機械設計基礎課件-蝸輪蝸桿

1、第12章 蝸桿傳動12-1 蝸桿傳動的特點和類型12-2 圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸12-3 蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)12-4 圓柱蝸桿傳動的受力分析12-6 圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算12-5 圓柱蝸桿傳動的強度計算長沙交通學院專用 12-1 蝸桿傳動的特點和類型作用： 用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動和動力。 蝸桿主動、蝸輪從動。90形成：假設單個斜齒輪的齒數(shù)很少如z1=1而且1很大時，輪齒在圓柱體上構(gòu)成多圈完整的螺旋。11所得齒輪稱為:蝸桿。而嚙合件稱為:蝸輪。蝸桿22蝸輪長沙交通學院專用 改進措施：將刀具做成蝸桿狀，用范成法切制蝸輪， 所得蝸輪蝸桿為線接觸。點接觸優(yōu)點

2、： 傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲小。分度機構(gòu)：i=1000, 通常i=880缺點： 傳動效率低、蝸輪齒圈用青銅制造，本錢高。線接觸長沙交通學院專用 類型按螺旋面形狀分：阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿環(huán)面蝸桿按形狀分有：圓柱蝸桿環(huán)面蝸桿圓柱蝸桿漸開線蝸桿阿基米德蝸桿 阿基米德螺線漸開線基圓2長沙交通學院專用 d蝸桿旋向：左旋、右旋(常用)11精度等級：對于一般動力傳動，按如下等級制造：v17.5 m/s -7級精度；v1 3 m/s -8級精度；v140蝸桿頭數(shù)z1 4 2 2、1 1蝸輪齒數(shù)z2 2852 2854 2880 40將分度圓柱展開得：= z1 px1/d1 = mz1/d1 tg

3、1=l/d1 4. 蝸桿的導程角d1lpx11d111長沙交通學院專用 5.蝸桿直徑系數(shù)q加工時滾刀直徑等參數(shù)與蝸桿分度圓直徑等參數(shù)相同，為了限制滾刀的數(shù)量，國標規(guī)定分度圓直徑只能取標準值，并與模數(shù)相配。q 為蝸桿: 定義： q=d1/m一般取: q=818。tg1 = px z1 /d1 = z1 / q于是有： d1 = mq可由表121計算得到。 直徑系數(shù) 見下頁= mz1 / d1長沙交通學院專用 m11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d1

4、40(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90表121 蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配標準系列 mm 20 q=12.5 28 q=17.51.6長沙交通學院專用 11p212p由相對運動原理可知:v2 = v1 + vS 6.齒面間滑動速度vS及蝸輪轉(zhuǎn)向確實定= v1 / cos vS = v2 2+ v1 2作速度向量圖，得:v2 = v1 tg蝸輪的轉(zhuǎn)向:v222CWttv1v2vS長沙交通學院專用 1112p12p右旋蝸桿：伸出左手，四指順蝸桿轉(zhuǎn)向，那么蝸輪的 切向速 度vp2的方向與拇指指向相同。用手勢確定蝸

5、輪的轉(zhuǎn)向：左旋蝸桿：用右手判斷，方法一樣。22v2v2蝸輪的轉(zhuǎn)向因蝸輪蝸桿相當于螺旋副的運動，有一種實用且簡便的轉(zhuǎn)向判別方法：7.中心距a = r1+r2= m(z2+q)/2ar1r2長沙交通學院專用 二、圓柱蝸桿傳動幾何尺寸的計算由蝸桿傳動的功用，以及給定的傳動比 i , z1 z2 計算求得 m、d1 計算幾何尺寸表 12-3 普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算名 稱計 算 公 式蝸桿中圓直徑，蝸輪分度圓直徑齒頂高齒根高頂圓直徑根圓直徑蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距徑向間隙中心距蝸 桿蝸 輪d1 =mq d2=mz2 ha=m ha=m df =1.2mq df =1.2mq da1=m(q+2

6、) da1=m(q+2) df1=m(q-2.4) df2=m(q-2.4) pa1=pt2= px= mc=0.2 ma=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2)長沙交通學院專用 12-3 蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動的失效形式及材料選擇主要失效形式： 膠合、點蝕、磨損。材料蝸輪齒圈采用青銅：減摩、耐磨性、抗膠合。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼：外表光潔、硬度高。材料牌號選擇：高速重載蝸桿：20Cr,20CrMnTi(滲碳淬火5662HRC) 或 40Cr 42SiMn 45 (外表淬火4555HRC)一般蝸桿：40 45 鋼調(diào)質(zhì)處理(硬度為220250HBS)蝸輪材料： v

7、S 12 m/s時 ZCuSn10P1錫青銅制造。vS 12 m/s時 ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅vS 6 m/s時 ZCuAl10Fe3鋁青銅。vS 45 其他情況 HRC45 滑動速度 vs m/s f f f 0.01 0.11 6.28 0.12 6.84 0.18 10.2 0.10 0.08 4.57 0.09 5.14 0.13 7.4 0.50 0.055 3.15 0.065 3.72 0.09 5.14 1.00 0.045 2.58 0.055 3.15 0.07 4 2.00 0.035 2 0.045 2.58 0.055 3.15 3.00 0.028 1.6

8、0.035 2 0.045 2.58 4.00 0.024 1.37 0.031 1.78 0.04 2.29 5.00 0.022 1.26 0.029 1.66 0.035 2 8.00 0.018 1.03 0.026 1.49 0.03 1.72 10.0 0.016 0.92 0.024 1.37 15.0 0.014 0.8 0.020 1.15 24.0 0.013 0.74長沙交通學院專用 對動力傳動，宜采用多頭蝸桿 蝸桿加工困難 過大當 28 時，效率增加很少。當 時，蝸桿具有自鎖性，但效率很低。252.5512.50.51 1015 m/s時，采用壓力噴油潤滑。當v1 4

9、m/s時，采用蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。長沙交通學院專用 三、蝸桿傳動的熱平衡計算由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，假設不及時散熱，會引起箱體內(nèi)，油溫升高，潤滑失效，導致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。因此，對連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算對閉式傳動，熱量由箱體散逸，要求箱體與環(huán)境溫差： t =iA1000P1(1-)tg tt=( t-t0 )-溫度差；P1-蝸桿傳遞的功率；i-外表散熱系數(shù)；一般取：i=1017 W/(m2 )A-散熱面積, m2, 指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)壁被油飛濺到的箱殼面積。對于箱體上的散熱片，其散熱面積按50%計算。長沙交通學院專用 t-溫差許用值，一般取： t=6070 要求油溫： t = t0+ t 90 不能滿