ch06蝸桿傳動設(shè)計

1、6.1 蝸桿傳動的類型和特點6.1 蝸桿傳動的類型和特點6.1.1 蝸桿傳動的特點蝸桿傳動的最大特點是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大。傳動平穩(wěn)、噪聲小?？芍瞥删哂凶枣i性的蝸桿。蝸桿傳動的主要缺點是效率較低，通常為7080、發(fā)熱量大和磨損大，常需耗用有色金屬。蝸輪的造價較高。6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的類型圓柱蝸桿傳動1、圓柱蝸桿傳動6.1.2 蝸桿傳動的類型圓柱蝸桿傳動1、圓柱蝸桿傳動6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的類型環(huán)面蝸桿傳動2、環(huán)面蝸桿傳動6.1 蝸桿傳動概述6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的類型環(huán)面蝸桿傳動2、環(huán)面蝸桿傳動6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的

2、類型3、錐蝸桿傳動錐蝸桿為一等導(dǎo)程的錐形螺旋，蝸輪則與一曲線圓錐齒輪相似。6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的類型3、錐蝸桿傳動錐蝸桿傳動根據(jù)蝸桿齒廓形狀,圓柱蝸桿又分：阿基米德蝸桿（ZA)N-N直廓凸廓I-IIINN阿基米德螺旋線9延伸漸開線法向直廓蝸桿（ZN)漸開線蝸桿(ZI) 漸開線6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算 垂直于蝸輪軸線且通過蝸桿軸線的平面，稱為中間平面。在中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒條與齒輪的嚙合。在蝸桿傳動的設(shè)計計算中，均以中間平面上的基本參數(shù)和幾何尺寸為基準(zhǔn) 。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算6.2.1 模數(shù)m和壓力角蝸

3、桿與蝸輪嚙合時，在中間平面內(nèi)蝸桿傳動相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合傳動， 蝸桿的軸向齒距與蝸輪的端面齒距相等蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算6.2.2 蝸桿分度圓直徑d1、導(dǎo)程角和直徑系數(shù)q6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算6.2.2 蝸桿分度圓直徑d1、導(dǎo)程角和直徑系數(shù)q為了減少滾刀的型號，便于刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，將蝸桿分度圓圓直徑d1定為標(biāo)準(zhǔn)值，把d1與m的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)q。d1與m均為標(biāo)準(zhǔn)值，q是d1、m的導(dǎo)出值，不一定是整數(shù)。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算6.2.2 蝸桿分度圓直徑d1、導(dǎo)程角和直徑系數(shù)q當(dāng)m一定時，q增大，則d

4、1變大，蝸桿的剛度及強度相應(yīng)提高，因此m較小時，q選較大值；效率自鎖條件當(dāng)q取較小值時，增大，效率提高，故在蝸桿軸剛度允許的情況下，應(yīng)盡可能選較小的q值。 導(dǎo)程角330的蝸桿傳動具有自鎖性。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算蝸桿傳動的正確嚙合條件蝸桿的軸向模數(shù)mX1與蝸輪的端面模數(shù)mt2必須相等；蝸桿的軸向壓力角X1與蝸輪的端面壓力角t2必須相等；兩軸線交錯為90時，蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角與蝸輪分度圓柱螺旋角等值且方向相同。少， 角小，效率低，但可以有自鎖性 ； 多， 角大，效率高，但加工困難。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算6.2.4 傳動比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒

5、數(shù)z2蝸輪的齒數(shù)Z228，使傳動平穩(wěn) z2=i z1，過多，d2 大，使蝸桿跨度大，剛度低，一般z280。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算6.2.4 傳動比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2蝸桿材料 常用蝸桿材料材料牌號熱處理硬度表面粗糙度Ra(m)45,42SiMn,40Cr,38SiMnMo,42CrMo, 42CrNi表面淬火4555HRC0.81.615CrMn,20CrMn,20Cr, 20CrNi, 20CrMnTi滲碳淬火5863HRC1.61.845(用于不重要的傳動)調(diào)質(zhì)270HBS6.86.3 蝸桿和蝸輪的常用材料和結(jié)構(gòu)1、錫青銅，允許2、鋁青銅，允許3、灰鑄鐵

6、，允許蝸輪材料6.3 蝸桿和蝸輪的常用材料和結(jié)構(gòu)6.3.2 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 蝸桿往往與軸做成一體，除螺旋部分的結(jié)構(gòu)尺寸決定于蝸桿的幾何尺寸外，其余的結(jié)構(gòu)尺寸按軸的結(jié)構(gòu)尺寸要求決定。 無退刀槽，加工螺旋部分時只能用銑制的辦法。 有退刀槽，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工，但該結(jié)構(gòu)的剛度較前一種差。6.3 蝸桿和蝸輪的常用材料和結(jié)構(gòu)6.3.2 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 對于尺寸大的青銅蝸輪，多采用組合式結(jié)構(gòu)，為防止齒圈和輪芯因發(fā)熱而松動，在接縫處用46個緊定螺釘固定，以增強聯(lián)接的可靠性，或采用螺栓聯(lián)接，也可在鑄鐵輪芯上澆鑄青銅齒圈。當(dāng)用鑄鐵和尺寸小的青銅蝸輪，多采用整體式結(jié)構(gòu)。整體式蝸輪齒圈式蝸輪鑲鑄式

7、蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪各力方向：與斜齒輪判定方法相同 Fa1方向用左、右手定則判定。g各力大?。?.4 蝸桿傳動的受力分析和強度計算1234旋右結(jié)論:為使軸軸向力小, 軸上齒輪、蝸桿同旋向。合理確定旋向GD1tF1）畫出升起重物時蝸桿的轉(zhuǎn)向；2）求出起重時蝸桿的受力，畫出其方向圖示為手動蝸桿裝置6.4 蝸桿傳動的受力分析和強度計算6.4.1 蝸桿傳動的受力分析和計算載荷在作強度計算時應(yīng)考慮載荷系數(shù)K。一般取K11.4，當(dāng)載荷平穩(wěn)，滑動系數(shù)vs3m/s時取小值，否則取大值。在設(shè)計時，若已知蝸桿所需傳遞的功率P1（kW）及轉(zhuǎn)速n1（r/min），則蝸輪的名義轉(zhuǎn)矩為：6.4 蝸桿傳動的受力分析和強度計算

8、6.4.2 蝸桿傳動的滑動速度和失效形式1、蝸桿傳遞的滑動速度vs蝸桿傳動在節(jié)點處嚙合，蝸桿的圓周速度為v1，蝸輪的圓周速度為v2，v1與v2成90，而使齒廓之間產(chǎn)生很大的相對滑動。由于vs比蝸桿圓周速度還大，在蝸桿傳動齒廓之間產(chǎn)生很大的相對滑動，引起磨損和發(fā)熱，導(dǎo)致效率較低。6.4 蝸桿傳動的受力分析和強度計算6.4.2 蝸桿傳動的滑動速度和失效形式2、蝸桿傳遞的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則主要失效形式:蝸輪齒面產(chǎn)生膠合、點蝕及磨損。目前對膠合與磨損的計算還缺乏適當(dāng)?shù)姆椒ê蛿?shù)據(jù)，因而通常只是仿照圓柱齒輪進行齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的條件性計算，并在選取許用應(yīng)力時，適當(dāng)考慮校核和磨損失效因素的

9、影響。6.4 蝸桿傳動的受力分析和強度計算6.4.3 蝸輪齒面接觸強度計算對青銅蝸輪或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對式，蝸輪齒面接觸強度的校核公式：設(shè)計公式為：1、錫青銅，允許2、鋁青銅，允許3、灰鑄鐵，允許點蝕齒面硬度有關(guān)；錫青銅減摩性好，主要失效是，許用許用接觸應(yīng)力 與蝸輪材料許用接觸應(yīng)力的確定：鋁青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效形式是 膠合(條件性設(shè)計）與滑動速度vs 有關(guān)。材 料滑 動 速 度 vS m/s 蝸 輪蝸 桿0.250.5123468ZCuAl9Fe4ZCuAl10Fe3鋼(淬火) *25023021018016012090ZCuAl10Fe3Mn2鋼(淬火) *2152001801501359575HT200HTl50(120150HBS)滲碳鋼16013011590HTl50 (120150HBS)鋼(調(diào)質(zhì)或正火5. 1 蝸桿傳動的潤滑 由于蝸桿傳動時的相對滑動速度vs大，效率低，發(fā)熱量大，故潤滑特別重要。若潤滑不良，會進一步導(dǎo)致效率顯著降低，并且會帶來劇烈的磨損，甚至出現(xiàn)膠合，故需選擇合理的潤滑油及潤滑方式?；瑒铀俣?2.525工作條件重載重載中載粘度84056033622415011284潤滑方式油池潤滑油池或噴油潤滑用壓力噴油0.7236.5 蝸桿傳動的潤滑、效率和熱平衡計算蝸桿傳動的效率總效率