7蝸桿傳動2解析

蝸桿傳動第7章蝸桿傳動蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成。一般蝸桿為主動件，用于傳遞交織軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和動力，通常兩軸交織角∑為90?。§7.1蝸桿傳動的類型和特點(diǎn)§7.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算§7.3

蝸桿傳動的材料和結(jié)構(gòu)§7.4蝸桿傳動的強(qiáng)度計(jì)算§7.5蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡§7.6蝸桿傳動的安裝與維護(hù)

一、蝸桿與蝸輪的材料1.為了減摩，通常蝸桿用鋼材，蝸輪用有色金屬（銅合金、鋁合金）。2.高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。3.低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。4.蝸輪常用材料有：鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等。7.3蝸桿與蝸輪的材料和結(jié)構(gòu)由于蝸桿傳動的特點(diǎn)，蝸桿副的材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是具有良好的減摩耐磨和抗膠合性能。為此常接受青銅作蝸輪齒圈，并與淬硬磨削的鋼制蝸桿相匹配。蝸桿的常用材料為碳鋼和合金鋼。高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。精度要求高的蝸桿需經(jīng)磨削。適用于齒面滑動速度較高的傳動。鑄錫青銅：鑄鋁青銅：灰鑄鐵：蝸輪常用材料有：vs≤8m/s的場合。（抗膠合實(shí)力差）vs≤2m/s的場合，且要進(jìn)行時效處理，防止變形。（抗膠合實(shí)力強(qiáng)，抗點(diǎn)蝕實(shí)力差）二、蝸桿、渦輪的結(jié)構(gòu)1.蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿常和軸做成一個整體。★無退刀槽，加工螺旋部分時只能用銑制的方法。★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。蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)2.蝸輪的結(jié)構(gòu)齒圈式整體式蝸輪的結(jié)構(gòu)鑲鑄式螺栓連接式7.4蝸桿傳動的強(qiáng)度計(jì)算一、蝸桿傳動的受力分析蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪相像，輪齒在受到法向載荷Fn的狀況下，可分解出徑向載荷Fr、圓周載荷Ft、軸向載荷Fa。Ft2Ft1Fx2Fx1Fr1Fr2T2n2n1T1力的大小

圓周力

軸向力

徑向力

蝸桿傳動的受力分析蝸桿傳動受力方向推斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試推斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。蝸桿傳動受力方向推斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試推斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力蝸桿傳動受力方向推斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試推斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力周向力=軸向力蝸桿傳動受力方向推斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試推斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力周向力=軸向力周向力=軸向力蝸桿傳動受力方向推斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試推斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。從動輪轉(zhuǎn)向徑向力=徑向力周向力=軸向力周向力=軸向力Ft——主反從同

Fr——指向各自的軸線

Fa1——蝸桿左右手螺旋定則

軸向力

徑向力圓周力

蝸輪轉(zhuǎn)向的判別：Fa1的反向即為蝸輪的角速度w2方向例1：標(biāo)出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)動方向，繪出蝸桿和蝸輪在嚙合點(diǎn)處的各分力的方向（均為蝸桿主動）。n112n221n2Ft2Fa1Ft1Fa2n112Ft1Fa2n2Ft2Fa1n1Ft2Fa1Ft1Fa2徑向力Fr的方向：略傳動系統(tǒng)如圖，已知輪4為輸出輪，轉(zhuǎn)向如圖，試：1、合理確定蝸桿、蝸輪的旋向；2、標(biāo)出各輪受力方向。1234n4n3n2Fa3Fa2Ft1Fa1Ft2Ft3Ft4例Fa4n1徑向力Fr的方向：略圖示為一起重裝置，欲使重物上升，試在圖上畫出：n2’n3’Fa2’Fa3’Ft3Ft2’Ft3’Fa4n3n2n1Fa2Fa1Fa3Ft4Ft2Ft143’32’21電機(jī)例1、電機(jī)轉(zhuǎn)向n1；2、斜齒輪2的旋向；3、嚙合點(diǎn)受力方向。n4徑向力Fr的方向：略7.5蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算

一、蝸桿傳動的效率與齒輪傳動類似，閉式蝸桿傳動的功率損耗包括三部分：輪齒嚙合摩擦損耗，軸承中摩擦損耗以及攪動箱體內(nèi)潤滑油的油阻損耗。其總效率為

η=η1η2η3其中最主要的是嚙合效率，當(dāng)蝸桿主動時，嚙合效率可按螺旋傳動的效率公式求出。式中：γ為蝸桿導(dǎo)程角；ρ′為當(dāng)量摩擦角，ρ′=arctgf′。當(dāng)量摩擦系數(shù)f′主要與蝸桿副材料、表面狀況以及滑動速度等有關(guān)。因此考慮η2η3后，蝸桿傳動的總效率為所以z1↑→γ↑→η↑估計(jì)蝸桿傳動的總效率時，可取下列數(shù)值：閉式傳動z1=124

η=0.70~0.750.75~0.820.87~0.92開式傳動z1=1、2η=0.60~0.70二、蝸桿傳動的潤滑目的：減摩、散熱。潤滑油的粘度和給油方法可參照表7-10選取。一般依據(jù)相對滑動速度選擇潤滑油的粘度和給油方法。蝸桿下置時，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個齒高；蝸桿上置時，浸油深度約為蝸輪外徑的1/6～1/3。給油方法：油池潤滑：噴油潤滑為減小攪油損失，下置式蝸桿不宜浸油過深。蝸桿線速度v2>4m/s時，常將蝸桿置于蝸輪之上，形成上置式傳動，由蝸輪帶油潤滑。潤滑方式的選擇：當(dāng)vs≤5~10m/s時，接受油池浸油潤滑。為了削減攪油損失，下置式蝸桿不宜浸油過深。當(dāng)vs>10~15m/s時，接受壓力噴油潤滑。當(dāng)v1>4m/s時，接受蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。三、蝸桿傳動的熱平衡計(jì)算由于蝸桿傳動效率低、發(fā)熱量大，若不剛好散熱，會引起箱體內(nèi)油溫上升、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要進(jìn)行熱平衡計(jì)算。熱平衡：在單位時間內(nèi)，摩擦產(chǎn)生的熱量等與散發(fā)的熱量。在閉式傳動中，熱量系通過箱殼散逸，且要求箱體內(nèi)的油溫t(℃)和四周空氣溫度t0(℃)之差不超過允許值式中：△t——溫度差，△t=t-t0;P1——蝸桿傳遞功率，單位為kW;αt——表面散熱系數(shù)，依據(jù)箱體四周通風(fēng)條件，一般取αt=10~17W/(m2·℃)；A——散熱面積，單位為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(jì)算；[△t]——溫差允許值，一般為60~70℃。并應(yīng)使油溫t(=t0+△