機(jī)械設(shè)計(jì)課件7

第7章蝸桿傳動(dòng)一、類型根據(jù)蝸桿形狀分：圓柱蝸桿傳動(dòng)第7章蝸桿傳動(dòng)一、類型根據(jù)蝸桿形狀分：圓柱蝸桿傳動(dòng)1環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)2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阿基米德螺旋線根據(jù)蝸桿齒廓形狀,圓柱蝸桿又分：阿基米德蝸桿N-N直廓凸廓I3延伸漸開(kāi)線法向直廓蝸桿（ZN)漸開(kāi)線蝸桿(ZI)

漸開(kāi)線延伸漸開(kāi)線法向直廓蝸桿漸開(kāi)線蝸桿(ZI)漸開(kāi)線4二、蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊；2.傳動(dòng)平穩(wěn)；4.傳動(dòng)效率低。3.可以設(shè)計(jì)成具有自鎖性；多用于中小功率、不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況下.二、蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊；2.傳動(dòng)平穩(wěn)；4.5§7-2圓柱蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)一、主要參數(shù)d2pt2df1d1da1b1df2da2dt2a2ap中間平面—以中間平面上的參數(shù)為基準(zhǔn)?！?-2圓柱蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)一、主要參數(shù)d2pt2df1d16a1、模數(shù)m和壓力角2、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角｛a1、模數(shù)m和壓力角2、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角｛73.蝸桿分度圓直徑和直徑系數(shù)正確嚙合條件：（旋向一致）

=b為減少蝸輪滾刀數(shù)目，規(guī)定d1為標(biāo)準(zhǔn)值。β3.蝸桿分度圓直徑和直徑系數(shù)正確嚙合條件：（旋向一致）=8少，角小，效率低，但可以有自鎖性；

g

γ

多，角大，效率高，但加工困難。自鎖條件：

z2=iz1，過(guò)多，d2

大，使蝸桿跨度大，剛度低，一般z2≤80。4.蝸桿頭數(shù)

、傳動(dòng)比、蝸輪齒數(shù)少，角小，效率低，但可以有自鎖性；9變位的目的：二、蝸桿傳動(dòng)變位特點(diǎn)和目的：變位特點(diǎn)：1、只能對(duì)蝸輪變位；2、變位后。d’2=d2,d’1≠d1（a）變位傳動(dòng)x2<0,z’2=z2,a’<a蝸桿中心線a’d’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節(jié)線△a蝸桿中心線a’d’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節(jié)線△a（c）變位傳動(dòng)x2>0,z’2=z2,a’>a蝸桿中心線（b）標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)x2=0分度線（節(jié)線）ad1=d’1d2=d’2=mz2po2圖10-蝸桿傳動(dòng)的變位1、湊中心距；變位的目的：二、蝸桿傳動(dòng)變位特點(diǎn)和目的：變位特點(diǎn)：1、只102、改變傳動(dòng)比。（a）變位傳動(dòng)x2<0,a’=a,

z’2>z2蝸桿中心線ad’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節(jié)線蝸桿中心線ad’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節(jié)線（b）變位傳動(dòng)x2>0,a’=a,z’2<z2圖10蝸桿傳動(dòng)的變位i=z2/z1,z2↑↓,d2=mz2

↑↓,a↑↓a’=a不變，x2<0(x2>0)。2、改變傳動(dòng)比。（a）變位傳動(dòng)x2<0,a’=a11一蝸桿傳動(dòng)失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式:齒面膠合、點(diǎn)蝕、磨損、輪齒折斷失效的特點(diǎn)：發(fā)生在蝸輪齒上。閉式傳動(dòng)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度和熱平衡條件；開(kāi)式傳動(dòng)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)?！?—3蝸桿傳動(dòng)失效形式和材料選擇必要時(shí)驗(yàn)算蝸桿剛度。｝設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：一蝸桿傳動(dòng)失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式:齒面膠合、點(diǎn)蝕、磨損、12二、蝸桿傳動(dòng)的材料及許用應(yīng)力1、錫青銅，允許2、鋁鐵青銅，允許3、灰鑄鐵，允許錫青銅減摩性好，主要失效是點(diǎn)蝕，許用許用接觸應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N有關(guān)；二、蝸桿傳動(dòng)的材料及許用應(yīng)力1、錫青銅，允許2、鋁鐵青銅，允13蝸輪常用材料的基本許用接觸應(yīng)力[σ]0H表7-5及基本許用彎曲應(yīng)力[σ]0F

蝸輪材料鑄造方法適用的滑動(dòng)速度m/s力學(xué)性能[σ]0H[σ]0F

應(yīng)用范圍蝸桿齒面硬度σ0.2σB≤350HBS>45HRC一側(cè)受載兩側(cè)受載ZCuSn10Pbl砂模金屬模≤12≤2513017022031018020020022051703240

重載長(zhǎng)期連續(xù)工作ZCuSnSPbSZn5砂模金屬?！?0≤129010020025011013512515033402429ZCuAl10Fe3砂模金屬?！?≤6180200496540

[σ]

H見(jiàn)表7—682906480速度較低時(shí)ZCuAl10Fe3Mn2砂模金屬?！?≤6——490540—100—90HTl50砂?！?—1504025載荷小而直徑大的傳動(dòng)HT200砂模≤2～2.5—2004830HT250砂?！?～5—2505635蝸輪常用材料的基本許用接觸應(yīng)力[σ]0H

鑄造14鋁鐵青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效是膠合；與滑動(dòng)速度有關(guān)。(條件性設(shè)計(jì)）sv材料滑動(dòng)速度vS

m/s蝸輪蝸桿0.250.5123468ZCuAl9Fe4ZCuAl10Fe3鋼(淬火)*

25023021018016012090ZCuAl10Fe3Mn2鋼(淬火)*

2152001801501359575HT200HTl50(120～150HBS)滲碳鋼16013011590

HTl50(120～150HBS)鋼(調(diào)質(zhì)或正火)1401109070

鋁鐵青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效是膠合；與滑動(dòng)速度有15蝸桿材料表7-4常用蝸桿材料材料牌號(hào)熱處理硬度表面粗糙度Ra(μm)45,42SiMn,40Cr,38SiMnMo,42CrMo,42CrNi表面淬火45~55HRC0.8~1.615CrMn,20CrMn,20Cr,20CrNi,20CrMnTi滲碳淬火58~63HRC1.6~1.845(用于不重要的傳動(dòng))調(diào)質(zhì)<270HBS6.8蝸桿材料表7-4常用蝸桿材料材料牌號(hào)熱處理硬度表面粗糙度Ra16一.蝸桿傳動(dòng)受力分析:§7—4蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算各力大小：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。αg一.蝸桿傳動(dòng)受力分析:§7—4蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算各17機(jī)械設(shè)計(jì)課件718二、蝸輪齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算ZE---彈性系數(shù)端面重合度ea=1.9接觸線長(zhǎng)度變化系數(shù)取1.9蝸輪齒寬角取90o~100o二、蝸輪齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算ZE---彈性系數(shù)端面重合度ea=119表7—7彈性系數(shù)ZE

配對(duì)材料蝸桿鋼鑄鐵

蝸輪錫青銅155143．7鋁青銅156

鑄鐵162

return表7—7彈性系數(shù)ZE配對(duì)材20三、蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度b2----蝸輪輪齒弧長(zhǎng)，；mn----法面模數(shù)，mn=mcosg；Ysa2----齒根應(yīng)力校正系數(shù)，在[s]F中考慮；YFa2----蝸輪齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)zv2=z2/cos3g和蝸輪的變位系數(shù)x2確定；Ye----重合度系數(shù)，Ye=1/cea；Yb----螺旋角系數(shù)，Yb=1-g/120；三、蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度b2----蝸輪輪齒弧長(zhǎng)，21機(jī)械設(shè)計(jì)課件722表圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本尺寸和參數(shù)及與蝸輪參數(shù)的匹配表圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本尺寸和參數(shù)及與蝸輪參數(shù)的匹配23§7—5蝸桿傳動(dòng)的效率和熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率總效率γ

大，效率高；，效率提高。

小，效率高。當(dāng)潤(rùn)滑條件好時(shí)，滑動(dòng)速度高，值小，效率高。反之，出現(xiàn)膠合。

過(guò)多，蝸桿加工困難；減小，受蝸桿剛度限制。§7—5蝸桿傳動(dòng)的效率和熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率總效24三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算發(fā)熱量散熱量如熱平衡條件不滿足時(shí)，可采取以下措施：1、增大散熱面積；2、加風(fēng)扇；3、加冷卻水管。熱平衡三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算發(fā)熱量散熱量如熱平衡條件不滿足時(shí)，可25題7—10?Ⅱ1234旋右結(jié)論:為使Ⅱ軸軸向力小,Ⅱ軸上齒輪、蝸桿同旋向。題7—10?Ⅱ1234旋右結(jié)論:為使Ⅱ軸軸向力小,Ⅱ軸上齒26作業(yè)：P1857-9題作業(yè)：P18527第八章軸§8-1概述一軸的功用和類型功用：支承傳動(dòng)件并傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)分類：按受載情況分為轉(zhuǎn)軸：工作中既受彎矩又受扭矩心軸：只承受彎矩傳動(dòng)軸：只承受扭矩第八章軸§8-1概述一軸的功用和類型功用：支承傳動(dòng)件并傳28轉(zhuǎn)軸心軸MMT傳動(dòng)軸TT轉(zhuǎn)軸心軸MMT傳動(dòng)軸TT29二、軸設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的承載能力計(jì)算剛度振動(dòng)穩(wěn)定性強(qiáng)度三.軸的材料碳素鋼、合金鋼合金鋼和碳鋼的彈性模量E

相近,故改變材料對(duì)軸的剛度影響不大.合金鋼的強(qiáng)度（)高于碳鋼；二、軸設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的承載能力計(jì)算剛度振動(dòng)穩(wěn)定30§8-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、軸的受力合理，滿足承載能力要求；3、軸上零件定位可靠；2、軸上零件裝拆方便；4、軸具有良好的工藝性。已知條件：軸系裝配簡(jiǎn)圖、軸上零件的尺寸、傳動(dòng)的功率P和轉(zhuǎn)速n。軸的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)使：§8-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、軸的受力合理，滿足承載能力要求；331一、擬定軸上零件裝配方案方案一方案二一、擬定軸上零件裝配方案方案一方案二32第7章蝸桿傳動(dòng)一、類型根據(jù)蝸桿形狀分：圓柱蝸桿傳動(dòng)第7章蝸桿傳動(dòng)一、類型根據(jù)蝸桿形狀分：圓柱蝸桿傳動(dòng)33環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)34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阿基米德螺旋線根據(jù)蝸桿齒廓形狀,圓柱蝸桿又分：阿基米德蝸桿N-N直廓凸廓I35延伸漸開(kāi)線法向直廓蝸桿（ZN)漸開(kāi)線蝸桿(ZI)

漸開(kāi)線延伸漸開(kāi)線法向直廓蝸桿漸開(kāi)線蝸桿(ZI)漸開(kāi)線36二、蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊；2.傳動(dòng)平穩(wěn)；4.傳動(dòng)效率低。3.可以設(shè)計(jì)成具有自鎖性；多用于中小功率、不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工況下.二、蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊；2.傳動(dòng)平穩(wěn)；4.37§7-2圓柱蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)一、主要參數(shù)d2pt2df1d1da1b1df2da2dt2a2ap中間平面—以中間平面上的參數(shù)為基準(zhǔn)?！?-2圓柱蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)一、主要參數(shù)d2pt2df1d138a1、模數(shù)m和壓力角2、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角｛a1、模數(shù)m和壓力角2、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角｛393.蝸桿分度圓直徑和直徑系數(shù)正確嚙合條件：（旋向一致）

=b為減少蝸輪滾刀數(shù)目，規(guī)定d1為標(biāo)準(zhǔn)值。β3.蝸桿分度圓直徑和直徑系數(shù)正確嚙合條件：（旋向一致）=40少，角小，效率低，但可以有自鎖性；

g

γ

多，角大，效率高，但加工困難。自鎖條件：

z2=iz1，過(guò)多，d2

大，使蝸桿跨度大，剛度低，一般z2≤80。4.蝸桿頭數(shù)

、傳動(dòng)比、蝸輪齒數(shù)少，角小，效率低，但可以有自鎖性；41變位的目的：二、蝸桿傳動(dòng)變位特點(diǎn)和目的：變位特點(diǎn)：1、只能對(duì)蝸輪變位；2、變位后。d’2=d2,d’1≠d1（a）變位傳動(dòng)x2<0,z’2=z2,a’<a蝸桿中心線a’d’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節(jié)線△a蝸桿中心線a’d’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節(jié)線△a（c）變位傳動(dòng)x2>0,z’2=z2,a’>a蝸桿中心線（b）標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)x2=0分度線（節(jié)線）ad1=d’1d2=d’2=mz2po2圖10-蝸桿傳動(dòng)的變位1、湊中心距；變位的目的：二、蝸桿傳動(dòng)變位特點(diǎn)和目的：變位特點(diǎn)：1、只422、改變傳動(dòng)比。（a）變位傳動(dòng)x2<0,a’=a,

z’2>z2蝸桿中心線ad’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節(jié)線蝸桿中心線ad’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節(jié)線（b）變位傳動(dòng)x2>0,a’=a,z’2<z2圖10蝸桿傳動(dòng)的變位i=z2/z1,z2↑↓,d2=mz2

↑↓,a↑↓a’=a不變，x2<0(x2>0)。2、改變傳動(dòng)比。（a）變位傳動(dòng)x2<0,a’=a43一蝸桿傳動(dòng)失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式:齒面膠合、點(diǎn)蝕、磨損、輪齒折斷失效的特點(diǎn)：發(fā)生在蝸輪齒上。閉式傳動(dòng)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度和熱平衡條件；開(kāi)式傳動(dòng)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)?！?—3蝸桿傳動(dòng)失效形式和材料選擇必要時(shí)驗(yàn)算蝸桿剛度。｝設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：一蝸桿傳動(dòng)失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式:齒面膠合、點(diǎn)蝕、磨損、44二、蝸桿傳動(dòng)的材料及許用應(yīng)力1、錫青銅，允許2、鋁鐵青銅，允許3、灰鑄鐵，允許錫青銅減摩性好，主要失效是點(diǎn)蝕，許用許用接觸應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N有關(guān)；二、蝸桿傳動(dòng)的材料及許用應(yīng)力1、錫青銅，允許2、鋁鐵青銅，允45蝸輪常用材料的基本許用接觸應(yīng)力[σ]0H表7-5及基本許用彎曲應(yīng)力[σ]0F

蝸輪材料鑄造方法適用的滑動(dòng)速度m/s力學(xué)性能[σ]0H[σ]0F

應(yīng)用范圍蝸桿齒面硬度σ0.2σB≤350HBS>45HRC一側(cè)受載兩側(cè)受載ZCuSn10Pbl砂模金屬?！?2≤2513017022031018020020022051703240

重載長(zhǎng)期連續(xù)工作ZCuSnSPbSZn5砂模金屬?！?0≤129010020025011013512515033402429ZCuAl10Fe3砂模金屬?！?≤6180200496540

[σ]

H見(jiàn)表7—682906480速度較低時(shí)ZCuAl10Fe3Mn2砂模金屬?！?≤6——490540—100—90HTl50砂模≤2—1504025載荷小而直徑大的傳動(dòng)HT200砂?！?～2.5—2004830HT250砂模≤2～5—2505635蝸輪常用材料的基本許用接觸應(yīng)力[σ]0H

鑄造46鋁鐵青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效是膠合；與滑動(dòng)速度有關(guān)。(條件性設(shè)計(jì)）sv材料滑動(dòng)速度vS

m/s蝸輪蝸桿0.250.5123468ZCuAl9Fe4ZCuAl10Fe3鋼(淬火)*

25023021018016012090ZCuAl10Fe3Mn2鋼(淬火)*

2152001801501359575HT200HTl50(120～150HBS)滲碳鋼16013011590

HTl50(120～150HBS)鋼(調(diào)質(zhì)或正火)1401109070

鋁鐵青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效是膠合；與滑動(dòng)速度有47蝸桿材料表7-4常用蝸桿材料材料牌號(hào)熱處理硬度表面粗糙度Ra(μm)45,42SiMn,40Cr,38SiMnMo,42CrMo,42CrNi表面淬火45~55HRC0.8~1.615CrMn,20CrMn,20Cr,20CrNi,20CrMnTi滲碳淬火58~63HRC1.6~1.845(用于不重要的傳動(dòng))調(diào)質(zhì)<270HBS6.8蝸桿材料表7-4常用蝸桿材料材料牌號(hào)熱處理硬度表面粗糙度Ra48一.蝸桿傳動(dòng)受力分析:§7—4蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算各力大?。焊髁Ψ较颍号c斜齒輪判定方法相同

Fa1方向用左、右手定則判定。αg一.蝸桿傳動(dòng)受力分析:§7—4蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算各49機(jī)械設(shè)計(jì)課件750二、蝸輪齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算ZE---彈性系數(shù)端面重合度ea=1.9接觸線長(zhǎng)度變化系數(shù)取1.9蝸輪齒寬角取90o~100o二、蝸輪齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算ZE---彈性系數(shù)端面重合度ea=151表7—7彈性系數(shù)ZE

配對(duì)材料蝸桿鋼鑄鐵

蝸輪錫青銅155143．7鋁青銅156

鑄鐵162

return表7—7彈性系數(shù)ZE配對(duì)材52三、蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度b2----蝸輪輪齒弧長(zhǎng)，；mn----法面模數(shù)，mn=mcosg；Ysa2----齒根應(yīng)力校正系數(shù)，在[s]F中考慮；YFa2----蝸輪齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)zv2=z2/cos3g和蝸輪的變位系數(shù)x2確定；Ye----重合度系數(shù)，Ye=1/cea；Yb----螺旋角系數(shù)，Yb=1-g/120；三、蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度b2----蝸輪輪齒弧長(zhǎng)，53機(jī)械設(shè)計(jì)課件754表圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本尺寸和參數(shù)及與蝸輪參數(shù)的匹配表圓柱蝸桿傳動(dòng)的基