蝸桿傳動108學習教案

1、會計學1蝸桿傳動蝸桿傳動108第一頁，共33頁。d20圖圖11-4 阿基米德阿基米德( j m d)圓柱圓柱(ZA)蝸桿蝸桿20d圖圖11-5 法向直廓圓柱法向直廓圓柱(yunzh)(ZN)蝸桿蝸桿蝸桿包括蝸桿包括阿基米德圓柱蝸桿阿基米德圓柱蝸桿(ZA蝸桿蝸桿)、法向直廓圓柱蝸桿、法向直廓圓柱蝸桿(ZN蝸桿蝸桿)、漸開線圓漸開線圓柱蝸桿柱蝸桿(ZI蝸桿蝸桿)、錐面包絡(luò)圓柱蝸桿、錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(ZK蝸桿蝸桿)、圓弧圓柱、圓弧圓柱(ZC)蝸桿與環(huán)面蝸桿蝸桿與環(huán)面蝸桿等。等。(1) 阿基米德圓柱阿基米德圓柱(ZA)蝸桿蝸桿(2) 法向直廓圓柱法向直廓圓柱(ZN)蝸桿蝸桿1. 圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳

2、動第2頁/共33頁第二頁，共33頁。d圖圖11-6 漸開線圓柱漸開線圓柱(yunzh)(ZI)蝸桿蝸桿d圖圖11-7 錐面包絡(luò)錐面包絡(luò)(bo lu)圓柱圓柱(ZK)蝸桿蝸桿 蝸桿包括阿基米德圓柱蝸桿蝸桿包括阿基米德圓柱蝸桿(ZA蝸桿蝸桿)、法向直廓圓柱蝸桿、法向直廓圓柱蝸桿(ZN蝸桿蝸桿)、漸開線圓漸開線圓柱蝸桿柱蝸桿(ZI蝸桿蝸桿)、錐面包絡(luò)圓柱蝸桿、錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(ZK蝸桿蝸桿)、圓弧圓柱、圓弧圓柱(ZC)蝸桿與環(huán)面蝸桿等。蝸桿與環(huán)面蝸桿等。(3) 漸開線圓柱漸開線圓柱(ZI)蝸桿蝸桿(4) 錐面包絡(luò)圓柱錐面包絡(luò)圓柱(ZK)蝸桿蝸桿1. 圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動第3頁/共33頁第三頁，共

3、33頁。圖圖11-8 圓弧圓柱圓弧圓柱(yunzh)(ZC)蝸蝸桿傳動桿傳動圖圖11-7 環(huán)面蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動(5) 圓弧圓柱圓弧圓柱(yunzh)(ZC)蝸桿蝸桿2. 環(huán)面包絡(luò)圓柱環(huán)面包絡(luò)圓柱(ZK)蝸桿蝸桿1. 圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動3. 圓錐蝸桿傳動圓錐蝸桿傳動 圖圖11-3 圓錐蝸桿傳動圓錐蝸桿傳動 第4頁/共33頁第四頁，共33頁。df1d0b1dda1D0d0cLCn1CnCn1010Rf2dd3L1abd5d2da2de2d4xyb22第5頁/共33頁第五頁，共33頁。d2da2de2df2b2中間截面中間截面R2d1da1d2df1pa1b1圖圖11-13 普通普通(pt

4、ng)圓柱蝸桿圓柱蝸桿傳動傳動 (1) 模數(shù)模數(shù)m和壓力角和壓力角ZA蝸桿與蝸輪嚙合傳動蝸桿與蝸輪嚙合傳動(chundng)時，在中間截面上，蝸桿的軸向時，在中間截面上，蝸桿的軸向模數(shù)模數(shù)ma1、軸向壓力角、軸向壓力角al分別等于蝸輪的端面模數(shù)分別等于蝸輪的端面模數(shù)mt2、端面壓力角、端面壓力角t2，即，即ma1mt2m，alt220。 第6頁/共33頁第六頁，共33頁。tan pz1/(d1)z1pa1/(d1)z1m/d1，定義，定義 z1/tan 為蝸桿的直徑系數(shù)為蝸桿的直徑系數(shù)(xsh)，用用 q 表示，即表示，即qz1/tan。于是，蝸桿的分度圓直徑。于是，蝸桿的分度圓直徑 d1為為

5、df1d0b1d1da1) 111()tan/(111mqmzd(2) 蝸桿分度圓直徑蝸桿分度圓直徑(zhjng)d1d1pa1pz1第7頁/共33頁第七頁，共33頁。(3) 蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1由于由于(yuy)蝸桿的齒數(shù)蝸桿的齒數(shù) z1 較少，較少，z1 通常取通常取1，2，4。蝸輪的齒數(shù)蝸輪的齒數(shù) z2 =iz1，通常取，通常取2880，所以，蝸桿與蝸輪傳動的傳動，所以，蝸桿與蝸輪傳動的傳動比比 in1/n2z2/ z1 較大，通常在較大，通常在2880之內(nèi)。之內(nèi)。 d1pa1pz1df1d0b1d1da1第8頁/共33頁第八頁，共33頁。(4) 導(dǎo)程角導(dǎo)程角d1pa1pz1由于由于ta

6、n pz1/(d1)z1pa1/(d1)z1m/d1，所以，所以(suy)導(dǎo)程角導(dǎo)程角 可計算?？捎嬎恪?5) 傳動比傳動比ii = n1/ n2= z2/ z1df1d0b1d1da1第9頁/共33頁第九頁，共33頁。)411(2/ )(221zqmrra1. 普通普通(ptng)蝸桿傳動的主要參數(shù)及選蝸桿傳動的主要參數(shù)及選擇擇表表11-2 圓柱圓柱(yunzh)蝸桿傳動的基本參數(shù)蝸桿傳動的基本參數(shù)(摘自摘自GB/T 100851988) m/mmdl/mmz1qm2dl/mm3m/mmdl/mmz1qm2dl/mm33.1535.51,2,48.889277.8310901,2,4,699

7、 00056117.778555.6616011616 0004401,2,41064012.51121,2,48.9617 50071117.7512505501,2,4,6101 250161401,2,48.7535 840901182 250250115.62564 0006.3631,2,4,6102 500201601,2,4864 000112117.7784 445315115.75126 000第10頁/共33頁第十頁，共33頁。)411(2/ )(221zqmrra1. 普通普通(ptng)蝸桿傳動的主要參數(shù)蝸桿傳動的主要參數(shù)及選擇及選擇表表11-

8、2 圓柱圓柱(yunzh)蝸桿傳動的基本參數(shù)蝸桿傳動的基本參數(shù)(摘自摘自GB/T 100851988) m/mmdl/mmz1qm2dl/mm3m/mmdl/mmz1qm2dl/mm38801,2,4,6105 120252001,2,48125 000140117.58 960400116250 000第11頁/共33頁第十一頁，共33頁。2. 蝸桿傳動變位蝸桿傳動變位(bin wi)的特點的特點)511(2/ )(222mxzqmmxaa蝸桿傳動變位時，蝸桿無法變位（刀具蝸桿傳動變位時，蝸桿無法變位（刀具(doj)原因），蝸輪變位。原因），蝸輪變位。12O2中間截面中間截面ad2da2de

9、2df2b2中間截面中間截面R2第12頁/共33頁第十二頁，共33頁。表表10-3 普通圓柱蝸桿傳動的幾何普通圓柱蝸桿傳動的幾何(j h)尺寸關(guān)系尺寸關(guān)系 *ah1*ah名稱名稱蝸桿蝸桿蝸輪蝸輪中心距中心距aam(qz22x2)/2傳動比傳動比ii = z2/ z1模數(shù)模數(shù)m取標準值（表取標準值（表7-1）壓力角壓力角20齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)頂隙系數(shù)c*c*(0.150.3)，通常取，通常取c*0.2頭數(shù)與齒數(shù)頭數(shù)與齒數(shù)z1設(shè)計時確定設(shè)計時確定z2z2i z1分度圓直徑分度圓直徑dl取標準值（表取標準值（表7-1）蝸輪喉圓上蝸輪喉圓上d2d2m z2齒距齒距pa1pa1m pt2pt2

10、m 第13頁/共33頁第十三頁，共33頁。表表10-3 普通普通(ptng)圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸關(guān)系圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸關(guān)系 11/tandmzmhh*a1amxhh)(2*a2amchh)(*a1fmxchh)(2*a2f蝸桿導(dǎo)程蝸桿導(dǎo)程pzpzz1 pa1導(dǎo)程角導(dǎo)程角和螺旋和螺旋角角齒頂高齒頂高ha1ha2齒根高齒根高hf1hf2齒頂圓直徑齒頂圓直徑da1da1dl2ha1蝸輪喉圓上蝸輪喉圓上da2da2d22ha2齒根圓直徑齒根圓直徑df1df1dl2hf1蝸輪喉圓上蝸輪喉圓上df2df2d22hf2蝸輪齒根加工圓蝸輪齒根加工圓半徑半徑R2R2ada2/2蝸輪外圓直徑蝸輪外圓直徑de

11、2由表由表10-4確定確定 第14頁/共33頁第十四頁，共33頁。表表10-4 蝸輪寬度蝸輪寬度b2、外圓直徑、外圓直徑(zhjng)de2及蝸桿寬度及蝸桿寬度b1的關(guān)系的關(guān)系 z1蝸輪寬度蝸輪寬度b2外圓直徑外圓直徑de2蝸輪變位系數(shù)蝸輪變位系數(shù)x2蝸桿寬度蝸桿寬度b110.75 da1 da2+2m1.0(10.5+ z1)m0.5(8+0.06 z2)m0(11+0.06 z2)m2da2+1.5m0(11+0.06 z2)m(11+0.1 z2)m(12+0.1 z2)m40.67 da1da2+m1.0(10.5+ z1)m0.5(9.5+0.09 z2)m0(12.5+0.09 z

12、2)m0.5(12.5+0.1 z2)m1.0(13+0.1 z2)m第15頁/共33頁第十五頁，共33頁。(1) 蝸桿傳動的失效形式蝸桿傳動的失效形式蝸桿傳動的失效形式與齒輪的幾乎一樣，會出現(xiàn)齒面點蝕、膠合、磨損和齒根折斷等蝸桿傳動的失效形式與齒輪的幾乎一樣，會出現(xiàn)齒面點蝕、膠合、磨損和齒根折斷等。由于蝸輪材料。由于蝸輪材料(cilio)的硬度較蝸桿的低，所以失效常常發(fā)生在蝸輪輪齒上。的硬度較蝸桿的低，所以失效常常發(fā)生在蝸輪輪齒上。(2) 蝸桿傳動的設(shè)計準則蝸桿傳動的設(shè)計準則 蝸桿傳動的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的承載能力。閉式傳動中，通常是按齒面接蝸桿傳動的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的承載

13、能力。閉式傳動中，通常是按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度進行校核。開式傳動中，只需保證齒根彎曲疲觸疲勞強度進行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度進行校核。開式傳動中，只需保證齒根彎曲疲勞強度。此外，閉式蝸桿傳動，由于齒面摩擦溫升較大，還應(yīng)作熱平衡校核。勞強度。此外，閉式蝸桿傳動，由于齒面摩擦溫升較大，還應(yīng)作熱平衡校核。 1. 蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計(shj)準則與常用材料準則與常用材料第16頁/共33頁第十六頁，共33頁。(3) 材料選擇材料選擇(xunz)蝸桿一般用碳鋼或合金鋼制成，對于高速重載蝸桿傳動，常用蝸桿一般用碳鋼或合金鋼制成，對于高速重載蝸桿傳動，

14、常用20Cr、20CrMnTi、12CrNi3A等，表面經(jīng)滲碳淬火硬度達等，表面經(jīng)滲碳淬火硬度達HRC5662，淬火后，淬火后需磨削；對中速中載蝸桿傳動，常用需磨削；對中速中載蝸桿傳動，常用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火至等，表面淬火至HRC4555，再磨削。，再磨削。蝸輪齒圈材料常用鑄錫青銅、鑄鋁青銅及鑄鐵等，見表蝸輪齒圈材料常用鑄錫青銅、鑄鋁青銅及鑄鐵等，見表10-5所示。所示。對于滑動速度為對于滑動速度為1525 m/s的較高速、且較重要的蝸桿傳動，蝸輪齒圈材的較高速、且較重要的蝸桿傳動，蝸輪齒圈材料可用鑄錫青銅，常用料可用鑄錫青銅，常用ZCuSnl0Pbl、ZCuSn5Pb5

15、Zn5等，其耐磨性、減小等，其耐磨性、減小摩擦阻力、抗膠合能力及切削性能均好，但價格較貴、強度較低；對于滑摩擦阻力、抗膠合能力及切削性能均好，但價格較貴、強度較低；對于滑動速度小于動速度小于610 m/s的傳動，可用鑄鋁青銅，常用的傳動，可用鑄鋁青銅，常用ZCuAl10Fe3Mn2、ZCuAl10Fe3等，其強度較高、價格低廉，但抗膠合能力差；對于滑動速度等，其強度較高、價格低廉，但抗膠合能力差；對于滑動速度小于小于2 m/s的低速傳動，可用灰鑄鐵，如的低速傳動，可用灰鑄鐵，如HTl50、HT200等。等。 第17頁/共33頁第十七頁，共33頁。圖圖1117 蝸桿傳動的受力分析蝸桿傳動的受力分

16、析(fnx)左旋蝸桿左旋蝸桿F21tF21rF21a1左旋蝸輪左旋蝸輪F12tF12rF12a22. 蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動(chundng)的受力分析的受力分析nFnFt1Fa1Fr1d11O1t1t1右旋蝸桿右旋蝸桿2F12tF12rF12a左旋蝸輪左旋蝸輪左旋蝸桿左旋蝸桿F21tF21rF21a1第18頁/共33頁第十八頁，共33頁。)0110()1010(coscos2coscoscoscos)10(tan)810(/2)710(/212n22n2tn1a1n2t2r1r222t1a112a1 tiTTdTFFFFFFdTFFdTFF蝸桿與蝸輪的受力分析，取分度圓直徑上的蝸桿與蝸輪的

17、受力分析，取分度圓直徑上的參數(shù)進行參數(shù)進行(jnxng)計算，各個力之間的關(guān)系分別計算，各個力之間的關(guān)系分別為為蝸輪的材料相對蝸輪的材料相對(xingdu)較弱，僅計算蝸輪的較弱，僅計算蝸輪的F 與與H，將蝸輪視，將蝸輪視為斜齒輪，將式（為斜齒輪，將式（1016）、將式（）、將式（1020）作為計算）作為計算F 與與H 的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。nFnFt1Fa1Fr1d11O1t1t1第19頁/共33頁第十九頁，共33頁。)11(111111ncE22212111ncHLFZEELF2n221cossin2dsincoscoscos18. 114sincos218. 11coscos2Hnn22212E

18、Hn221n22EHddKTZdddKTZcoscos2n22ncdKTF1118. 1cos/ )(2ddLL為接觸線的長度，為接觸線的長度，為接觸線的長度變化為接觸線的長度變化(binhu)系數(shù)，系數(shù)，為端面重合度為端面重合度，為蝸桿被蝸輪的包角之半，為蝸桿被蝸輪的包角之半，為蝸桿分度圓上的螺旋升角。為蝸桿分度圓上的螺旋升角。第20頁/共33頁第二十頁，共33頁。)1111()(1010)1111(10)sincoscos18. 15 . 21(10sincoscoscos18. 114sincos218. 11coscos22H2E212H22212EH22H2212EHHnn2212E

19、HHnn22212EHHn221n22EHzZKTdmzmdKTZmzdddKTZddKTZddKTZdddKTZd2da2de2df2b2中間截面中間截面R2第21頁/共33頁第二十一頁，共33頁。)1111()(10)1111(102H2E212H2212EHzZKTdmddKTZd2da2de2df2b2中間截面中間截面R2KA使用使用(shyng)系數(shù)，查表系數(shù)，查表11-5；K齒向載荷分配系數(shù)，齒向載荷分配系數(shù)， K11.6；KV動載荷系數(shù)，查圖動載荷系數(shù)，查圖11-18；H許用接觸應(yīng)力，查表許用接觸應(yīng)力，查表11-6與表與表11-7；m2d1計算后查表計算后查表11-2。VEKKK

20、K第22頁/共33頁第二十二頁，共33頁。)1411(cos2)1311(cos21)cos/5 . 0(1cos)/(cos)/(6cos26/)cos/5 . 0(coscoscos26/cos2Sa2FaF2212F2Sa2Fa2121n2FFF2122F1FFn22F2FFFncFYYYYzKTdmYYYYmddKTdmsmhmddKTsdhdKTbshFWMcoscos2n22ncdKTFd2da2de2df2b2中間截面中間截面R2cos/ )(21dL 第23頁/共33頁第二十三頁，共33頁。d2da2de2df2b2中間截面中間截面R2YFa2蝸輪齒形系數(shù)，查圖蝸輪齒形系數(shù)，查

21、圖11-19 ；Y螺旋角影響系數(shù)，螺旋角影響系數(shù)， Y1/(0.777)；Y重合度影響系數(shù)，重合度影響系數(shù)， Y 0.667；YSa2齒根彎曲應(yīng)力校正系數(shù)，在齒根彎曲應(yīng)力校正系數(shù)，在F中考慮中考慮(kol)； F許用彎曲應(yīng)力，查表許用彎曲應(yīng)力，查表11-6，查表，查表11-7。m2d1計算后查表計算后查表11-2。)1411(cos2)1311(cos22Sa2FaF2212F2Sa2Fa212FYYYYzKTdmYYYYmddKT第24頁/共33頁第二十四頁，共33頁。LL1L2dyFAABByF對于兩端為滾動軸承支承、在橫向力作用對于兩端為滾動軸承支承、在橫向力作用F(N)的作用下，如圖的

22、作用下，如圖11.3F1所所示，設(shè)支點跨距為示，設(shè)支點跨距為L(mm)，作用力，作用力F到左端支點的距離為到左端支點的距離為L1(mm)，到右端支，到右端支點的距離為點的距離為L2(mm)，蝸桿截面的慣性矩為，蝸桿截面的慣性矩為I(mm4)，彈性模量，彈性模量為為E(N/mm2)，則蝸桿的最大橫向變形量，則蝸桿的最大橫向變形量ymax、力作用點處的橫向變形量、力作用點處的橫向變形量yF與兩端軸線與兩端軸線(zhu xin)的偏轉(zhuǎn)角的偏轉(zhuǎn)角A、B分別為分別為 64/4dI )a1511(39)(2/32221r21 tEILLLLFFy)b1511(6)(222122121r21 tFEILLL

23、LLLFFy圖圖11.3F1軸的彎曲變形軸的彎曲變形y與偏轉(zhuǎn)角與偏轉(zhuǎn)角 第25頁/共33頁第二十五頁，共33頁。) c1511(6)(22121r21 tAEILLLLLFF)d1511(6)(12121r21 tBEILLLLLFF)a1511(39)(2/32221r21 tEILLLLFFy)b1511(6)(222122121r21 tFEILLLLLLFFy當當L1L2時，得最大撓度時，得最大撓度y與偏轉(zhuǎn)與偏轉(zhuǎn)(pinzhun)角角分別分別為為EILFF16221r21 tBA48321r21 tyEILFFy第26頁/共33頁第二十六頁，共33頁。)2111()tan(/tanV1

24、V)2211() s/m(cos1100060) s/mm(cos12602cos111111SdndnrVdV1V2VS圖圖11-21第27頁/共33頁第二十七頁，共33頁。表表11-5F1 蝸桿傳動潤滑蝸桿傳動潤滑(rnhu)方式的選擇方式的選擇 相對滑動速度相對滑動速度VS (m/s)潤滑方式潤滑方式說明說明510浸油或噴油潤滑浸油或噴油潤滑10壓壓力力噴噴油油潤潤滑滑（1）噴油壓力根據(jù)相對滑動速度而定）噴油壓力根據(jù)相對滑動速度而定相對滑動速度相對滑動速度VS （m/s）1015152525噴油壓力噴油壓力N/mm20.070.20.3（2）噴油沿全齒寬）噴油沿全齒寬（3）噴嘴應(yīng)對準蝸桿嚙入端，或同時從兩側(cè)對）噴嘴應(yīng)對準蝸桿嚙入端，或同時從兩側(cè)對準嚙合區(qū)準嚙合區(qū)第28頁/共33頁第二十八頁，共33頁。)2311()1 (1000)1 (10000d3210dtSPtAPtt0環(huán)境溫度環(huán)境溫度，設(shè)計時取，設(shè)計時取t0 = 20；P蝸桿傳動的功率，蝸桿傳動的功率，kW；蝸桿傳動的總效率；蝸桿傳動的總效率；S箱體的散熱面積箱體的散熱面積(min j)，m2；d散熱系數(shù)，散熱