蝸輪蝸桿測繪、設(shè)計計算及圖紙標(biāo)注

1、蝸輪蝸桿的測繪一、蝸輪、蝸桿齒輪的功用與結(jié)構(gòu)蝸輪、蝸桿的功用主耍用丁傳遞交錯軸間運動和動力，通常，軸交角Z=90° o其優(yōu)點是傳動 比大，工作較平穩(wěn)，噪聲低，結(jié)構(gòu)緊湊，可以11鎖；缺點是當(dāng)蝸桿頭數(shù)較少時，傳動效率低，常需 耍采用貴重的減摩有色金屬材料，制造成本高。蝸輪是回轉(zhuǎn)形零件，蝸輪的結(jié)構(gòu)特點和齒輪基本相似，ft徑一般大丁度，通常由外圓柱而、 內(nèi)環(huán)而、內(nèi)孔、鍵槽（花鍵槽）、輪齒、齒椚等組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，齒輪上常常還有輪緣、 輪轂、腹板（孔板）、輪輻等結(jié)構(gòu)。按結(jié)構(gòu)不同蝸輪可分為實心式、腹板式、孔板式、輪輻式等多種 型式。蝸桿的結(jié)構(gòu)和軸相似，其結(jié)構(gòu)特點是長度一般大丁怕徑，通常由

2、外圓柱而、圓錐面、螺紋及階 梯端面等所組成。蝸桿上嚙合部分的輪齒呈螺旋狀，有單頭和多頭之分，單頭蝸桿的IH鎖性能好、 易加工，但傳動效率低。由于圓柱蝸桿工藝性好，尤其是阿基米徳圓桿蝸桿，因此，圓柱蝸桿獲得了廣泛應(yīng)用。二、普通圓柱蝸輪.蝸桿的測繪步驟蝸輪、蝸桿的測繪比較復(fù)雜，要想獲得準(zhǔn)確的測繪數(shù)據(jù)，就必須具備較全面的蝸桿傳動方面的 知識。同時應(yīng)合理選擇測量工具及必要的檢測儀器，掌握正確的測斌方法，并對所測竄的數(shù)擁進(jìn)行 合理的分析處理，提出接近或替代原設(shè)計的方案，肖接為生產(chǎn)服務(wù)。測繪蝸輪、蝸桿時，主要是確定蝸桿軸向模數(shù)ma （即蝸輪端而模數(shù)3），蝸桿的H彳仝系數(shù)q和 導(dǎo)程角Y （即蝸輪的螺旋角B）

3、。下面以普通圓柱蝸輪蝸桿測繪為例，說明標(biāo)準(zhǔn)蝸輪蝸桿的基本測繪步 驟。1. 首先對要測繪的蝸輪、蝸桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)和工藝分析。2. 価出蝸輪、蝸桿的結(jié)構(gòu)草圖和必須的參數(shù)表，并畫出所需標(biāo)注尺寸的尺寸界線及尺寸線。3. 數(shù)岀蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2。4. 測眩出蝸桿齒頂圓血徑山、蝸輪喉徑氐和蝸輪齒頂外圓氏徑dae。5. 在箱體上測暈出中心距氛6. 確定蝸桿軸向模數(shù)ig （即渦輪端而模數(shù)mJ7. 確定蝸桿的導(dǎo)程角Y （蝸輪的螺旋角B）,并判定Y及B的方向。根據(jù)計算公式 tg Y = Ziina / du因山=41-21114則Y = tg 1 z皿 / （gJmJ8確定蝸桿宜徑系數(shù)q根據(jù)計算公式q = 4

4、/叫或q = Z1/tg Y計算出q值，且應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)系列選取與其相近的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。9. 根據(jù)計算公式,計算出其它各基本尺寸,如齒根圓直徑如、如,齒頂高h(yuǎn).i、hf,齒根高加、 hf2 等。10. 所得尺、J必須與實測中心距a核劉，且符合計算公式：a = ma/ 2 （葉z?）11. 測量其它各部分尺寸,如轂孔直徑、鍵槽尺寸等。12. 根抑使用耍求，確定蝸輪、蝸桿的梢度，一般為7-9級。13. 用類比法或査資料確定配合處的尺寸公差和形位公差。14. 用粗糙度量塊對比或根據(jù)各部分的配合性質(zhì)確定表而粗糙度。15. 尺寸結(jié)構(gòu)核對無誤后，繪制零件圖。三、普通圓柱蝸桿、蝸輪的測繪1. 幾何參數(shù)的測量（1）蝸桿

5、頭數(shù)Zi （齒數(shù)）、蝸輪齒數(shù)Z?目測確定Z1，并數(shù)岀富。（2）蝸桿齒頂圓及蝸輪喉圓直徑g, da：可用高椿度游標(biāo)卡尺或分尺血接測最，用游標(biāo)卡尺測最蝸輪喉圓市徑da：的方法如圖8-16所 示。測最時，可在三、四個不同直徑位置上進(jìn)行，取其中的最大值。半蝸輪齒數(shù)為偶數(shù)時，齒頂圓 d徑就是將卡尺的讀數(shù)減去兩端量塊高度之和，當(dāng)蝸輪的齒數(shù)為奇數(shù)時，可按圓柱齒輪奇數(shù)齒所介 紹的方法進(jìn)行。（3）蝸桿齒高h(yuǎn)i蝸桿齒高h(yuǎn)l可按以下方法測最： 用高精度游標(biāo)卡尺的深度尺或其他深度測最工具鬥接測最蝸桿齒高，如圖817所示。圖8-16蝸輪喉圓口徑df的測最 用游標(biāo)卡尺測屆蝸桿的齒頂圓仃徑df 和蝸桿齒根圓血徑dfi

6、9;,并按下式計算：1 2（4）蝸桿軸向齒距A '測帚:蝸桿軸向齒距Pz '可以用氏尺或游標(biāo) 卡尺在蝸桿的齒頂圓柱上沿軸向H接測帚，如圖 818所示。為了精確起見,最好多跨幾個軸向齒距, 然后將所測得的數(shù)除以跨齒數(shù)，就是蝸桿的軸向齒 距。（5）蝸桿齒形角Q圖8-17蝸桿齒高h(yuǎn)i的測量蝸桿齒形角可用角度尺或齒形樣板蝸桿的軸向剖面和法向剖面內(nèi)測最，將兩個剖面的數(shù)值 都記錄下來，作確定參數(shù)時的參考。也可以用不同齒形角的蝸輪滾刀插入齒部作比較來判斷。(6) 蝸桿副中心距a '蝸桿副中心距的測量對蝸桿傳動嚙合參數(shù)的確定以及對校核所泄參數(shù)的疋確性都是很巫要的。 因此，應(yīng)該仔細(xì)測磺，

7、力求粘確。需耍注意的是：只有當(dāng)根據(jù)測繪的兒何參數(shù)所計算岀來的中心距 與實測的中心距"相一致時，才能保證蝸桿傳動的止確嚙合。測量中心距時，可利用設(shè)備原有的蝸桿和蝸輪軸，清洗后巫新裝配進(jìn)行測量。測暈時，首先耍測量這些軸的本身尺寸(DI，Di)與形位公差,以便作為修正測量結(jié)果的參考。常用的測量方法有：用高轎度游標(biāo)卡尺或分尺，測出兩軸外側(cè) 離I/,如圖819所示，并按下式計算中心距：2用內(nèi)徑r分尺測出兩軸內(nèi)側(cè)間的距離M, 820所示，并按下式計算中心距。a*= M* +D'】+D；2當(dāng)中心距不大，用上述方法測最有閑難時,間的距可用圖8-2C測蝸桿蝸輪軸內(nèi)側(cè)間的距離L'量塊測量

8、兩軸內(nèi)側(cè)間的距離K',如圖8-21所示,并按下式計算中心距。2在劃線平臺上測出L1!及L2,如圖822所示,再分別測出蝸桿、蝸輪軸徑D,D2,并按下式計算中心距：1 - 2 22. 基本參數(shù)的確定(1) 蝸桿齒面齒形的判別圖8-21用量塊測量兩軸內(nèi)側(cè)間的距離圖8-22在平臺上測第輪綱桿軸線間的距離普通圓柱蝸桿根據(jù)齒面齒廉Illi線的不同 分為阿基米徳蝸桿(ZA)、法向H廉蝸桿(ZN)、 漸開線蝸桿(ZI)和錐面包絡(luò)蝸桿(ZK)等四種。測童時以自卿樣板進(jìn)行試配。 當(dāng)蝸桿軸向齒形是H線齒廓時，該蝸桿為阿基米徳蝸桿。 當(dāng)蝸桿法向齒形是肖線齒廓時，該蝸桿為法向直廓蝸桿傳動。 當(dāng)蝸桿在某一基圓柱

9、的切而上剖切齒形是杠線齒廓時，該蝸桿為漸開線蝸桿傳動。 當(dāng)以何廓樣板試配的過程中與上述三種類型不符，蝸桿軸向或法向齒廓也不呈中凹，就應(yīng)該 考慮是否屈丁錐面包絡(luò)蝸桿。在缺乏條件的情況下測繪，耍準(zhǔn)確判斷蝸桿齒形是很困難的，所以對耍求保證傳動粘:度的蝸桿 副的更換，建議采用成對更換的方法。（2）模數(shù)確定蝸桿的模數(shù)有四種方法。 可根據(jù)測最的蝸桿軸向齒距p?査表82來確定， 根據(jù)計算公式h = 2.2ma,則表82蝸桿軸向齒距內(nèi)、模數(shù)m和齒距對照表Pz /nunm/mmp2 /nunm/mm3.142115.8705.0533.1751.01115.9505.0803.3251.05817.4605.5

10、593.6271.15518.85063.9901.2"19.0506.0644.4331.11119.95063504.7121.50020.6406.5694.7631.51621.99074.9871>8822.2207.0745.7001.81422.8007.2576.283223.8107.5806.3502.02125.13086.6502.11625.4008.0857.2542.30926.5008.4677.8542.50026.9908.5907.9382.52728.27097.9802.54028.5809.0958.8562.82229.0209.2

11、369.425330.1609.0619.5253.03231.420109.9753.n>31.75010.106113.50031.92010.15911.1103.53733.34010.61211.4003.62534.93011.11712.570435.47011.28912.7004.04336.51011.62213.3004.23337.7001214.1404.50038.10012.12714.2904.54839.90012.70015.710541.27013.138如圖8"所示,用游標(biāo)卡尺的深度尺或其他測量工具直接量得h,則uh即可算出。 根據(jù)計算公

12、式g = mt（Z2+2）,則l】h = 1兒=弋z2 + 2 如圖818所示，用鋼Fi尺測雖蝸桿的軸向齒距Pz，根據(jù)計算公式Pz= ma H ,則m.=Tt以上四種方法求出的nia，均應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列選取與其相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。如果計算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)不相符，那么這個蝸輪可能是變位的蝸輪，需要進(jìn)一步確定變位系 數(shù)兀2。（3）壓力角a國家標(biāo)準(zhǔn)對普通圓柱蝸桿的壓力角規(guī)定為：阿基米徳蝸桿軸向壓力角取標(biāo)準(zhǔn)值心=20° ,法向 直廓蝸桿、漸開線蝸桿、錐面包絡(luò)蝸桿的法向壓力角取標(biāo)準(zhǔn)值«n=20o（4）蝸桿分度圓直徑di為使蝸輪滾刀標(biāo)準(zhǔn)化，蝸桿K彳仝di值必須標(biāo)準(zhǔn)化，測繪時應(yīng)該注意這一點。

13、具體系列請參看有 關(guān)手冊。（5）齒頂高系數(shù)九水、頂隙系數(shù)c*在測得全齒高和模數(shù)叫后，一般可先試取齒頂鳥系數(shù)叱=1,頂隙系數(shù)c* =0.2,按公 式h】=2時叫+c*i%核算所得數(shù)值。如果，說明齒頂高系數(shù) 時和頂隙系數(shù)J取值不正確, 應(yīng)當(dāng)重新確定。我國規(guī)定ha* = l,導(dǎo)程角Y>30°時，為滿足高速重載傳動的需耍，可采用短齒制，取1】,廣= 0.8。對漸開線蝸桿、蝸輪可分別取為hal* = l, h*=2cosY-lo為保證蝸輪滾刀的壽命，c*值可能大T0.2,某些恃殊傳動耍求c*值小T 0.2,因此國家標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定c*=0.2,但還可在0.15T.35之間取值。重新選取時和L后

14、,再用hi的計算公式核算,直到測得的值與計算值加相符,即可最后 確定ha*和"國家標(biāo)準(zhǔn)對普通圓柱蝸桿的床力角規(guī)定為：阿基米徳蝸桿軸向丿E力角取標(biāo)準(zhǔn)值心=20。， 法向肖廓蝸桿、漸開線蝸桿、錐面包絡(luò)蝸桿的法向壓力角取標(biāo)準(zhǔn)值an=20o（4）蝸桿分度圓直徑di為使蝸輪滾刀標(biāo)準(zhǔn)化，蝸桿血徑山值必須標(biāo)準(zhǔn)化，測繪時應(yīng)該注意這點。具體系列請 參看有關(guān)手冊。（5）齒頂高系數(shù)ha仁 頂隙系數(shù)少在測得全齒高1"和模數(shù)mJ后，一般可先試取齒頂疝系數(shù)ha* = l,頂隙系數(shù)c* =0.2, 按公式hi=2 ha*ma+c*ma核算所得數(shù)值。如果hiHhi',說明齒頂高系數(shù)肌*和頂隙系數(shù)L

15、収值 不正確，應(yīng)當(dāng)重新確定。我國規(guī)定ha* = l,導(dǎo)程角丫 >30°時，為滿足高速重載傳動的需要，可采用短齒制，取 hai*=0.8o對漸開線蝸桿、蝸輪可分別取為hai* = l, ha2*=2cos Y-lo為保證蝸輪滾刀的壽命，C*值可能大T-0.2,茱些特殊傳動耍求L值小T-0.2,因此國 家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定c*=0.2,但還可在0.157）.35之間取值。雨新選取h嚴(yán)和少后，再用hi的計算公式核算，苴到測得的值與計算值hi相符，即可 最后確定h.*和C*135蝸輪蝸桿設(shè)計計算1、選擇材料由J：蝸桿傳動功率較小,速度較小，故蝸桿用45鋼:因需要效率高,耐磨性較高,故蝸桿螺旋齒面

16、 要求淬火，碩度為4555HRC。渦輪用鑄錫磷青銅ZCuSnlOPl,金屈模鑄造。由渦輪尺寸較小，開采用整體澆鑄式。2、按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計3、根據(jù)開式蝸桿傳動設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。 傳動中心距：（1）確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩7；按Z】 = 2估取效率 =0.8，則7> 9.55 x 10° 空=9.55 x 10?？?9.55 x 10° ° 黒* = 217.59N 加'心nji30%5（2）確定載荷系數(shù)K因為工作我荷不穩(wěn)定，取我荷不均系數(shù)忑=1.3：由機械設(shè)計（西北工業(yè)大學(xué)編）表115選取使用系數(shù)K

17、a = 1.15；由J轉(zhuǎn)速不高，沖擊不人，可取動載系數(shù)Kv = 1.05：則： K=KaKrK、= 1.15x13x1.05= 1.5698（3）確定彈性彫響系數(shù)Zg曲鑄錫磷青銅ZCuSnlOPl渦輪與45鋼蝸村湘配，IRZA； = 160MPd?。?）確迄接觸系數(shù)Zp先假設(shè)蝸桿分度圓直徑/和傳動中心距d的比值血=0.35,從圖1118知Zp=2.9a（5）確定許用接觸應(yīng)力0訂根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSnlOPb金屈模鑄造，蝸桿螺旋齒而破度人45HRC,可以從表117中差得渦輪的某木許用應(yīng)力匕j = 268MPa。壽命系數(shù)khnl.SxlO7 = °9292應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60

18、 jn2 厶=60 x 1 x 帶 x 10000 = 1.8xl07107則 0 = Khn 0 = 0-9292 x 268 = 249MFu（6）計算中心距a>3 1.5698x217.59xf160x2,9>| =10.5894 VI 249 丿考慮制作工藝性,將中心距a取為40mm >10.5894 mm根據(jù)表112中心即a為40mm ,取加=1,蝸桿分度惻直徑d. = 18/n/zi a這時i= =0.45, a 40從圖1118中可查接觸系數(shù)Z； = 2.60 ；由J：Z；vZq,因此以上計算結(jié)果可用。4、蝸桿渦輪的主要參數(shù)和幾何尺寸（1）蝸桿軸向齒距 P, =

19、 nm = 3.14x 2= 6.28/77/?/ ； 貢徑系數(shù)q = 11.2；齒頂圓直徑dal =+ 2hal = 22.4+ 2x2= 26.4mm:齒根惻貢徑d八=< -2htl = 22.4- 2x1.2x2= 17.6加加:分度関導(dǎo)程角z = 10°07,29M：蝸桿軸向齒厚 5, = 7DH = x 3.14x 2= 3.147?： 2 2蝸桿齒寬 * >11 + 0.06Z, =11+ 0.06x 29 = 12.74mm（2）渦輪渦輪齒數(shù)乙= 29；變位系數(shù)x,=-0.1：72915-14 5驗算傳動比r = =14.5,這時傳動比誤差為=3%,允許:&

20、#169;215渦輪分度圓直徑（1.=加乙= 2x29= 58”: 渦輪喉圓直徑 dal = < + 2hal = 58+ 2x2= 62mm ；渦輪齒根圓直徑 df2 =d2- 2hfl = 58- 2xl.2x2=53.2/nm:渦輪咽喉母圓半徑 Q = a= 40-|x62= 9/ww；5、校核齒根彎曲強度1.53K7； y r 乙29當(dāng)量齒數(shù)廠硏=（心10。07,29”）廣29® 根據(jù)S = 29.51,從圖1119中可知齒形系數(shù);“ = 2.7 :螺旋角系數(shù)乙亠希器=0.9279； 許用彎曲應(yīng)力 4=0f Kfn從表118中差得fZCuSnlQP制造的渦輪的皋本許用彎曲臧力b=56MPa。壽命系數(shù)Kf廠=J 1<)6 7 = 0.7253VlSxlO7=56x 0.7253M% = 40.6168MPd1.5