第11章蝸桿傳動

第十一章蝸桿傳動一、蝸桿傳動的特點①結構緊湊，傳動比大動力傳動：i＝5~80分度機構：i可達300傳遞運動：i可達1000②傳動平穩(wěn)，無噪音蝸桿上的輪齒是連續(xù)的螺旋齒，是逐漸進入和退出嚙合

③具有自鎖性能螺旋線升角小于當量摩擦角④摩擦損失大，傳動效率低相對滑動速度大二、蝸桿傳動的類型1、按蝸桿的形狀分圓柱蝸桿傳動錐蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動2、圓柱蝸桿傳動①普通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蝸桿②圓弧齒圓柱蝸桿三、普通圓柱蝸桿傳動的主要參數中間平面：通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面1、主要參數及選擇

模數m和壓力角

m

a1＝m

t2＝m，

a1＝

t2＝

＝200

蝸桿直徑系數qq＝d1／m

蝸桿頭數z1z1多，加工困難z1少，傳動效率低傳遞運動，且傳動比較大時，z1取小值傳遞運動，且傳動比不大時，z1取大值

蝸桿升角

傳動比id1pz如何選擇z2z2越大，m越小，使輪齒的彎曲強度降低m不變，則蝸輪直徑d2增大，加大了蝸桿的支承長度，使蝸桿的剛度下降

標準中心距a2、變位的特點

只能對蝸輪進行變位，有兩種變位情況：①蝸輪齒數不變（z2＝z2），改變中心距（a

≠a）②中心距保持不變（a

＝a），改變蝸輪齒數（z2≠z2）四、蝸桿傳動的受力分析1、失效形式和設計準則失效形式：主要是齒面膠合其次是點蝕和磨損失效主要發(fā)生在蝸輪輪齒面上為什么？蝸桿材料的強度比蝸輪高蝸桿齒是連續(xù)齒設計準則:①閉式傳動，按蝸輪齒面接觸疲勞強度設計，校核齒根彎曲疲勞強度，進行熱平衡計算；②開式傳動或z2＞80的閉式傳動，按齒根彎曲疲勞強度設計。2、常用材料對材料的要求：有足夠的強度；良好的耐磨性和抗膠合的性能；蝸桿硬而光，蝸輪軟而耐磨。蝸桿：低速中載用45、40號鋼，調質處理，硬度為220～300HBS；高速重載用20Cr、15Cr滲碳淬火，或者40、45號鋼或40Cr淬火，硬度為40～55HRC。蝸輪

vs3m/s的重要傳動，用ZCuSn10Pl、ZCuSn5Pb5Zn5，(錫青銅)；

vs4m/s的傳動，用ZCuAl10Fe3，(鋁青銅)；

vs2m/s的傳動，用HT150、HT200，鑄鐵。3、受力分析軸向力方向的判斷用左（右）手定則五、蝸桿傳動的強度計算1、蝸輪齒根彎曲疲勞強度只對蝸輪輪齒進行承載能力計算為什么？材料：蝸輪的強度低結構：蝸桿的齒寬大b2—蝸輪的輪齒弧長

—為蝸輪齒寬角mn—法面模數，mn＝mcos

Yε—重合度系數，Yε＝0.667Yβ—螺旋角影響系數，Yβ＝1－（／1400）YFa2—齒形系數，按ZV2及x查圖11—19YSa2—應力校正系數，在[

F]中考慮[

F]—許用彎曲應力，[

F]＝[

F]KFN[

F]—基本許用應力，查表11—8KFN—壽命系數N—應力循環(huán)系數，N＝60jn2Lhn2—蝸輪的轉速Lh—工作壽命j

—蝸輪輪齒每轉的嚙合次數驗算式：設計式：算后查表11—2選參數2、齒面接觸疲勞強度K—載荷系數，K=KAKKVKA—使用系數，查表11—5KV—動載系數K—齒向載荷分布系數Fn—嚙合面上的法向載荷L0—接觸線長—接觸齒廊綜合曲率半徑ZE—彈性影響系數驗算式：設計式：Z—接觸系數，查圖11—14[σH]—許用接觸應力σB≥300MPa的鑄鐵或高強度青銅蝸輪，查表11—6；σB＜300MPa的錫青銅蝸輪，查表11—7取[σH]＇，再計算[σH]＝[σH]KHN3、蝸桿剛度計算E—蝸桿材料的彈性模量I—蝸桿危險剖面的慣性矩L—蝸桿支點間的跨距，初算取L＝0.9d2[y]—蝸桿許用最大撓度，[y]＝d1／1000六、圓弧齒圓柱蝸桿傳動的設計計算1、主要參數及選擇①特點效率高，＝0.95以上；承載能力高，比普通蝸桿高50～60%；體積小，結構緊湊；有利于潤滑油膜的形成；中心距難以調整，對中心距誤差的敏感性強。②主要參數齒形角0

0＝200～400齒廓圓弧半徑

小承載能力會產生干涉一般z1＝1、2，＝5mz1＝3，＝5.3mz1＝4，＝5.5m

變位系數x2為了油膜的形成、足夠的接觸面積、避免根切，應取xmin≥0.5；轉速高，可以取較大的x2；為了避免齒頂變尖，應取xmin≤1.5一般z1＞2，x2＝0.7～1.2z1≤2，x2＝1～1.52、強度計算①失效形式及設計準則失效形式：膠合、磨損、點蝕設計準則：蝸輪齒面接觸疲勞強度齒根彎曲疲勞強度②校核接觸疲勞強度安全系數式中：SHmin—最小安全系數，查表11—12σH—蝸輪齒面接觸應力Zm—系數bm2—蝸輪平均齒寬，bm2≈0.45（d1+6m）Yz—蝸桿齒的齒形系數，查表11—13σHlim—齒面接觸疲勞極限，σlim＝K0fhfnfwK0—配對材料系數，查表11—14fh—壽命系數，查表11—15fn—速度系數，轉速不變時，查表11—16fw——載荷系數，當載荷平穩(wěn)時，fw＝1③校核彎曲疲勞強度安全系數式中：CFlim—蝸輪齒根應力極限，查表11—17CFmax—蝸輪齒根最大應力系數Ft2max—蝸輪平均圓上最大圓周力—蝸輪齒弧長，b2:弦長錫青銅齒圈銅鋁合金齒圈mn—法向模數七、效率、潤滑、熱平衡計算1、蝸桿傳動的效率蝸桿傳動的效率：η＝η1η2η3η2—攪油損耗的效率

η3—軸承效率η2η3＝0.95～0.96η1—蝸桿傳動嚙合效率

γ

—普通圓柱蝸桿分度圓上的導程角v—當量摩擦角，查表11—18、11—19頭數z11246效率η0.70.80.90.952、蝸桿傳動的潤滑潤滑不良，效率將顯著降低，并帶來劇烈的磨損和膠合破壞加抗膠合能力強的添加劑3、蝸桿傳動的熱平衡計算

損失的功率都變成熱量箱體散熱面積小油溫不斷升高摩擦損失產生的熱量：φ1＝1000P（1－η）通過箱體散發(fā)的熱量：φ2＝αdS（t0－ta）由φ1＝φ2得αd—箱體散熱系數S—散熱面積t0—油的工作時溫度ta—周圍空氣的溫度P—蝸桿傳遞的功率在t0＞80℃時，應采取的散熱措施有：增加散熱片以增大散熱面積傳動箱內加裝循環(huán)冷卻管路在蝸桿軸端加裝風扇以加速空氣流通摩擦損失產生的熱量：φ1＝1000(P－△PF)(1－η)△PF風扇消耗功率通過箱體散發(fā)的熱量：φ2＝(α’d