第10章蝸桿傳動(dòng)g

13蝸桿傳動(dòng)10.1概述10.2蝸桿傳動(dòng)失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu)10.3普通圓柱蝸桿傳動(dòng)基本參數(shù)10.4圓柱蝸桿幾何計(jì)算10.5蝸桿傳動(dòng)受力分析和效率計(jì)算10.6圓柱蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算10.7圓柱蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算10.8圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算10.9提高普通圓柱蝸桿傳動(dòng)性能的措施10.1概述優(yōu)點(diǎn)：1）工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪音小。2）i大蝸桿——1、2、4、6傳遞動(dòng)力時(shí)：i=8~100（常用15~50）傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)：i=幾百~上千（單頭，η↓）蝸輪——z1>17特點(diǎn)和應(yīng)用3）當(dāng)蝸桿分度圓導(dǎo)程角小于輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)具有自鎖性。缺點(diǎn)：1）制造成本高，加工困難。2）

η低。4）蝸輪需用貴重的減摩材料。應(yīng)用由于i大，可用于機(jī)床分度機(jī)構(gòu)、儀器儀表中。P750KW（通常＜50KW），Vs35m/s（通常＜15m/s）。用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一般：空間垂直2、按蝸桿頭數(shù)分單頭蝸桿：i↑，自鎖性↑，η↓多頭蝸桿：相反1、按旋向分左旋右旋一般采用右旋10.1.1蝸桿傳動(dòng)的類型3、按蝸桿形狀分圓柱蝸桿環(huán)面蝸桿錐蝸桿ZA型:阿基米德蝸桿中間平面：齒條與漸開(kāi)線齒輪嚙合端面：阿基米德螺旋線ZI型:漸開(kāi)線蝸桿端面：漸開(kāi)線,較精密傳動(dòng)ZN型:法向直廓蝸桿(刀具加工位置不同)圓柱蝸桿與蝸桿軸線在同一水平面內(nèi)

與蝸桿的基圓相切齒槽中點(diǎn)螺旋線法平面內(nèi)

10.1.2精度等級(jí)12個(gè)等級(jí)：動(dòng)力傳動(dòng)：6~9級(jí)測(cè)量分度：6級(jí)或以上112高低選擇：表10.110.2失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu)10.2.1失效形式與齒輪傳動(dòng)類似：點(diǎn)蝕、膠合、磨損、折斷∵vs↑→η↓、發(fā)熱↑→主要為：膠合、磨損、點(diǎn)蝕蝸輪強(qiáng)度較弱，失效主要發(fā)生在蝸輪上。蝸桿主要失效形式是剛度不足。10.2.2材料vs↑減摩性↑、強(qiáng)度↑不能都用硬材料1、蝸輪——指齒冠部分材料：減摩材料鑄錫青銅：vs≥12~26m/s鑄鋁青銅：vs≤10m/s，抗膠合能力差鑄鋁黃銅：抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng),耐磨性差,用于vs小場(chǎng)合HT、QT：vs≤2m/s大直徑蝸輪：鑄鐵（蝸桿用青銅）2、蝸桿材料碳鋼合金鋼熱處理硬面蝸桿：首選淬火→磨削調(diào)質(zhì)蝸桿：缺少磨削設(shè)備時(shí)選用。10.2.3結(jié)構(gòu)1、蝸桿：與軸一體。車制、銑制。2、蝸輪螺栓（鉸制孔）整體式齒冠：用貴重耐磨金屬(青銅)輪心：鑄鐵或鑄鋼鑄造（澆鑄）過(guò)盈組合式10.3圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)齒形角刀具基準(zhǔn)齒形的齒形角：阿基米德蝸桿、漸開(kāi)線蝸桿：軸向齒形角法向直廓蝸桿：法向齒形角1、基本齒廓普通圓柱蝸桿基本齒廓見(jiàn)表10.22、模數(shù)m和壓力角正確嚙合條件：∴—標(biāo)準(zhǔn)值(與齒輪不同,表10.3)——蝸桿導(dǎo)程角3、蝸桿分度圓直徑d1和直徑系數(shù)q加工蝸輪時(shí)的滾刀尺寸與與之嚙合的蝸桿尺寸相同，m一定時(shí)，對(duì)應(yīng)不同直徑的蝸桿，需要配備很多加工蝸輪的滾刀?！毒邤?shù)量同一m的蝸桿，應(yīng)對(duì)直徑d1進(jìn)行限制d1為標(biāo)準(zhǔn)值d1m表10.3蝸桿直徑系數(shù)qd1、m——為標(biāo)準(zhǔn)值∴q為導(dǎo)出值,不一定為整數(shù)。m一定時(shí)，q↑——d1↑——蝸桿剛度↑z1一定時(shí)，q↑——γ↓——η↓，自鎖性↑4、z1、z2蝸桿頭數(shù)z1：蝸桿上蝸旋線的數(shù)目。z1=1、2、4、6等z1↑↑——加工困難傳遞動(dòng)力：（↑傳動(dòng)平穩(wěn)性，避免根切）(z2↑—d2↑—蝸桿軸長(zhǎng)↑—?jiǎng)偠取?∴一般取z2=32~80z1~z2：互質(zhì)→均勻磨損5、蝸桿導(dǎo)程角γγ↑→η↑γ↓→η↓γ↑↑→制造困難傳遞動(dòng)力時(shí):頭數(shù)z1↑—γ↑—η↑∴采用多頭蝸桿傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí):保證自鎖(γ≤ρ),γ↓—z1↓,采用單頭蝸桿6、i、u蝸桿主動(dòng)時(shí):7、中心距a（應(yīng)按p234系列值選取）8、蝸桿傳動(dòng)變位1）變位目的：配湊中心距；湊傳動(dòng)比。故：蝸桿尺寸不能變動(dòng)，只能對(duì)蝸輪變位2）變位方法：與齒輪變位相同,靠刀具的移位實(shí)現(xiàn)變位。加工蝸輪時(shí)的滾刀與蝸桿尺寸相同，加工時(shí)滾刀只作徑向移動(dòng)，尺寸不變。3）變位結(jié)果∴蝸桿——各部分尺寸不變，但節(jié)線變化∴蝸輪——尺寸發(fā)生變化，但分度圓和節(jié)圓依舊重合

分度圓和節(jié)圓不重合4）變位類型1）齒數(shù)不變，湊ax>0，正變位x<0負(fù)變位2）a不變，齒數(shù)變化，湊i湊i：（a不變，→）x＞0齒數(shù)↓x＜0齒數(shù)↑10.4幾何計(jì)算（略）10.5受力分析與效率計(jì)算10.5.1作用力圓周力：軸向力：(蝸桿主動(dòng))——嚙合效率忽略Ff，F(xiàn)n徑向力：1）各分力方向Fr：指向各自輪心Ft蝸桿與n1反向蝸輪與n2同向Fa蝸桿：左、右手定則蝸輪：※2）旋向判定∵蝸輪與蝸桿旋向相同。方向判定：3）蝸輪轉(zhuǎn)向已知：n1、旋向→n2左、右手定則：四指n1、拇指反向：嚙合點(diǎn)v2→n2n2n1v2練習(xí)：n1n1Fr1Fr2⊙Ft1xFa2Fa1Ft2右旋n2Fr1Fr2Ft1Fa2xFa1Ft2·n2已知：蝸桿軸Ⅰ為輸入，大錐齒輪軸Ⅱ?yàn)檩敵?，軸Ⅲ轉(zhuǎn)向如圖。試：確定各輪轉(zhuǎn)向、旋向及受力。1.n4→n3→n2→Ft2→Fa22.Fa3→Fa2→Ft1→n1蝸輪右旋n4輸出ⅢⅠⅡ1234蝸桿右旋→10.5.2傳動(dòng)效率與齒輪類似：1、嚙合η1：近似按螺旋副計(jì)算（蝸桿主動(dòng)）（蝸輪主動(dòng)）ρv——當(dāng)量摩擦角，與vs有關(guān)。（p240表10.6）圖10.12蝸桿傳動(dòng)效率與蝸桿導(dǎo)程角之間的關(guān)系圖10.11蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度2)γ為影響η1的主要因素：γ↑→η1↑時(shí)，η1→max此后，γ↑→η1↓一般取后：η↑緩慢γ大時(shí)，加工困難2、η2攪油效率：3、η3軸承效率：說(shuō)明：1）vs↑→μv↓→ρv↓油膜易形成→η1↑10.6圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算∵蝸輪齒強(qiáng)度低于蝸輪齒計(jì)算針對(duì)蝸輪10.6.1接觸強(qiáng)度計(jì)算校核式設(shè)計(jì)式為接觸疲勞壽命系數(shù)參數(shù)說(shuō)明：1）T2——蝸輪轉(zhuǎn)矩,N·mm2）K——載荷系數(shù),K=KAKβKv3）ZE——彈性系數(shù)(P186,表9.11)4）Zρ——接觸系數(shù),考慮齒面曲率和接觸線長(zhǎng)度影響,Zρ初值a根據(jù)查得。設(shè)計(jì)時(shí)：未知，初選值（蝸桿主動(dòng)）10.6.2彎曲強(qiáng)度計(jì)算條件性估算參見(jiàn)式10.18（P243）彎曲強(qiáng)度主要與模數(shù)、蝸輪齒寬有關(guān)。10.6.3蝸桿剛度計(jì)算10.6.4各種設(shè)計(jì)參數(shù)的選取與確定1．d1/a值的選取時(shí)，(10.23)時(shí)，(10.24)選取后，按照?qǐng)D10.15可初步選取蝸桿和導(dǎo)程角，同時(shí)還可以確定傳動(dòng)嚙合效率b）↑—η↓2）求d1、z1、z2、m。P245討論：Zρ↓→σH↓a一定時(shí)，↑—d1↑—↑蝸桿剛度d1一定時(shí)，↑—a↓—結(jié)構(gòu)緊湊——蝸桿傳動(dòng)的重要參數(shù)a）↑—10.7.1潤(rùn)滑一、油粘度與潤(rùn)滑方法運(yùn)動(dòng)粘度:υ40℃↑——抗膠合↑潤(rùn)滑方法：：蝸桿下置浸油潤(rùn)滑：蝸桿上置浸油（攪油阻力大）：壓力噴油潤(rùn)滑,油嘴對(duì)著蝸桿嚙入端10.7潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算二、蝸桿布置與潤(rùn)滑方式蝸桿下置：浸入油中深度至少一個(gè)牙高，但油面不應(yīng)超過(guò)軸承最低滾動(dòng)體的中心。蝸桿下置式冷卻效果更好。由于η↓——發(fā)熱大易膠合即：發(fā)熱率Ps=散熱率Pc摩擦功耗：∴冷卻散去的熱量：環(huán)境溫度t0=20°箱內(nèi)工作溫度散熱面積，可由13.27式估算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，則：熱平衡計(jì)算10.7.2蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算油溫比t1高10℃左右，∴油溫小于90℃。※蝸桿上置：飛濺冷卻作用差，0.8αW若t1太高，可采取如下措施：2、蝸桿軸端裝風(fēng)扇1、加散熱片3、外冷卻壓力噴油潤(rùn)滑4、油池內(nèi)安裝蛇形冷卻水管

10.8圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟（P247）10.9提高圓柱蝸桿傳動(dòng)性能的措施不同位置：接觸線與v1夾角不同,夾角↑—油膜易形成最大夾角(≈90°):發(fā)生在蝸桿螺紋退出嚙合的齒邊上。最小夾角(≈0°):靠近中間平面的區(qū)域—不易形成油膜，限制承載。蝸桿傳動(dòng)中輪齒間接觸線隨嚙合位置移動(dòng)。措施：1）輪齒挖窩：挖去夾角小處，貯油，改善潤(rùn)滑。2）人工油涵：油楔(大滾刀、移動(dòng)滾刀)。3）蝸輪偏位安裝：蝸輪偏向嚙出端。4）采用環(huán)面蝸桿。作業(yè)12-512-812-1012-3212-33復(fù)習(xí)思考題

1、蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么？常用于何種工況？

2、蝸桿傳動(dòng)有哪幾種