專升本機械設(shè)計基礎(chǔ)第8章蝸桿傳動課件

1、第8章 蝸桿傳動8-1 蝸桿傳動的類型、特點、參數(shù)和尺寸8-2 蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則和常用 材料8-3 蝸桿傳動的受力分析及強度計算8-6 蝸桿傳動的安裝與維護8-5 蝸桿與蝸輪的結(jié)構(gòu)8- 4 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 第8章 蝸桿傳動8-1 蝸桿傳動的類型、作用： 用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動和動力。 9011組成:蝸桿、蝸輪。蝸桿22蝸輪一、特點及應(yīng)用8-1 蝸桿傳動的類型、特點、參數(shù)和尺寸 青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 作用： 用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動和動力。 改進(jìn)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

2、接觸優(yōu)點： 傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲小、 可自鎖。通常i=880缺點： 傳動效率低、蝸輪齒圈用青銅制造，成本高。線接觸青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 改進(jìn)措施：將刀具做成蝸桿狀，用范成法切制蝸輪，點接觸優(yōu)點： 二、類型環(huán)面蝸桿傳動 圓柱蝸桿傳動 錐蝸桿傳動 普通圓柱蝸桿傳動 圓弧圓柱蝸桿傳動 阿基米德蝸桿漸開線蝸桿 法向直廓蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 阿基米德螺線2阿基米德蝸桿單刀加工阿基米德蝸桿(ZA)青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 二、類型環(huán)面蝸桿傳動 圓柱蝸桿傳動 錐蝸桿傳動 普通圓柱蝸桿中間平面1. 正確嚙合條件中間平面：過蝸桿軸線垂直于蝸輪軸線。正確嚙合條件是中間平面內(nèi)參數(shù)

3、分別相等：mt2=ma1=m ，t2 =a1= 取標(biāo)準(zhǔn)值在中間平面內(nèi)，蝸輪蝸桿相當(dāng)于齒輪齒條嚙合。三、圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)2青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 中間平面1. 正確嚙合條件中間平面：過蝸桿軸線垂直于蝸輪軸線ZA蝸桿： a=20軸向模數(shù)m取標(biāo)準(zhǔn)值，與齒輪模數(shù)系列不同。第一系列1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40第二系列1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14蝸桿模數(shù)m值 GB10088-882. 模數(shù)m和壓力角 壓力角ZN蝸桿： n=20法向ZI蝸桿

4、： n=20ZK蝸桿： n=20青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 ZA蝸桿： a=20軸向模數(shù)m取標(biāo)準(zhǔn)值，與齒輪模數(shù)系為了減少加工蝸輪滾刀的數(shù)量，規(guī)定d1只能取標(biāo)準(zhǔn)值。蝸輪蝸桿輪齒旋向相同.若 90 121 1+1 90蝸輪右旋蝸桿右旋1+2定義s=e的圓柱稱為蝸桿的分度圓柱。d1esd23.蝸桿的分度圓直徑d111tt2青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 為了減少加工蝸輪滾刀的數(shù)量，規(guī)定d1只能取標(biāo)準(zhǔn)值。蝸輪蝸桿輪4. 蝸桿頭數(shù)z1蝸桿頭數(shù)z1 ：即螺旋線的數(shù)目。蝸桿轉(zhuǎn)動一圈，相當(dāng)于齒條移動z1個齒，推動蝸輪轉(zhuǎn)過z1個齒。通常取： z1=1 2 4 65. 蝸桿的導(dǎo)程角將分度圓柱展開得：= z

5、1 pa1/d1 =mz1/d1 tg1=l/d1 d1lpa11d1=z1/q 11青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 4. 蝸桿頭數(shù)z1蝸桿頭數(shù)z1 ：即螺旋線的數(shù)目。蝸桿轉(zhuǎn)動一6. 傳動比 i 和齒數(shù)比 u傳動比 : z1z2 = -n2n1i = -若想得到大 i , 可?。?z1=1，但傳動效率低。對于大功率傳動 , 可取： z1=2，或 4。蝸輪齒數(shù)： z2= i z1 為避免根切： z2 26 一般情況： z2 80 z2過大 蝸桿長度 剛度、嚙合精度 結(jié)構(gòu)尺寸= u-齒數(shù)比 7. 蝸輪齒數(shù)z2表8-2 蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)z2的推薦值傳動比i 5 715 1430 2982 蝸

6、桿頭數(shù)z1 6 4 2 1 蝸輪齒數(shù)z2 2931 2961 2961 2982 a =(d1 +d1 )/28. 蝸桿傳動的標(biāo)準(zhǔn)中心距= m(q+ z1) /2青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 6. 傳動比 i 和齒數(shù)比 u傳動比 : z1z2 = 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 8-3 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 =1.2m

7、q df =1.2mq da1=m(q+2) 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)青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 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、齒根折斷。8-3蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則和常用材料二、蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則 * 蝸桿的剛度計算 * 蝸輪的齒根彎曲疲勞強度計算* 蝸輪的齒面接觸疲勞強度計算為了防止齒面過度磨損引起的失效，應(yīng)進(jìn)行：* 傳動系統(tǒng)的熱平衡計算

8、為了防止蝸桿剛度不足引起的失效，應(yīng)進(jìn)行：為了防止過熱引起的失效，就要進(jìn)行： 青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 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11p212p由相對運動原理可知:v2 = v1 + vS 齒面間滑動速度vS= v1 / cos vS = v2 2+ v1 2作速度向量圖，得:v2 = v1 tg蝸輪的轉(zhuǎn)向:v222CW蝸輪轉(zhuǎn)向的確定 vSttv1v2青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 11p212p由相對運動原理可知:v2 = v1 + vS1112p12p右旋蝸桿：伸出左手，四指順蝸桿轉(zhuǎn)向，則蝸輪的 切向速 度vp2的方向與拇指指向相同。用手勢確定蝸輪的

9、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(dāng)于螺旋副的運動，有一種實用且簡便的轉(zhuǎn)向判別方法：ar1r2青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 1112p12p右旋蝸桿：伸出左手，四指順蝸桿轉(zhuǎn)向，則蝸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：表面光潔、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 (表面淬火4555HRC)一般蝸桿：40 45 鋼調(diào)質(zhì)處理(硬度為220250HBS)蝸輪材料： vS 12 m/s時 ZCuSn10P1錫青銅制造。vS 12 m/s時 ZC

10、uSn5Pb5Zn5錫青銅vS 6 m/s時 ZCuAl10Fe3鋁青銅。vS 1015 m/s時，采用壓力噴油潤滑。當(dāng)v1 4 m/s時，采用蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。ra/3 一個齒高青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 二、蝸桿傳動的潤滑若潤滑不良，效率顯著降低早期膠合或磨三、蝸桿傳動的熱平衡計算由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，若不及時散熱，會引起箱體內(nèi)，油溫升高，潤滑失效，導(dǎo)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(jìn)行熱平衡計算由熱平衡條件：H1= H2, 得：t1= t2 + d S1000P1(1-) 其中：P1-蝸桿傳遞的功率；d-表面散熱系數(shù)；一般?。篸=8.1517.

11、45 W/(m2 )S-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。摩擦損耗產(chǎn)生的熱量: H1=1000P1(1-) 箱璧散發(fā)的熱量: H2=d S(t1- t2 ) -蝸桿傳遞的效率；t1-工作油溫，一般取：6070 t2-工作環(huán)境溫度，一般?。?0 保持工作溫度所需散熱面積：S = m2d (t1 t2)1000P1(1-) 青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 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，若不及 當(dāng)工作油溫： t0 80 或散熱面積不足時，應(yīng)采取散熱措施：1）增加散熱面積-加散熱片；2）提高表面?zhèn)鳠?/p>

12、系數(shù)- 加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻。油泵冷卻器冷卻水青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 當(dāng)工作油溫： t0 80 或散熱面積不足時，一、蝸桿的結(jié)構(gòu): 通常與軸制成一體z1=1或2時：b1 (11+0.06z2)mz1= 4時: b1 (12.5+0.09z2)mb1 蝸桿軸蝸桿長度b1的確定：8-5 蝸桿與蝸輪的結(jié)構(gòu)1)無退刀槽結(jié)構(gòu)：加工螺旋部分時只能用銑制的辦法。2) 有退刀槽：加工螺旋部分時只能用銑制的辦法。青島科技大學(xué)專用 潘存云教授研制 一、蝸桿的結(jié)構(gòu): 通常與軸制成一體z1=1或2時：b1 車削中工件旋轉(zhuǎn)，形成主切削運動。刀具沿平行旋轉(zhuǎn)軸線運動時，就形成內(nèi)、外園柱面。刀具沿與軸線相交的斜線運動，就形成錐面。仿形車床或數(shù)控車床上，可以控制刀具沿著一條曲線進(jìn)給，則形成一特定的旋轉(zhuǎn)曲面。采用成型車刀，橫向進(jìn)給時，也可加工出旋轉(zhuǎn)曲面來。車削還可以加工螺