第07章 齒輪傳動-3-

7.15蝸桿傳動蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，用于傳遞空間交錯兩軸之間的運(yùn)動和動力。通常兩軸交錯角為90°。通常蝸桿為主動件。蝸桿傳動主要用于傳動比較大，結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合；或用于需要傳動具有自鎖性能的場合。7.15蝸桿傳動Lγd1蝸桿小齒輪直徑d1小，長度L大，螺旋線環(huán)繞一周以上，如同螺旋，稱為蝸桿。螺旋線的根數(shù)即蝸桿的齒數(shù)，又稱頭數(shù)。一般Z1=1-4。7.15蝸桿傳動2d2tt蝸輪直徑d2大，齒數(shù)多，螺旋角2。7.15蝸桿傳動L12γ兩軸線垂直交錯。7.15蝸桿傳動7.15.1蝸桿傳動的類型和特點(diǎn)一、蝸桿傳動的類型

1、按蝸桿形式分類圓柱蝸桿傳動錐蝸桿環(huán)面蝸桿7.15蝸桿傳動7.15.1蝸桿傳動的類型和特點(diǎn)2按刀具加工位置分阿基米德蝸桿

漸開線蝸桿法向直廓蝸桿7.15蝸桿傳動7.15.1蝸桿傳動的類型和特點(diǎn)二、蝸桿傳動的特點(diǎn)1、傳動比大2、連續(xù)嚙合，傳動平穩(wěn)3、具有自鎖性4、效率較低5、磨損大7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸1、模數(shù)m和壓力角α

中間平面(主平面)：通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面。由于蝸輪是用與蝸桿形狀相仿的滾刀，按范成原理切制輪齒，所以在中間平面內(nèi)，普通圓柱蝸桿傳動相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合傳動。所以設(shè)計(jì)計(jì)算都以中間平面的參數(shù)和幾何關(guān)系為準(zhǔn)，并沿用圓柱齒輪傳動的計(jì)算關(guān)系。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸1、模數(shù)m和壓力角α

7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸1、模數(shù)m和壓力角α

蝸輪軸線蝸桿軸線aa過蝸桿軸線作垂直于蝸輪軸線的平面a-a—蝸桿蝸輪傳動的中間平面。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸1、模數(shù)m和壓力角α

a—a中間平面中，蝸桿的齒形為直線（齒條），蝸輪的齒形為漸開線。其傳動相當(dāng)于齒輪齒條傳動。漸開線直線齒γ17.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸1、模數(shù)m和壓力角α

正確嚙合條件由于中間平面即蝸桿的軸面、蝸輪的端面，故其正確嚙合條件為：

ma1=mt2=m，a1=t2。模數(shù)m的標(biāo)準(zhǔn)值見表7-12。壓力角的標(biāo)準(zhǔn)值為20°7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸2.傳動比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2傳動比i

蝸桿傳動通常以蝸桿為主動件蝸桿頭數(shù)z1可根據(jù)傳動比和傳動效率要求來選定。z1=1，傳動比大，但效率較低。如要求提高效率，應(yīng)增加蝸桿頭數(shù)。蝸桿頭數(shù)越多，加工越困難。因此蝸桿頭數(shù)常取1，2，4。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸2.傳動比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2蝸輪齒數(shù)z2Z2=iZ1，一般取Z2=28-80。為避免根切，與單頭蝸桿嚙合的蝸輪，Z2應(yīng)大于17；與雙頭蝸桿嚙合的蝸輪，Z2應(yīng)大于27。對于動力傳動，Z2一般不大于80。蝸輪越大，蝸桿剛度越小，容易產(chǎn)生彎曲而影響正常嚙合。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸3.蝸桿直徑系數(shù)q和導(dǎo)程角γ切制蝸輪的滾刀，其分度圓直徑、模數(shù)和導(dǎo)程角等參數(shù)必須與相應(yīng)的蝸桿相同。為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目并便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，因此對每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑d1。比值q=d1/m稱為蝸桿直徑系數(shù)或蝸桿特性系數(shù)。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸3.蝸桿直徑系數(shù)q和導(dǎo)程角γ蝸桿螺旋面與分度圓柱的交線是螺旋線。設(shè)γ為蝸桿分度圓柱上的螺旋線導(dǎo)程角，pa1為軸向齒距。通常γ=4～28°。γ大，效率高；γ小，效率低，但可自鎖。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸4.齒面間滑動速度s滑動速度的大小，對齒面的潤滑情況、齒面失效形式、發(fā)熱及傳動效率等均有很大的影響。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸5.中心距a當(dāng)蝸桿節(jié)圓與分度圓重合時稱為標(biāo)準(zhǔn)傳動，其中心距計(jì)算式為a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)一、失效形式由于蝸桿材料為鋼材，強(qiáng)度較高，故失效總是出現(xiàn)在蝸輪輪齒上。蝸桿傳動效率低，相對滑動速度大，發(fā)熱量大，因此，在閉式蝸桿傳動中，主要失效形式是蝸輪齒面產(chǎn)生點(diǎn)蝕與膠合；在開式傳動和潤滑密封條件不好的閉式傳動中，主要失效形式是蝸輪輪齒磨損。7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)二、選材對材料的要求:1)要有足夠的強(qiáng)度；2)有良好的減摩耐磨性能和抗膠合能力。常采用青銅作蝸輪的齒圈，與淬硬磨削的鋼制蝸桿相配。7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)二、選材根據(jù)相對滑動速度vs選材：高速重載：蝸桿用合金鋼，淬火，磨削；蝸輪用錫青銅。低速重載：蝸桿用45，調(diào)質(zhì)；蝸輪用鋁青銅。低速輕載：

蝸桿用碳鋼，不熱處理；甚至可用鑄鐵；蝸輪用鑄鐵。7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)蝸桿絕大多數(shù)和軸制成一體，稱為蝸桿軸。7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)7.15蝸桿傳動7.15.4蝸桿傳動的受力分析7.15蝸桿傳動7.15.5蝸桿傳動的強(qiáng)度計(jì)算接觸強(qiáng)度校核公式：設(shè)計(jì)公式：

7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動的效率η=η1η2η3式中：η1——嚙合效率；η2——攪油效率，0.96-0.99；η3——軸承效率，0.99-0.995(滾)，0.97-0.99(滑)。式中：γ

——蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角；ρv——蝸桿與蝸輪之間的當(dāng)量摩擦角。7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計(jì)算二、蝸桿傳動的潤滑開式蝸桿傳動采用定期涂潤滑脂。閉式蝸桿傳動根據(jù)滑動速度的大小確定采用油浴潤滑或噴油潤滑。由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，所以潤滑的目的除減摩外，還有冷卻作用，以保證正常的油溫和粘度。為了盡量避免膠合失效，常用帶有各種添加劑的高粘度潤滑油。一般蝸桿傳動可參照表7-19選擇潤滑油的粘度和潤滑方式。用油浴潤滑，常采用下置蝸桿，由蝸桿帶油潤滑，應(yīng)使油面浸沒蝸桿的一個齒高左右。當(dāng)蝸桿線速度v1＞4m/s時，為減少攪油損失，常采用上置蝸桿，由蝸輪帶油潤滑，油面高度根據(jù)蝸輪線速度而定，但至少應(yīng)浸沒蝸輪的兩個齒高。7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計(jì)算三、蝸桿傳動的熱平衡計(jì)算如果散熱不良，則溫度過高可能破壞潤滑從而使蝸輪齒面產(chǎn)生膠合和磨損，因此對于連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動必須進(jìn)行熱平衡計(jì)算。蝸桿傳動中摩擦損耗功率Pf=P（1-）kW，產(chǎn)生的熱量為：Q1=1000P（1-）7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計(jì)算三、蝸桿傳動的熱平衡計(jì)算式中：αd—箱體散熱系數(shù)，根據(jù)箱體周圍通風(fēng)條件，一般取αd

＝8.15-17.45W/（ｍ２K）。S

—散熱面積，ｍ２。箱內(nèi)油能濺到，而外表面又能被空氣冷卻的表面積；對于箱體上的散熱片，其散熱面積按50％計(jì)算。t0—達(dá)到平衡時，箱體內(nèi)的油溫。ta

—周圍空氣溫度，常溫情況下取20℃。以自然冷卻方式，從箱體外壁散逸到周圍空氣中的熱量為：Q2=αdS（t0-ta）7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計(jì)算三、蝸桿傳動的熱平衡計(jì)算若ｔ