機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五版第十二章

1、12-1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型組成：蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu) 用于兩交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)，兩軸的交錯(cuò)角通常為90。蝸桿通常為主動(dòng)件。 1、 大,且結(jié)構(gòu)緊湊 2、承載能力高 3、可設(shè)計(jì)成反行程自鎖 （只能蝸桿帶動(dòng)蝸輪反之不行） 4、傳動(dòng)平穩(wěn)、無噪音i 1、磨損大，效率低 2、蝸桿軸向力較大缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：蝸桿種類：蝸桿種類：圓弧面蝸桿 圓弧齒蝸桿 普通蝸桿（阿基米德蝸桿）阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿阿基米德螺線阿基米德螺線 圓弧齒蝸桿圓弧齒蝸桿圓弧面蝸桿圓弧面蝸桿蝸桿種類：蝸桿種類： 左旋 右旋（常用） 單頭蝸桿（ ）：蝸桿上只有一條螺旋線。蝸桿 雙頭蝸桿（ ）：蝸桿上有二條螺旋線。11z21z左左旋旋右右

2、旋旋蝸桿12-2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的 主要參數(shù)和幾何尺寸一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)中間平面中間平面通過蝸桿軸線同時(shí)垂直蝸輪軸線切面。 在中間平面，蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于齒條與漸開線齒輪傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算都以中間平面的參數(shù)和幾何關(guān)系為準(zhǔn)。蝸輪在中間平面上是漸開線齒形一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)1) 模數(shù)m和壓力角 : 標(biāo)準(zhǔn)值 m查表 12-12) 蝸桿頭數(shù) 、蝸輪齒數(shù) 和傳動(dòng)比 ： 201z2z41z211、z80272z（太多加工困難）（太多加工困難）i傳動(dòng)比 ：122112zznnii 、 蝸輪、蝸桿轉(zhuǎn)速2n1n3）蝸桿直徑系數(shù)q 和導(dǎo)程角 ：為了減少加工蝸輪的刀

3、具的數(shù)量并便于標(biāo)準(zhǔn)化制定了蝸桿分度圓標(biāo)準(zhǔn)系列。3）蝸桿直徑系數(shù)q 和導(dǎo)程角 ：11z21z1xp1xpzp1xpzp1d1d1xp 軸面齒距軸面齒距1dzp螺旋線螺旋線111111dmzdmzdpztgx 導(dǎo)程zp3）蝸桿直徑系數(shù)q 和導(dǎo)程角 ：111111dmzdmzdpztgx引入蝸桿直徑系數(shù)q，得：mdq1qztg1分析：qztg1 傳動(dòng)效率高，蝸桿剛度、強(qiáng)度 。轉(zhuǎn)速高的蝸桿取較小的 值，蝸輪齒數(shù) 較多時(shí)取較大的 值。 )(1 qd1d2z1d4、齒面間滑動(dòng)速度 ：svsmvvvvscos12221蝸桿圓周速度蝸輪圓周速度1v2vsv1v2v1d2d5、標(biāo)準(zhǔn)中心距 ：a)(21)(21)

4、(212221zqmmzmqddaa二、正確嚙合條件二、正確嚙合條件（交錯(cuò)成（交錯(cuò)成 ）：在中間平面內(nèi)，蝸桿軸面模數(shù)等于蝸輪端面模數(shù)mmmta2121ta在中間平面內(nèi)，蝸桿軸面壓力角等于蝸輪端面壓力角蝸桿的導(dǎo)程角等于蝸輪的分度圓柱螺旋角r（標(biāo)準(zhǔn)值）（標(biāo)準(zhǔn)值）（相互嚙合的蝸輪蝸桿旋向相同）（相互嚙合的蝸輪蝸桿旋向相同）90三、圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算：設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)傳動(dòng)的功用、傳動(dòng)比的要求選擇蝸桿頭數(shù) 、蝸輪齒數(shù) 按強(qiáng)度計(jì)算確定中心距a和模數(shù)m根據(jù)表12-3公式計(jì)算蝸桿、蝸輪幾何尺寸。 1z2z三、圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算：22mzd)(12atmmm，tgmzmqd11分度圓直徑：齒頂高：m

5、ha1mha2齒根高：mhf2 .11mhf2 .12蝸桿齒頂圓直徑、蝸輪喉圓直徑：)2(1qmda)2(22zmda1ad2ad2ed齒根圓直徑：)4 . 2(1qmdf)4 . 2(22zmdf1fd2fd蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距、徑向間隙：Pmpppxta21mc2 . 012-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇：失效形式：膠合、點(diǎn)蝕、磨損蝸桿材料：高速重載蝸桿：20Cr、20CrMnTi （滲碳淬火5662HRC） 40Cr、42SiMn、45 （表面淬火4555HRC）蝸桿材料：一般蝸桿采用45、40碳素鋼 （調(diào)質(zhì)220250HBS）低速人力傳動(dòng)中，

6、蝸桿可不經(jīng)熱處理，甚至采用鑄鐵。蝸輪材料：重要的高速蝸桿傳動(dòng)：ZCuSn10P1)25(SmvsZCuSn5Pb5Zn5)12(SmvsZCuAl10Fe3)6(Smvs采用球墨鑄鐵、灰鑄鐵，尼龍、增強(qiáng)尼龍。)2(Smvs二、蝸輪、蝸桿的結(jié)構(gòu)：蝸桿通常和軸作成一體蝸桿軸蝸輪結(jié)構(gòu)：整體式組合式：齒圈用有色金屬制造， 輪心用鋼或鑄鐵制成。組合式：澆鑄成批制造過盈聯(lián)接尺寸不大、工作溫度變化小螺栓聯(lián)接尺寸較大、磨損后需更換齒圈12-4 蝸桿傳動(dòng)的受力分析一、受力分析（夾角 ）：FnFr1Ft1Fa190總法向力Fn圓周力徑向力軸向力FtFrFa蝸桿蝸桿圓周力：FnFr1Ft1Fa121112atFdT

7、FT1蝸桿上的轉(zhuǎn)矩方向：蝸桿主動(dòng)，與運(yùn)動(dòng)方向相反。蝸桿軸向力：FnFr1Ft1Fa122212taFdTFiTT12蝸桿傳動(dòng)效率T2蝸輪上的轉(zhuǎn)矩方向：用左、右手定則判斷蝸桿徑向力：FnFr1Ft1Fa1221rtrFtgFFabc在abc中tgFFar1121taFF 方向：指向軸心二、蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)向、旋向判別、受力方向判別：1、已知：蝸桿轉(zhuǎn)向 求：蝸輪旋向， 蝸輪轉(zhuǎn)向。解：蝸輪右旋右旋，根據(jù)右手定則右手定則蝸桿左移，若蝸桿不移動(dòng)， 蝸輪的圓周速度方向向右，蝸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)。122、判斷蝸桿旋向，分析受力方向：蝸桿主動(dòng)Fr1Ft1Fa1Fr2Ft2Fa212-5 圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的主要

8、破壞形式：蝸輪齒面膠合，點(diǎn)蝕，磨損。閉式傳動(dòng)：閉式傳動(dòng)：按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì),校核蝸桿剛度，當(dāng)時(shí) 校核彎曲強(qiáng)度。閉式傳動(dòng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算。802z開式傳動(dòng)：開式傳動(dòng)：按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。一.蝸輪齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式：HAEHaTkzz32kA -使用系數(shù)，K=1.1-1.4 蝸輪轉(zhuǎn)矩，Nmm 蝸輪許用接觸應(yīng)力，Mp 蝸輪齒圈是錫青銅，查表12-4 蝸輪是鋁青銅或鑄鐵，查表12-5zE-材料綜合彈性系數(shù)。Zp接觸系數(shù)，查圖1211a-中心距HT2設(shè)計(jì)公式：由驗(yàn)算公式得。根據(jù) 值由公式12-10 adm、1m由表121圓整成標(biāo)準(zhǔn)值mmzzTkaHEA322二.蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：FFaAFYmddTk2

9、212cos53. 1蝸桿導(dǎo)程角查圖由蝸輪齒形系數(shù)，表蝸輪許用彎曲應(yīng)力，查8116122vFaFZY設(shè)計(jì)公式：FAzTkdmcos53. 12212由 值查表121決定主要尺寸。12dm三.蝸桿剛度計(jì)算：EIlFYEIlFYrrtt48,48311311由切向力和徑向力產(chǎn)生的撓度分別為： YYYYrt2121總撓度： 24519 . 0641006. 21000dlldIIMPaEEdYY蝸桿支承跨距，蝸桿危險(xiǎn)截面慣性矩，鋼蝸桿材料彈性模量，許用撓度，12-6 圓柱蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑 和熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率： 閉式蝸桿傳動(dòng)的功率損耗包括三部分： 輪齒嚙合的功率損耗 軸承中摩擦損耗 攪

10、動(dòng)油箱中潤滑油的油阻損耗蝸桿傳動(dòng)的總效率（蝸桿主動(dòng)）：)()97. 095. 0(tgtg蝸桿導(dǎo)程角。當(dāng)量摩擦角，查表712 分析：1） 常采用多頭蝸桿。 過大，蝸桿加工困難。2） 時(shí)，蝸桿具有自鎖性，但效率 0050蝸桿傳動(dòng)的總效率：閉式傳動(dòng)：75. 07 . 011z82. 075. 021z92. 087. 041z 開式傳動(dòng)：70. 060. 0211、z二、蝸桿傳動(dòng)的潤滑：潤滑不良 ，輪齒早期發(fā)生膠合或磨損?；瑒?dòng)速度 ：油浴或噴油潤滑。滑動(dòng)速度 ：蝸桿置于蝸輪之上， 由蝸輪帶油潤滑?；瑒?dòng)速度 ：噴油潤滑。滑動(dòng)速度 ：油浴潤滑。Smvs105Smvs4Smvs1510Smvs5三、蝸桿

11、傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算：傳動(dòng)效率低，發(fā)熱量大。閉式傳動(dòng)中，溫度差： )()1 (100001ttttAPtt?三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算： 7060171021ttAcmWptt溫差允許值，一般散熱面積）（表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，蝸桿傳動(dòng)功率傳動(dòng)效率 )()1 (100001ttttAPtt冷卻措施： 溫度超過許用值時(shí)采用。1）增加散熱面積：合理設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)、鑄出 或焊上散熱片。2）提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： 在蝸桿上裝電風(fēng)扇2）提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：在箱體油池內(nèi)裝蛇形冷卻水管。用循環(huán)油冷卻。 1、蝸桿形成： 蝸桿是用樣板刀（ 、 、 ） 使刀刃與蝸桿的軸線同在一個(gè)水平面， 在車床上加工出。 所以蝸桿軸面齒形為標(biāo)準(zhǔn)齒條齒形蝸桿軸面齒形為標(biāo)準(zhǔn)齒條齒形 201*ah2 .