蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)匯總

1、蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)摘要蝸桿傳動(dòng)從屬齒輪傳動(dòng)，在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。蝸輪蝸桿包含兩個(gè)部分：蝸桿和蝸輪，其齒形大多數(shù)由直線、平面或者平面上的曲線經(jīng)過一次或兩次展成運(yùn)動(dòng)形成。由于蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)，它用于傳遞空間兩相錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)多數(shù)情況下蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪為被動(dòng)件。蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大、體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小等特點(diǎn)。在機(jī)床制造業(yè)中，普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用尤為普遍，并且?guī)缀醭闪艘话愕退賯鲃?dòng)工作臺(tái)和連續(xù)分度機(jī)構(gòu)的唯一傳動(dòng)形式；冶金工業(yè)軋機(jī)壓下機(jī)構(gòu)都采用大型蝸桿傳動(dòng);煤礦設(shè)備中的各種類型的絞車及采煤機(jī)組牽引傳動(dòng);起重運(yùn)輸業(yè)中各種提升設(shè)備及無軌電車等都采用蝸桿傳動(dòng)。其他，在精密儀器設(shè)備、

2、軍工、宇宙觀測儀器中，蝸桿傳動(dòng)常用作分度機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)構(gòu)、測距機(jī)構(gòu)等等，大型天文望遠(yuǎn)鏡、雷達(dá)等也離不開蝸桿傳動(dòng)。關(guān)鍵詞： 蝸輪 蝸桿 目錄第一章 蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)11.1 蝸桿傳動(dòng)的類型11.2 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)2第二章 蝸輪傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算32.1 蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)32.2 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算6第三章 蝸輪傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、材料和結(jié)構(gòu)73.1 蝸桿傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則73.2 蝸桿、蝸輪的材料和結(jié)構(gòu)8第四章 蝸輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算104.1蝸桿傳動(dòng)的受力分析104.2 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算114.3 蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算12第五章 蝸輪傳動(dòng)的

3、效率、潤滑和熱平衡計(jì)算135.1蝸桿傳動(dòng)的效率135.2 蝸桿傳動(dòng)的潤滑135.3 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算15結(jié)論17致謝18參考文獻(xiàn)19第一章 蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)由蝸桿、蝸輪和機(jī)架組成，用來傳遞空間兩交錯(cuò)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。如圖1-1所示。通常兩軸交錯(cuò)角為90°,蝸桿為主動(dòng)件。1.1 蝸桿傳動(dòng)的類型如圖1-2所示，根據(jù)蝸桿的形狀，蝸桿傳動(dòng)可分為圓柱蝸桿傳動(dòng)（圖a），環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（圖b）,和錐面蝸桿傳動(dòng)(圖c)。圖1-1蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)，按蝸桿軸面齒型又可分為普通蝸桿傳動(dòng)和圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)。普通蝸桿傳動(dòng)多用直母線刀刃的車刀在車床上切制，可分為阿基米德蝸桿（ZA型）、漸開蝸桿

4、（ZI型）和法面直齒廓蝸桿（ZH型）等幾種。a) b) c) 圖1-2蝸桿傳動(dòng)的類型如圖1-3所示，車制阿基米德蝸桿時(shí)刀刃頂平面通過蝸桿軸線。該蝸桿軸向齒廓為直線，端面齒廓為阿基米德螺旋線。阿基米德蝸桿易車削難磨削，通常在無需磨削加工情況下被采用，廣泛用于轉(zhuǎn)速較低的場合。如圖1-4所示，車制漸開線蝸桿時(shí)，刀刃頂平面與基圓柱相切，兩把刀具分別切出左、右側(cè)螺旋面。該蝸桿軸向齒廓為外凸曲線，端面齒廓為漸開線。漸開線蝸桿可在專用機(jī)床上磨削，制造精度較高，可用于轉(zhuǎn)速較高功率較大的傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)類型很多，本章僅討論目前應(yīng)用最為廣泛的阿基米德蝸桿傳動(dòng)。1.2 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)(1)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。單級(jí)傳動(dòng)

5、比一般為1040(<80)，只傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)（如分度機(jī)構(gòu)），傳動(dòng)比可達(dá)1000。(2)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。由于蝸桿上的齒是連續(xù)的螺旋齒，蝸輪輪齒和蝸桿是逐漸進(jìn)入嚙合又逐漸退出嚙合的，故傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。(3) 有自鎖性。當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，呈自鎖狀態(tài)。手動(dòng)葫蘆和澆鑄機(jī)械常采用蝸桿傳動(dòng)滿足自鎖要求。(4)傳動(dòng)效率低。蝸桿蝸輪嚙合處有較大的相對滑動(dòng)，摩擦劇烈、發(fā)熱量大，故效率低。一般0.70.9，具有自鎖性能的蝸桿效率僅0.4。(5)蝸輪造價(jià)較高。為了減摩和耐磨，蝸輪常用青銅制造，材料成本較高。由上述特點(diǎn)可知：蝸桿傳動(dòng)適用于傳動(dòng)比大，傳遞功率不大，兩軸空間交錯(cuò)的場合

6、。圖1-3 阿基米德蝸桿圖1-4漸開線蝸桿第二章 蝸輪傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算圖2-1所示阿基米德蝸桿傳動(dòng)，通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為主平面（中間平面）。在主平面上蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。為了加工方便，規(guī)定主平面的幾何參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。2.1 蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)1.蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2和傳動(dòng)比圖2-1 阿基米德蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸蝸桿頭數(shù)z1,即為蝸桿螺旋線的數(shù)目。蝸桿的頭數(shù)一般取z1=16。當(dāng)傳動(dòng)比大于40或要求自鎖時(shí)取z1=1；當(dāng)傳動(dòng)功率較大時(shí)，為提高傳動(dòng)效率取較大值，但蝸桿頭數(shù)過多，加工精度難于保證。蝸輪的齒數(shù)一般取z22780。z2過少將產(chǎn)生根切；

7、z2過大，蝸輪直徑增大，與之相應(yīng)的蝸桿長度增加，剛度減小。蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比等于蝸桿與蝸輪轉(zhuǎn)速之比。當(dāng)蝸桿回轉(zhuǎn)一周時(shí)，蝸輪被蝸桿推動(dòng)轉(zhuǎn)過z1個(gè)齒（或z1/z2周），因此傳動(dòng)比為：式中：n1、n2分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速（r/min）。在蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)比的公稱值按下列數(shù)值選?。?、7.5、10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、70、80。其中10、20、40、80為基本傳動(dòng)比應(yīng)優(yōu)先選用。z1、z2可根據(jù)傳動(dòng)比按表2-2選取。 表2-1 z1和z2的推薦值i78913142425272840>40228322752287250812880>

8、;402.模數(shù)m和壓力角由于蝸桿傳動(dòng)在主平面內(nèi)相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合，而主平面是蝸桿的軸向平面又是蝸輪的端面（見圖2-2），與齒輪傳動(dòng)相同，為保證輪齒的正確嚙合，蝸桿的軸向模數(shù)ma1應(yīng)等于蝸輪的端面模數(shù)mt2；蝸桿的軸向壓力角應(yīng)等于蝸輪的端面壓力角；蝸桿分度圓導(dǎo)程角應(yīng)等于蝸輪分度圓螺旋角，且兩者螺旋方向相同。即：3.蝸桿的分度圓直徑d1和導(dǎo)程角如圖2-3所示，將蝸桿分度圓柱展開，其螺旋線與端平面的夾角稱為蝸桿的導(dǎo)程角?？傻茫?(2-1)式中：pa1為蝸桿軸向齒距(mm)；d1為蝸桿分度圓直徑（mm）。蝸桿的螺旋線與螺紋相似也分左旋和右旋，一般多為右旋。對動(dòng)力傳動(dòng)為提高效率應(yīng)采用較大的值，

9、即采用多頭蝸桿；對要求具有自鎖性能的傳動(dòng)，應(yīng)采用<的蝸桿傳動(dòng)，此時(shí)蝸桿的頭數(shù)為1。由式2-1得： (2-2)式中：稱為蝸桿的直徑系數(shù)，當(dāng)m一定時(shí)，q值增大，則蝸桿直徑d1增大，蝸桿的剛度提高。小模數(shù)蝸桿一般有較大的q值，以使蝸桿有足夠的剛度。圖2-2分度圓柱展開圖蝸桿與蝸輪正確嚙合，加工蝸輪的滾刀直徑和齒形參數(shù)必須與相應(yīng)的蝸桿相同，為限制蝸輪滾刀的數(shù)量，d1亦標(biāo)準(zhǔn)化。d1與m有一定的匹配如表所示。表2-2 蝸桿基本參數(shù)（= 90º）(摘自GB/T10085-88)模數(shù)m(mm)分度圓直徑d1(mm)蝸桿頭數(shù)z1直徑系數(shù)qm2d1(mm)3模數(shù)m(mm)分度圓直徑d1(mm)蝸桿

10、頭數(shù)z1直徑系數(shù)qm2d1(mm)3118118.000186.3(80)1, 2, 412.69831751.2520116.00031.25112117.778444522.4117.920358(63)1, 2, 47.87540321.6201, 2, 412.50051.2801, 2, 4, 610.000537628117.50071.68(100)1, 2, 412.50064002(18)1, 2, 49.00072140117.500896022.41, 2, 4, 611.20089.610(71)1, 2, 47.1007100(28)1, 2, 414.0001129

11、01, 2, 4, 69.000900035.5117.750142(112)1, 2, 411.200112002.5(22.4)1, 2, 48.960140160116.00016000281, 2, 4, 611.20017512.5(90)1, 2, 47.20014062(35.5)1, 2, 414.200221.91121, 2, 48.9601750045118.000281(140)1, 2, 411.200218753.15(28)1, 2, 48.889278200116.0003125035.51, 2, 4, 611.2735216(112)1, 2, 47.000

12、28672451, 2, 414.286447.51401, 2, 48.7503584056117.778556(180)1, 2, 411.250460804(31.5)1, 2, 47.875504250115.62564000401, 2, 4, 610.00064020(140)1, 2, 47.00056000(50)1, 2, 412.5008001601, 2, 48.0006400071117.7501136(224)1, 2, 411.200896005(40)1, 2, 48.0001000315115.750126000501, 2, 4, 610.000125025(

13、180)1, 2, 47.200112500(63)1, 2, 412.60015752001, 2, 48.00012500090118.0002250(280)1, 2, 411.2001750006.3(50)1, 2, 47. 9361985400116.000250000631, 2, 4, 610.0002500注：表中模數(shù)和分度圓直徑僅列出了第一系列的較常用數(shù)據(jù)。括號(hào)內(nèi)的數(shù)字盡可能不用。4.中心距a蝸桿傳動(dòng)中，當(dāng)蝸桿節(jié)圓與蝸輪分度圓重合時(shí)稱為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，其中心距為： （2-3）規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中心距為40、50、63、80、100、125、160、（180）、200、（225）、250、（

14、280）、315、（355）、400、（450）、500。在蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)中心距應(yīng)按上述標(biāo)準(zhǔn)圓整。2.2 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算表2-3 阿基米德蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算名稱計(jì)算公式蝸 桿蝸 輪齒頂高和齒根高h(yuǎn)a1= ha2 = m， hf1= hf2=1.2 m分度圓直徑d1= mqd2= mz2齒頂圓直徑da1= m(q+2)da2= m(z2+2)齒根圓直徑df1= m(q2.4)df2= m(z22.4)頂隙C = 0.2 m蝸桿軸向齒距 蝸輪端面齒距Pa1= pt2=m蝸桿分度圓導(dǎo)程角蝸輪分度圓螺旋角中心距a蝸桿螺紋部分長度蝸輪齒頂圓弧半徑z1=1、2, L（110.06z2）mz1=

15、3、4, L(12.5+0.09z2) m蝸輪外圓直徑z1=1, de2da2+2 mz1=2、3, de2da2+1.5 mz1=46, de2da2+ m蝸輪輪緣寬度z1=1、2 b0.75da1z1=46, b0.67 da1第三章 蝸輪傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、材料和結(jié)構(gòu)3.1 蝸桿傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.齒面相對滑動(dòng)速度vs蝸桿傳動(dòng)中蝸桿的螺旋面和蝸輪齒面之間有較大的相對滑動(dòng)。滑動(dòng)速度vs沿蝸桿螺旋線的切線方向。如圖7-7所示，v1為蝸桿的圓周速度，v2為蝸輪的圓周速度，作速度三角形得：較大的滑動(dòng)速度vs，對齒面的潤滑情況、齒面的失效形式及傳動(dòng)效率都有很大的影響,其概略值如圖3-

16、1所示。圖3-1蝸桿傳動(dòng)滑動(dòng)速度2.輪齒的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則蝸桿傳動(dòng)的失效形式與齒輪傳動(dòng)相似，有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損和膠合等，但由于蝸桿、蝸輪的齒廓間相對滑動(dòng)速度較大、發(fā)熱量大而效率低，因此傳動(dòng)的主要失效形式為膠合、磨損和點(diǎn)蝕。由于蝸桿的齒是連續(xù)的螺旋線，且蝸桿的強(qiáng)度高于蝸輪，因而失效多發(fā)生在蝸輪輪齒上。在閉式傳動(dòng)中，蝸輪的主要失效形式是膠合與點(diǎn)蝕；在開式傳動(dòng)中，主要失效形式是磨損。綜上所述，蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：閉式蝸桿傳動(dòng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，為避免發(fā)生膠合失效還必須作熱平衡計(jì)算；對開式蝸桿傳動(dòng)通常只需按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，閉式蝸桿傳動(dòng)，當(dāng)載荷

17、平穩(wěn)無沖擊時(shí)，蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度不足而失效的情況多發(fā)生于齒數(shù)z2 >80100時(shí)，所以在齒數(shù)少于以上數(shù)值時(shí)，彎曲強(qiáng)度校核可不考慮。圖3-2滑動(dòng)速度vs的概略值3.2 蝸桿、蝸輪的材料和結(jié)構(gòu)1.蝸桿、蝸輪的材料選擇根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式可知，蝸桿和蝸輪材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是要具有良好的減摩性、耐磨性和抗膠合能力。蝸桿一般用碳鋼或合金鋼制造。對高速重載傳動(dòng)常用15Cr、20Cr、20CrMnTi等，經(jīng)滲碳淬火，表面硬度5662HRC,須經(jīng)磨削。對中速中載傳動(dòng)，蝸桿材料可用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火，表面硬度4555HRC，須要磨削。對速度不高，載荷不大的蝸桿，

18、材料可用45鋼調(diào)質(zhì)或正火處理，調(diào)質(zhì)硬度220270HBS。蝸輪材料可參考相對滑動(dòng)速度vs來選擇。鑄造錫青銅抗膠合性、耐磨性好，易加工，允許的滑動(dòng)速度vs高，但強(qiáng)度較低，價(jià)格較貴。一般ZCuSn10P1允許滑動(dòng)速度可25m/s, ZCuSn5Pb5Zn5常用于vs<12m/s的場合。鑄造鋁青銅，如ZCuAl10Fe3,其減磨性和抗膠合性比錫青銅差，但強(qiáng)度高，價(jià)格便宜，一般用于vs4m/s的傳動(dòng)?；诣T鐵（HT150、HT200），用于vs2m/s的低速輕載傳動(dòng)中。2.蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)a） b）圖3-3蝸桿軸結(jié)構(gòu)蝸桿常和軸做成一體，稱為蝸桿軸，如圖3-3所示（只有df /d 1.7時(shí)才采用蝸桿

19、齒圈套裝在軸上的型式）。車制蝸桿需有退刀槽，d=df (24)mm，故剛性較差（圖a）；銑削蝸桿無退刀槽時(shí)d可大于df (圖b)，剛性較好。 a) b) c) d) 圖3-4 蝸輪結(jié)構(gòu)蝸輪結(jié)構(gòu)分為整體式和組合式兩種，如圖3-4所示。圖a)所示的整體式蝸輪用于鑄鐵蝸輪及直徑小于100mm的青銅蝸輪。圖b)、c)、d)均為組合式結(jié)構(gòu)，其中圖b）為齒圈式蝸輪，輪芯用鑄鐵或鑄鋼制造，齒圈用青銅材料，兩者采用過盈配合（H7/s6或H7/r6），并沿配合面安裝46個(gè)緊定螺釘，該結(jié)構(gòu)用于中等尺寸而且工作溫度變化較小的場合。圖c）為螺栓式蝸輪，齒圈和輪芯用普通螺栓或鉸制孔螺栓連接，常用于尺寸較大的蝸輪。圖d）

20、為鑲鑄式蝸輪，將青銅輪緣鑄在鑄鐵輪芯上然后切齒，適用于中等尺寸批量生產(chǎn)的蝸輪。第四章 蝸輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算4.1蝸桿傳動(dòng)的受力分析圖4-1 蝸桿傳動(dòng)受力分析蝸桿傳動(dòng)受力分析與斜齒圓柱齒輪的受力分析相似，齒面上的法向力Fn可分解為三個(gè)相互垂直的分力：圓周力Ft 、軸向力Fa、徑向力Fr ，如圖4-1所示。蝸桿為主動(dòng)件，軸向力Fa1的方向由左、右手定則確定。圖4-1為右旋蝸桿，用右手四指指向蝸桿轉(zhuǎn)向，拇指所指方向就是軸向力Fa1的方向。圓周力Ft1與主動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)向相反；徑向力Fr1指向蝸桿中心。蝸輪受力方向，由Ft1與Fa2、Fa1與Ft2、Fr1與Fr2的作用力與反作用力關(guān)系確定（圖4-1）。各力的

21、大小可按下式計(jì)算： N （4-1） N (4-2) N (4-3) Nmm (4-4)式中：T1、T2分別為作用在蝸桿和蝸輪上的轉(zhuǎn)矩，為蝸桿傳動(dòng)的總效率。4.2 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算與斜齒輪相似，以赫茲公式為計(jì)算基礎(chǔ)，按節(jié)點(diǎn)處的嚙合條件計(jì)算齒面接觸應(yīng)力，可推出對鋼制蝸桿與青銅蝸輪或鑄鐵蝸輪校核公式如下： （4-5）設(shè)計(jì)公式為： （4-6）式中：T2為蝸輪軸的轉(zhuǎn)矩，Nmm；K為載荷系數(shù)K=11.5,當(dāng)載荷平穩(wěn)相對滑動(dòng)速度較小時(shí)（vS < 3m/s）取較小值，反之取較大值，嚴(yán)重沖擊時(shí)取K=1.5；H 蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力，MPa。當(dāng)蝸輪材料為錫青銅（b<3

22、00MPa）時(shí)，其主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕,H=ZN 0H。0H為蝸輪材料的基本許用接觸應(yīng)力,如表7-4所示；ZN為壽命系數(shù)，N為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，N=60n2Lh，n2為蝸輪轉(zhuǎn)速(r/min) ,Lh為工作壽命（h）；N >25×107時(shí)應(yīng)取N=25×107,時(shí)應(yīng)取。當(dāng)蝸輪的材料為鋁青銅或鑄鐵（b>300MPa）時(shí)，蝸輪的主要失效形式為膠合，許用應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)無關(guān)其值如表4-1所示。表4-1 錫青銅蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力0H (N=107) MPa蝸輪材料鑄造方法適用的滑動(dòng)速度vSm/s蝸桿齒面硬度350HB>45HRCZCuSn10P1砂 型金屬型122

23、5180200200220ZCuSn5Pb5Zn5砂 型金屬型1012110135125150 表4-2鑄鋁青銅及鑄鐵蝸輪的許用接觸應(yīng)力H MPa蝸輪材料蝸桿材料滑動(dòng)速度vS（m/s）0.5123468ZCuAl10Fe3淬火鋼25023021018016012090HT150；HT200滲碳鋼13011590HT150調(diào)質(zhì)鋼11090704.3 蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由于蝸輪輪齒的齒形比較復(fù)雜，要精確計(jì)算輪齒的彎曲應(yīng)力比較困難，通常近似地將蝸輪看作斜齒輪按圓柱齒輪彎曲強(qiáng)度公式來計(jì)算，化簡后齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式為： （4-7） 設(shè)計(jì)公式為： （4-8） 式中：YF2 蝸輪的齒形系數(shù)，

24、按蝸輪的實(shí)有齒數(shù)Z2查表7-6；F 蝸輪材料的許用彎曲應(yīng)力，F(xiàn)=YN 0F 。0F為蝸輪材料的基本許用彎曲應(yīng)力，如表7-7所示。YN為壽命系數(shù)，N = 60N2Lh。當(dāng)N > 25×107時(shí)，取N =25×107，當(dāng)N <105時(shí)，取N=105。第五章 蝸輪傳動(dòng)的效率、潤滑和熱平衡計(jì)算5.1蝸桿傳動(dòng)的效率閉式蝸桿傳動(dòng)的總效率包括：嚙合效率1、攪油效率2和軸承效率3，即： （5-1）嚙合效率1是總效率的主要部分，蝸桿為主動(dòng)件時(shí)嚙合效率按螺旋傳動(dòng)公式求出： 通常取230.950.97,故有： （5-2）式中：為蝸桿螺旋升角（導(dǎo)程角）；為當(dāng)量摩擦角，=arctan f

25、v其值如表5-1所示。 在初步計(jì)算時(shí)，蝸桿的傳動(dòng)效率可近似取下列數(shù)值：閉式傳動(dòng)：z112460.70.750.750.820.820.920.860.95開式傳動(dòng)：z11、2 ；0.600.70。5.2 蝸桿傳動(dòng)的潤滑潤滑對蝸桿傳動(dòng)特別重要，因?yàn)闈櫥涣紩r(shí)，蝸桿傳動(dòng)的效率將顯著降低，并會(huì)導(dǎo)致劇烈的磨損和膠合。通常采用粘度較大的潤滑油，為提高其抗膠合能力，可加入油性添加劑以提高油膜的剛度，但青銅蝸輪不允許采用活性大的油性添加劑，以免被腐蝕。閉式蝸桿傳動(dòng)的潤滑油粘度和潤滑方法可參考表5-2選擇。開式傳動(dòng)則采用粘度較高的齒輪油或潤滑脂進(jìn)行潤滑。閉式蝸桿傳動(dòng)用油池潤滑，在vS5m/s時(shí)常采用蝸桿下置式

26、，浸油深度約為一個(gè)齒高，但油面不得超過蝸桿軸承的最低滾動(dòng)體中心，如圖7-12a、b）所示；vS >5m/s時(shí)常用上置式（圖5-1c），油面允許達(dá)到蝸輪半徑1/3處。表5-1當(dāng)量摩擦系數(shù)fv和當(dāng)量摩擦角v蝸輪材料錫青銅鋁青銅灰鑄鐵蝸桿齒面硬度45HRC<45HRC45HRC45HRC<45HRC滑動(dòng)速度vs (m/s)fvvfvvfvvfvvfvv0.010.1106º170.1206º510.18010º120.01810º120.19010º450.050.0905º090.1005º430.1407&#

27、186;580.1407º580.1609º050.100.0804º340.0905º090.1307º240.1307º240.1407º580.250.0653º430.0754º170.1005º430.1005º430.1206º510.500.0553º090.0653º430.0905º090.0905º090.1005º431.000.0452º350.0553º090.0704º

28、000.0704º000.0905º091.500.0402º170.0502º520.0653º430.0653º430.0804º342.000.0352º000.0452º350.0553º090.0553º090.0704º002.500.0301º430.0402º170.0502º523.000.0281º360.0352º000.0452º354.000.0241º220.0311º

29、470.0402º175.000.0221º160.0291º400.0352º008.000.0181º020.0261º290.0301º4310.00.0160º550.0241º2215.00.0140º480.0201º0924.00.0130º45注：對于硬度45HRC的蝸桿，v值系指Ra< 0.321.25m，經(jīng)跑合并充分潤滑的情況。表5-2蝸桿傳動(dòng)的潤滑油粘度及潤滑方法滑動(dòng)速度vS (m/s)<1<2.5<5>510>115

30、>125>25工 作 條 件重載重載中載運(yùn)動(dòng)粘度40 (mm2/s)100068032022015010068潤 滑 方 法浸 油浸油或噴油噴油潤滑，油壓（MPa）0.070.20.35.3 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)效率低，發(fā)熱量大，若產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散逸，將使油溫升高，油粘度下降，油膜破壞，磨損加劇，甚至產(chǎn)生膠合破壞。因此對連續(xù)工作的蝸桿傳動(dòng)應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算。在單位時(shí)間內(nèi)，蝸桿傳動(dòng)由于摩擦損耗產(chǎn)生的熱量為： W式中：P1 蝸桿傳動(dòng)的輸入功率（KW）； 蝸桿傳動(dòng)的效率。自然冷卻時(shí)單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)箱體外壁散逸到周圍空氣中的熱量為： W式中：KS為散熱系數(shù)，可取Ks=(817)W/m2，通風(fēng)良好時(shí)取大值；A為散熱面積（m2）；t1為箱體內(nèi)的油溫，一般取許用油溫t1=6080，最高不超過90；t0為周圍空氣的溫度，通常取t0=20。按熱平衡條件Q1= Q2，可得工作條件下的油溫為： （5-3）a） b) c)圖5-1蝸桿傳動(dòng)的散熱方法若工作溫度超過許用溫度，可采用下列措施：