線蝸桿），法面齒蝸桿），法面齒廓為直線。廓為直線。也是用直線刀刃也是用直線刀刃的單刀或雙刀在的單刀或雙刀在車床上車削加工車床上車削加工，車刀刀刃放在，車刀刀刃放在蝸桿齒面的法向蝸桿齒面的法向位置。位置。 較難磨削。較難磨削。第6頁/共35頁(ZK蝸桿蝸桿) 是一種非線性螺旋齒面蝸桿。是一種非線性螺旋齒面蝸桿。 不能在車床上加工，只能在銑床上銑削、

5、在磨床上磨削。不能在車床上加工，只能在銑床上銑削、在磨床上磨削。 加工時，除工件作螺旋運動外，刀具同時繞其自身的軸線作回轉(zhuǎn)運動，這時，銑加工時，除工件作螺旋運動外，刀具同時繞其自身的軸線作回轉(zhuǎn)運動，這時，銑刀（或砂輪）回轉(zhuǎn)曲面的包絡(luò)面即為蝸桿的螺旋齒面。刀（或砂輪）回轉(zhuǎn)曲面的包絡(luò)面即為蝸桿的螺旋齒面。I-I和和N-N截面都是曲線。截面都是曲線。 這種蝸桿便于磨削，精度較高，應(yīng)用日漸廣泛。這種蝸桿便于磨削，精度較高，應(yīng)用日漸廣泛。第7頁/共35頁通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面。ZAZA蝸桿（阿基米德蝸桿）的蝸桿（阿基米德蝸桿）的其余蝸桿法向壓力角其余蝸桿法向壓力角n n為標(biāo)準(zhǔn)值為標(biāo)準(zhǔn)值導(dǎo)導(dǎo)程

6、程角角第8頁/共35頁第9頁/共35頁第10頁/共35頁規(guī)定：規(guī)定： 查查 表表查查 表表加工蝸輪一般用滾刀。加工蝸輪一般用滾刀。滾刀的直徑和齒形參數(shù)（如模數(shù)滾刀的直徑和齒形參數(shù)（如模數(shù)m m、螺旋線數(shù)、螺旋線數(shù)Z Z、導(dǎo)程角、導(dǎo)程角等）等） 必須與相應(yīng)的蝸桿相同。必須與相應(yīng)的蝸桿相同。若蝸桿分度圓直徑若蝸桿分度圓直徑d d1 1不作一些限制，則刀具品種和數(shù)量會很多。不作一些限制，則刀具品種和數(shù)量會很多。第11頁/共35頁返返 回回第12頁/共35頁 第13頁/共35頁 下表中列出的只是一部分，詳細(xì)尺寸計算公式見相關(guān)書籍和手冊！下表中列出的只是一部分，詳細(xì)尺寸計算公式見相關(guān)書籍和手冊！第14頁

7、/共35頁故：失效常發(fā)生于故：失效常發(fā)生于上。上。蝸輪齒圈是蝸輪齒圈是錫青銅錫青銅制制蝸輪損壞形式主要是疲勞蝸輪損壞形式主要是疲勞 。蝸輪齒圈是蝸輪齒圈是無錫青銅無錫青銅或或鑄鐵鑄鐵制制蝸輪損壞形式主要是蝸輪損壞形式主要是 。第15頁/共35頁 目前對膠合與磨損尚缺乏成熟的計算方法，常參照圓柱齒輪目前對膠合與磨損尚缺乏成熟的計算方法，常參照圓柱齒輪傳動的計算方法，計算傳動的計算方法，計算齒面接觸疲勞強度設(shè)計齒面接觸疲勞強度設(shè)計齒根彎曲疲勞強度校核齒根彎曲疲勞強度校核對對蝸桿傳動蝸桿傳動常按常按對對蝸桿傳動蝸桿傳動載荷變化較大，或載荷變化較大，或Z290時，常只按齒時，常只按齒 根彎曲疲勞強度設(shè)

8、計。根彎曲疲勞強度設(shè)計。載荷平穩(wěn)時可不校核載荷平穩(wěn)時可不校核蝸桿傳動摩擦嚴(yán)重，發(fā)熱大，效率低，對閉式蝸桿傳動還需作蝸桿傳動摩擦嚴(yán)重，發(fā)熱大，效率低，對閉式蝸桿傳動還需作計算，以免發(fā)生膠合。計算，以免發(fā)生膠合。第16頁/共35頁（常不考慮摩擦力的影響（常不考慮摩擦力的影響)。圓周力圓周力徑向力徑向力軸向力軸向力Ft1= Fa2=2T1d1Fr1=Fr2= Ft2 tgFa1=Fr2=d22T2 1指蝸桿。指蝸桿。2指蝸輪。指蝸輪。第17頁/共35頁F Fa1a1的方向決定了蝸輪旋向。的方向決定了蝸輪旋向。蝸桿圓周力蝸桿圓周力F Ft1t1的方向與轉(zhuǎn)向相反。的方向與轉(zhuǎn)向相反。蝸桿徑向力蝸桿徑向力F

9、 Fr r的方向總指向軸心。的方向總指向軸心。第18頁/共35頁蝸桿蝸輪旋向判蝸桿蝸輪旋向判定定蝸輪旋向判蝸輪旋向判定定左旋用左手，右旋用右手蝸輪旋向與拇指指向相附附第19頁/共35頁圖 11 - 2 蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定 第20頁/共35頁下列各蝸桿傳動均以蝸桿為主動件，請標(biāo)出蝸輪（或蝸桿）的轉(zhuǎn)向，蝸輪輪齒的旋向及蝸桿、蝸輪受力方向。下列各蝸桿傳動均以蝸桿為主動件，請標(biāo)出蝸輪（或蝸桿）的轉(zhuǎn)向，蝸輪輪齒的旋向及蝸桿、蝸輪受力方向。第21頁/共35頁青銅或鑄鐵蝸輪配鋼制蝸桿時，青銅或鑄鐵蝸輪配鋼制蝸桿時，ZE=160（常取（常取11.4）查查 表表查查 圖圖查查 表表第22頁/共35頁查查 圖圖1

10、40 如強烈沖擊、蝸輪為脆性材料或開式傳動時如強烈沖擊、蝸輪為脆性材料或開式傳動時 第23頁/共35頁第24頁/共35頁初算時?。撼跛銜r取： I=64df14蝸輪分度圓直徑蝸輪分度圓直徑相對而言，蝸桿屬于相對而言，蝸桿屬于“細(xì)長桿細(xì)長桿”，易變形，故需校剛度。，易變形，故需校剛度。第25頁/共35頁蝸桿傳動的效率低、發(fā)熱量大，須及時散熱，蝸桿傳動的效率低、發(fā)熱量大，須及時散熱，否則易使齒面膠合及加劇磨損。否則易使齒面膠合及加劇磨損。 設(shè)蝸桿輸入功率為P（KW），效率為1=1000P(1-)2=dS(t0-ta)單位為單位為W1（W）=1（J/s）空氣的溫度空氣的溫度（常溫為（常溫為20）油溫油

11、溫（6070，不超過不超過80）散熱面積散熱面積（內(nèi)可被油飛濺，外可為空氣冷卻（內(nèi)可被油飛濺，外可為空氣冷卻）散熱系數(shù)散熱系數(shù)（常?。ǔＨ?17W/m2）箱體上箱體上散熱片散熱片的散熱的散熱面積按面積按50%50%計。計。第26頁/共35頁1= 2：1000P(1-)=dS(t0-ta)：t0= ta+1000P(1-)dS油溫（平衡時的工作溫度）油溫（平衡時的工作溫度）若超過此值，可采取如下措施若超過此值，可采取如下措施： 設(shè)置散熱片（外面）設(shè)置散熱片（外面） 蝸桿軸端加風(fēng)扇蝸桿軸端加風(fēng)扇 在箱體油池內(nèi)裝蛇形冷卻水管在箱體油池內(nèi)裝蛇形冷卻水管 用循環(huán)油用循環(huán)油第27頁/共35頁第28頁/共3

12、5頁1、要求、要求高速重載高速重載 一般蝸桿一般蝸桿 低速或人力傳動低速或人力傳動 常用常用作蝸輪的齒圈，與淬硬磨削的作蝸輪的齒圈，與淬硬磨削的蝸桿相配。蝸桿相配。2、蝸桿材料、蝸桿材料 均應(yīng)磨削均應(yīng)磨削第29頁/共35頁3、蝸輪材料、蝸輪材料重要的高速蝸桿傳動中重要的高速蝸桿傳動中 V12m/s時時 V6m/s時時 V2m/s時時 強度足夠，鑄造強度足夠，鑄造性能好，耐沖擊性能好，耐沖擊，但切削性能差，但切削性能差，抗膠合性不如，抗膠合性不如錫青銅。錫青銅。抗膠合和耐抗膠合和耐磨性好，允磨性好，允許滑動速度許滑動速度V V可達可達25m/s25m/s，易切削加，易切削加工，但貴。工，但貴。第

13、30頁/共35頁1、蝸桿結(jié)構(gòu)、蝸桿結(jié)構(gòu)因直徑小，常與軸制成整體，稱為蝸桿軸。因直徑小，常與軸制成整體，稱為蝸桿軸。無退刀槽，齒部無退刀槽，齒部只能用銑削的方只能用銑削的方法。法。有退刀槽，齒部有退刀槽，齒部可車可銑，但該可車可銑，但該結(jié)構(gòu)剛性稍差。結(jié)構(gòu)剛性稍差。第31頁/共35頁2、蝸輪結(jié)構(gòu)、蝸輪結(jié)構(gòu)整體式整體式直徑較小時用。直徑較小時用。齒圈式齒圈式可節(jié)省貴重材料，用于尺寸不大，溫度變化小的場合?？晒?jié)省貴重材料，用于尺寸不大，溫度變化小的場合。螺栓聯(lián)接式螺栓聯(lián)接式用普通螺栓或鉸制孔螺栓聯(lián)接齒圈與輪芯，裝拆方便，用普通螺栓或鉸制孔螺栓聯(lián)接齒圈與輪芯，裝拆方便， 用于尺寸較大和容易磨損處。用于尺寸較大和容易