機械設(shè)計-蝸輪蝸桿

§8-1蝸桿傳動的特點和類型§8-2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算§8-3蝸桿傳動的失效形式和材料的選擇§8-4蝸桿傳動的強度計算§8-5蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算§8-6蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)第八章蝸桿傳動軸交錯90°

交錯軸斜齒輪傳動

平行軸傳動斜齒輪傳動

db斜線曲線

小齒輪蝸桿

大齒輪（兩側(cè)面往下拉，包住蝸桿）蝸輪

集齒輪傳動、螺旋傳動為一體

1.蝸桿的輪齒——螺旋線

一、特點

第一節(jié)蝸桿傳動的特點和類型

Z1=1～4

（左、右旋）單(多)線蝸桿：蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過一(多)齒

2.i

大，結(jié)構(gòu)緊湊

Z2很大僅傳遞運動可達(dá)到：i

=1000傳遞動力時：i

=8～80

4.重合度大，連續(xù)嚙合，傳動平穩(wěn)，噪音小5.齒面間相對滑動較大，損耗大，效率低3.具有自鎖性通過蝸桿軸線垂直于蝸輪軸線的平面

二、類型

環(huán)面蝸桿傳動

中間平面（主平面）：

錐面蝸桿傳動

1.按蝸桿形狀分類

圓柱形蝸桿傳動

中間平面：直、凸廓2.圓柱形蝸桿分類

⑵漸開線蝸桿（ZI蝸桿）

滾刀銑削，工藝復(fù)雜，精度高

中間平面：齒條

橫截面：阿基米德螺旋線

⑶法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）

橫截面：漸開線⑴阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）

車削

三、普通圓柱蝸桿傳動精度等級及其選擇高→低

精度等級1，2，…，6，7，8，9，10，11，12常用第二節(jié)蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算一、主要參數(shù)

1.模數(shù)和壓力角

蝸桿——軸面

蝸輪——端面

中間平面內(nèi)嚙合

px1=pt2mx1=mt2=m

(標(biāo)準(zhǔn)值)αx1=αt2=α

阿基米德蝸桿：αx=20°

法向直廓蝸桿、漸開線蝸桿：αn=20°

標(biāo)準(zhǔn)值

=πm

2.蝸桿導(dǎo)程角γ和分度圓直徑d1

d1為標(biāo)準(zhǔn)值，見表14-1

加工蝸輪時需用與蝸桿參數(shù)、幾何尺寸（除齒頂高高出一個頂隙外）完全相同的滾刀

螺紋

sπd1ψ蝸桿

πd1px1pz=zpx1γ——蝸桿直徑參數(shù)

Z2、n2——蝸輪

Z1、n1——蝸桿

⑴Z1:

3.傳動比

⑵Z2:

(減速)

取Z1=1～6

Z2=32～80，不超過100推薦值見表8-3。(增速)

Z1

i、ηZ1η——難加工Z2——易根切Z2——尺寸大——蝸桿相對細(xì)長——剛度弱v1、v2——蝸桿、蝸輪節(jié)點圓周速度4.齒面間相對滑動速度vs

γ=β2

（同向）二、正確嚙合條件

較大的vS引起：1、易發(fā)生齒面磨損和膠合

2、如潤滑條件良好,有助于形成潤滑油膜，減少摩擦、磨損，提高傳動效率

mx1=mt2=m

αx1=αt2=α

三、蝸桿傳動的幾何尺寸計算

重要尺寸詳見表8-4

一、失效形式

第三節(jié)蝸桿傳動的失效形式和材料的選擇點蝕、膠合、折斷、齒面磨損

（閉式傳動）

1.可能出現(xiàn)的失效形式與齒輪嚙合相同

2.突出的問題3.蝸桿是螺旋齒面，強度高、材料硬，所以失效總是發(fā)生于蝸輪輪齒上。較大的vS，易發(fā)生齒面磨損和膠合

（開式）

特點：軟硬搭配

二、材料的選擇

要求：具有良好的減摩性、耐磨性、跑合性和抗膠合能力在保證足夠強度的條件下，要求材料配對使用。蝸輪軟：鑄錫青銅、無錫青銅、灰鑄鐵，見表8-6；8-7。

蝸桿硬：優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼

經(jīng)表面硬化及調(diào)質(zhì)處理，見表8-5

第四節(jié)蝸桿傳動的強度計算一、轉(zhuǎn)向（復(fù)習(xí)）左、右手法則二、受力分析1.力的方向Ft

——主反從同F(xiàn)r

——指向各自的輪心Fa1——蝸桿左右手法則n1n1n2n22.力的大小

3.力在平面圖上的表示n1n1⊙⊙n2n2Ft1Ft2Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1Ft2Fx2Fx2Fx1Fx1三、計算載荷四、蝸桿傳動的強度計算校核公式1.蝸輪齒面接觸疲勞強度當(dāng)vs≤3m/s7級以上精度kFn

k=1.0～1.4

設(shè)計公式青銅蝸輪和鋼蝸桿配對499灰鑄鐵蝸輪和鋼蝸桿配對[σ]H以vs選取m、d1取標(biāo)準(zhǔn)值k取小值m2d1——取標(biāo)準(zhǔn)值m、d1

其中校核公式2.蝸輪齒根彎曲強度計算設(shè)計公式據(jù)Zv2查圖6-40式中：Yβ螺旋角因數(shù)，Yβ=1-(γ/1400)第五節(jié)蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算一、蝸桿傳動的效率η≈0.7～0.9——攪油損耗0.96～0.99——嚙合效率——當(dāng)量摩擦角，見表8-9。其中:——摩擦損耗滑動軸承：0.97～0.99滾動軸承：0.98～0.995η主要取決于η11.3.γ≤ρv自鎖討論Z1

tanγ

難加工γγmax=28°

為提高效率，蝸桿傳動用于高速級多頭蝸桿效率高，難加工，Z1≤42.vs

v1

n1自鎖蝸桿的效率恒小于50%

無特殊情況不應(yīng)自鎖表14-11η1.潤滑方式采用高粘度的潤滑脂或潤滑油開式傳動：二、蝸桿傳動的潤滑2.潤滑油粘度選擇要合適噴油潤滑：vs＞10～15m/s壓力噴油閉式：浸油潤滑：vs≤5～10m/s

v1≤4m/s（下置式）v1＞4m/s（上置式）詳見表15-83.浸油深度要適中2.潤滑油粘度選擇要合適下置式蝸桿：蝸桿一個全齒高上置式蝸桿：蝸輪分度圓半徑的1/6觀察油面高度用油面指示器:圓形、長形、管狀、桿式詳見表15-8三、蝸桿傳動的散熱計算思路：摩擦力轉(zhuǎn)化的熱量，通過箱體散發(fā)出去。[t1]

=（75-85）℃＜95℃t2=20℃在沒有循環(huán)空氣流動的場所：k=8.7～17.5

W/(m2·℃)A

=A1+0.5A2(m2)∴即或通風(fēng)良好時：k=14～17.5

W/(m2·℃)⑴增加A

⑷噴油潤滑⑶循環(huán)水冷卻當(dāng)t1或A不足⑵安裝風(fēng)扇k=18～35

W/(m2·℃)第六節(jié)蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)1、蝸桿——一般與軸成一體

2、蝸輪

輪齒部分——青銅

輪轂部分——鋼

齒圈壓配式

螺栓聯(lián)接式

拼鑄式

整體澆鑄式

例題：有一螺旋輸送機，電動機功率解：P1=4kW，n1=960r/min，i=20，連續(xù)工作，單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，假設(shè)箱體散熱面積A=1.5m2;通風(fēng)散熱條件良好。1.選類型、精度等級和材料：阿基米德蝸桿；8級精度蝸桿：45鋼，表面淬火，硬度（45-50）HRC蝸輪：鑄錫青銅ZCuSn10Pb1,砂模鑄造2.確定齒數(shù)：表8-6：[σ]H=200MPa

表8-3取:Z1=2,Z2=iZ1=40

初設(shè)：η=0.80見P151取k=1.1；初選γ=12°

3.確定基本幾何尺寸表8-1：m2d1=2773.4mm3,m=8mm,d1=80mm

da1=d1+2m=96mm

由表8-4得：d2=mZ2=320mm

4.確定精度等級表8-8知選8級精度合適b2=0.75da1=72mm

5.計算傳動功率η

η2=0.97

表8-9：ρv=1.36°6.蝸輪齒根彎曲強度校核查圖6-40得：YFS=4.03;Yβ=1-（γ/1400)=0.92