蝸桿傳動(dòng)教案匯總

蝸桿傳動(dòng)講課設(shè)計(jì)匯總蝸桿傳動(dòng)講課設(shè)計(jì)匯總蝸桿傳動(dòng)講課設(shè)計(jì)匯總課題名稱蝸桿傳動(dòng)講課班級(jí)講課時(shí)間課題序號(hào)17講課課時(shí)第47到50講課形式講解使用教具投影儀講課目的

1、認(rèn)識(shí)蝸桿傳動(dòng)的原理；2、認(rèn)識(shí)蝸桿傳動(dòng)的構(gòu)成；3、認(rèn)識(shí)蝸桿的特色；4、掌握蝸桿傳動(dòng)中蝸桿、蝸輪螺旋線方向的判斷及蝸輪輾轉(zhuǎn)方向的判斷。講課要點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算講課難點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算更新、補(bǔ)充、刪減無內(nèi)容課外作業(yè)第十章蝸桿傳動(dòng)第四節(jié)圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力剖析第一節(jié)蝸桿傳動(dòng)的特色和種類一、力的大小一、蝸桿傳動(dòng)的特色二、力的方向二、蝸桿傳動(dòng)的種類第五節(jié)圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算三、蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)一、蝸輪齒面接觸疲備強(qiáng)度計(jì)算講課主要內(nèi)二、蝸輪齒根曲折疲備強(qiáng)度計(jì)算四、蝸桿的種類容或板書設(shè)三、蝸桿的剛度計(jì)算第二節(jié)圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)第六節(jié)圓柱蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱均衡一、圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù):二、圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算計(jì)算第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)的無效形式、資料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動(dòng)的效率一、蝸桿傳動(dòng)的無效形式及資料選擇二、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑二、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)三、蝸桿傳動(dòng)的熱均衡計(jì)算本章內(nèi)容與上一章節(jié)齒輪近似，因此學(xué)生學(xué)習(xí)理解較簡(jiǎn)單，對(duì)本章講課內(nèi)容掌握較為講課后記理想。課堂講課安排講課過程師主要講課內(nèi)容及步驟生活動(dòng)設(shè)計(jì)企圖等第十章蝸桿傳動(dòng)第一節(jié)蝸桿傳動(dòng)的特色和種類蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪構(gòu)成的，用于傳達(dá)空間交錯(cuò)兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。交錯(cuò)角一般為90°。傳動(dòng)中一般蝸桿是主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。一、蝸桿傳動(dòng)的特色：1．傳動(dòng)比大，一般i=10~80，最大可達(dá)1000；2．重合度大，傳動(dòng)安穩(wěn)，噪聲低；3．結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)反行程自鎖；4．蝸桿傳動(dòng)的主要弊端齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度大，效率低；蝸輪的造價(jià)較高。主要用于中小功率，中止工作的場(chǎng)合。廣泛用于機(jī)床、冶金、礦山及起重設(shè)備中。二、蝸桿傳動(dòng)的種類本章主要介紹一般圓柱蝸桿及其設(shè)計(jì)。三、蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)分為12個(gè)精度等級(jí)，常用5～9級(jí)。蝸桿分左旋和右旋。

導(dǎo)入：經(jīng)過減速器減速裝置導(dǎo)入?？创蜷_的減速器演示PPT左右旋向與螺紋旋向判定方法同樣。左旋蝸桿還有單頭和多頭之分。

右旋四、蝸桿的種類課前準(zhǔn)備蝸桿一根與蝸輪一個(gè)，課堂演示蝸輪與蝸桿傳動(dòng)過程。比較阿基米德蝸桿與漸開線螺桿的差別，主要分析加工蝸桿時(shí)刀具安裝的不同樣。后兩種蝸桿的加工，刀具安裝較困難，生產(chǎn)率低，故常用阿基米德蝸桿。第二節(jié)圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸一、圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù):1.模數(shù)m和壓力角α中間平面：經(jīng)過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面。

講解蝸桿主要參數(shù)的時(shí)候要與齒輪及螺紋主要參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。此中有很多相通的地方，如模數(shù)、壓力角。蝸桿、蝸輪的參數(shù)和尺寸大多在中間平面（主平面）內(nèi)確立。因?yàn)槲佪喪怯门c蝸桿形狀相仿的滾刀，按范成原理切制輪齒，因此ZA蝸桿傳動(dòng)中間平面內(nèi)蝸輪與蝸桿的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。在主平面內(nèi)，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)相當(dāng)于齒輪齒條的嚙合傳動(dòng)。蝸輪蝸桿正確嚙合條件是：蝸桿的軸面模數(shù)

ma1和軸面壓力角αa1應(yīng)分別等于蝸輪的端面模數(shù)

mt2和端面壓力角αt2，即ma1=mt2=

mαa1=αt2=α模數(shù)m的標(biāo)準(zhǔn)值，見表12-1；壓力角標(biāo)準(zhǔn)值為20°，ZA蝸桿取軸向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，ZI蝸桿取法向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。如圖上圖所示，齒厚與齒槽寬相等的圓柱稱為蝸桿分度圓柱(或稱為中圓柱)。蝸桿分度圓

(中圓)直徑用

d1表示，其值見表

10-1。蝸輪分度圓直徑以

d2表示。在兩軸交錯(cuò)角為90°的蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角γ應(yīng)與蝸輪分度圓上的螺旋角β大小相等旋向同樣，即γ=β2.傳動(dòng)比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2列舉蝸桿蝸設(shè)蝸桿頭數(shù)為z1，蝸輪齒數(shù)為z2，當(dāng)蝸桿轉(zhuǎn)一周時(shí)，蝸輪轉(zhuǎn)過z1個(gè)齒(z1/z2輪傳動(dòng)事例，周)。因此，其傳動(dòng)比為說明該傳動(dòng)能應(yīng)用在較大傳動(dòng)比場(chǎng)合，是該傳動(dòng)z1↑→↑→效率η↑，但加工困難。的長(zhǎng)處。gz1↓→傳動(dòng)比i↑，但傳動(dòng)效率η↓。(蝸桿頭數(shù)與傳動(dòng)效率關(guān)系)常取，z1＝1，2，4，6?？梢罁?jù)傳動(dòng)比，參照表10-2中的薦用值采納。z=iz1。如z太小，將使傳動(dòng)安穩(wěn)性變差。如z太大，蝸輪直徑將增大，使222蝸桿支承間距加大，降低蝸桿的曲折剛度。一般取z2＝32～80。（Z1與Z2的薦用值表：12-2）蝸桿直徑系數(shù)q和導(dǎo)程角γ因?yàn)槲佪喪怯门c蝸桿尺寸同樣的蝸輪滾刀配對(duì)加工而成的，為了限制滾刀的數(shù)量，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了必定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿分度圓直徑直徑d1與模數(shù)m的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)q。即：

d1（拜見表

12-1）。

讓學(xué)生分組議論導(dǎo)程角對(duì)加工制造與自鎖的關(guān)系。當(dāng)模數(shù)m一準(zhǔn)時(shí)，q值增大則蝸桿直徑d1增大，蝸桿的剛度提升。因此，對(duì)于小模數(shù)蝸桿，規(guī)定了較大的q值，以保證蝸桿有足夠的剛度。以以以下圖蝸桿螺旋面與分度圓柱的交線為螺旋線。導(dǎo)程pzz1px1z1mz1pxz1mz1tgd1qd1齒面間滑動(dòng)速度vs蝸桿傳動(dòng)即使在節(jié)點(diǎn)C處嚙合，齒廓之間也有較大的相對(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)速度vs沿蝸桿螺旋線方向。設(shè)蝸桿圓周速度為vl、蝸輪圓周速度為v2，由圖可得vsv12v22v1m/scos滑動(dòng)速度的大小，對(duì)齒面的潤(rùn)滑狀況、齒面無效形式、發(fā)熱以及傳動(dòng)效率等都有很大影響。中心距a當(dāng)蝸桿節(jié)圓與分度圓重合時(shí)稱為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，此中心距計(jì)算式為a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)注意：a≠0.5m(z1+z2)。中心距的常用值見表10-3注。二、圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)，一般是先依據(jù)傳動(dòng)的功用和傳動(dòng)比的要求，選擇蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2，此后再按強(qiáng)度計(jì)算確立模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑10-3計(jì)算出蝸桿、蝸輪的幾何尺寸(兩軸交錯(cuò)角為90°、標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)表10-3蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算

d1(或q)，再依據(jù)表)。講明判斷傳動(dòng)轉(zhuǎn)向的方法，舉例講解其應(yīng)用。蝸輪的轉(zhuǎn)向左右手法：左旋左手，右旋右手，四指轉(zhuǎn)向

1，拇指反向；即為

v2。頭數(shù)

例10-1在帶傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)構(gòu)成的傳動(dòng)系統(tǒng)中，初步計(jì)算后取蝸桿模數(shù)z1=2、分度圓直徑d1=40mm，蝸輪齒數(shù)z2=39，試計(jì)算蝸桿直徑系數(shù)

m=4mm、q、導(dǎo)程角γ及蝸桿傳動(dòng)中心距

a。解(1)蝸桿直徑系數(shù)=40/4=10(2)導(dǎo)程角由式（12-2）得=2/10=0.2γ=11.3099°(11°18‘36“)(3)傳動(dòng)中心距a=0.5(q+z2)=0.5×4×(10+39)=98mm議論①也可將蝸輪齒數(shù)改為z2=40，即中心距圓整為a=0.5×4×(10+40)=100mm。由此引起的傳動(dòng)比的變化可在傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部作合適調(diào)整。②假如是單件生產(chǎn)又贊成采納非標(biāo)準(zhǔn)中心距，就取a=98mm。③在不改變傳動(dòng)比的狀況下，若想將中心距圓整為a=100mm，就只好采納變位傳動(dòng)了。方法是在切制蝸輪時(shí)將滾刀外移2mm，馬上滾刀與被切蝸輪的中心距由98mm增添到100mm。有關(guān)變位蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算，拜見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。第三節(jié)蝸桿傳動(dòng)的無效形式、資料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動(dòng)的無效形式及資料選擇對(duì)傳動(dòng)無效1.主要無效形式：膠合、磨損、點(diǎn)蝕等。形式的掌握在潤(rùn)滑優(yōu)異的閉式傳動(dòng)中，若不可以及時(shí)散熱，膠合是其主要的無效形式。在開式有例于學(xué)生和潤(rùn)滑密封不良的閉式傳動(dòng)中，蝸輪輪齒的磨損特別明顯。在今后使用2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則過程中合理的保護(hù)蝸輪、蝸桿，因此要讓學(xué)生掌握這部分內(nèi)容。常用資料因?yàn)槲仐U傳動(dòng)的特色，蝸桿副的資料不僅需求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是擁有良好的減摩耐磨和抗膠合性能。為此常采納青銅作蝸輪齒圈，并與淬硬磨削的鋼制蝸桿相般配。蝸桿的常用資料為碳鋼和合金鋼。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。二、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)因?yàn)槲仐U的直徑不大，因此常和軸做成一個(gè)整體（蝸桿軸），當(dāng)蝸桿的直徑較大時(shí)，可以將軸與蝸桿分開制作。無退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只好用銑制的方法。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。為了減摩的需要，蝸輪平時(shí)要用青銅制作。為了節(jié)約銅材，當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí)，采納組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，輪芯用鑄鐵或碳素鋼。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式以下：第四節(jié)圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力剖析蝸桿傳動(dòng)的受力剖析與斜齒圓柱齒輪相似，輪齒所受法向力為：徑向力Fr、周向力

Fn可分解Ft、軸向力Fa。一、力的大小當(dāng)兩軸交錯(cuò)角為小為：

90°時(shí)，各力大

受力剖析是講課的難點(diǎn)，此內(nèi)容不需要講解過細(xì)，讓學(xué)生大體認(rèn)識(shí)。式中：T2=T1iη，η為蝸桿傳動(dòng)的效率。二、力的方向①當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí)，各力方向判斷如下：②蝸桿上的圓周力

Ft1

的方向與蝸桿轉(zhuǎn)向相反。③蝸桿上的軸向力Fa1的方向可以依據(jù)蝸桿的螺旋線旋向和蝸桿轉(zhuǎn)向，用（左）右手定章判斷。④蝸輪上的圓周力Ft2的方向與蝸輪的轉(zhuǎn)向同樣（與蝸桿上的軸向力Fa1的方向相反）。⑤蝸輪上的軸向力Fa2的方向與蝸桿上的圓周力Ft1的方向相反。⑥蝸桿和蝸輪上的徑向力Fr1、Fr2的方向分別指向各自的軸心。主動(dòng)輪（蝸桿）：左旋用左手右旋用右手四指------方向拇指-------Fa1方向從動(dòng)輪（蝸輪）：Ft2與Fa1反向，由此確立其轉(zhuǎn)向。例1：標(biāo)出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)）。例：傳動(dòng)系統(tǒng)如圖，已知輪4為輸出輪，轉(zhuǎn)向如圖，試：1、合理確立蝸桿、蝸輪的旋向；2、標(biāo)出各輪受力方向。蝸桿傳動(dòng)的主要無效形式是膠合和磨損。但目前依據(jù)膠合和磨損的強(qiáng)度計(jì)算缺少靠譜的方法和數(shù)據(jù)，因此平時(shí)沿用接觸疲備強(qiáng)度和曲折疲備強(qiáng)度計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力，而在采納許用應(yīng)力時(shí)合適考慮膠合和磨損無效要素的影響，故其強(qiáng)度計(jì)算公式是條件性的。因?yàn)槲仐U齒是連續(xù)的螺旋，其資料的強(qiáng)度又很高，因此無效總是出此刻蝸輪上，因此蝸桿傳動(dòng)只需對(duì)蝸輪輪齒進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。第五節(jié)圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、蝸輪齒面接觸疲備強(qiáng)度計(jì)算目的：防范“點(diǎn)蝕”和“膠合”無效。強(qiáng)度條件：σH≤[σH]以蝸桿蝸輪節(jié)點(diǎn)為計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算齒面接觸應(yīng)力校核公式:

σH

。設(shè)計(jì)公式：上兩式中KA為載荷系數(shù)，一般取KA=1.1~1.3。當(dāng)載荷安穩(wěn)，蝸輪圓周速度≤3m/s和7級(jí)精度以上時(shí)，取小值，不然取大值。當(dāng)蝸輪資料為錫青銅時(shí)，其資料擁有優(yōu)異的抗膠合能力,蝸輪的損壞形式主假如疲

v2勞點(diǎn)蝕，其承載能力取決于輪齒的接觸疲備強(qiáng)度。因此，許用接觸應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N、資料及相對(duì)滑動(dòng)速度v2有關(guān)?？砂幢?2-4選擇。當(dāng)蝸輪資料為無錫青銅、黃銅或鑄鐵時(shí)，資料的強(qiáng)度較高，抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，蝸輪的損壞形式主假如膠合，其承載能力取決于其抗膠合能力，與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)沒關(guān)，因此，許用接觸應(yīng)力可從表12-5查取。二、蝸輪齒根曲折疲備強(qiáng)度計(jì)算目的：防范“疲備斷齒”。強(qiáng)度條件：σF≤[σF]校核公式：

要修業(yè)生試著查表找數(shù)據(jù)進(jìn)行，代入公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。設(shè)計(jì)公式：三、蝸桿的剛度計(jì)算:蝸桿較修長(zhǎng)，支承距離大，若受力后產(chǎn)生的撓度過大，則會(huì)影響正常的嚙合傳動(dòng)。蝸桿產(chǎn)生的撓度應(yīng)小于許用撓度。由切向力和徑向力產(chǎn)生的撓度分別為：合成總撓度為：第六節(jié)圓柱蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱均衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率與齒輪傳動(dòng)近似，閉式蝸桿傳動(dòng)的功率耗資包含三部分：輪齒嚙合摩擦耗資，軸承中摩擦耗資以及攪動(dòng)箱體內(nèi)潤(rùn)滑油的油阻耗資。其總效率為=η1η2η3此中最主要的是嚙合效率，當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí)，嚙合效率可按螺旋傳動(dòng)的效率公式求出。因此考慮η2η3后，蝸桿傳動(dòng)的總效率為式中：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′主要與蝸桿副資料、表面狀況以及滑動(dòng)速度等有關(guān)(見表10-7)。因?yàn)閠anz1mz1↑→γ↑→η↑因此d1預(yù)計(jì)蝸桿傳動(dòng)的總效率時(shí)，可取以下數(shù)值：閉式傳動(dòng)z1=124η=0.70~0.750.75~0.820.87~0.92開式傳動(dòng)z1=1、2η=0.60~0.70二、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑目的：減摩、散熱。潤(rùn)滑油的粘度和給油方法可參照表10-5采納。一般依據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度選擇潤(rùn)滑油的粘度和給油方法。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(shí)，常將蝸桿置于蝸輪之上，形成上置式傳動(dòng)，由蝸輪帶油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑方式的選擇：當(dāng)vs≤5~10m/s時(shí)，采納油池浸油潤(rùn)滑。為了減少攪油損失，下置式蝸桿不宜浸油過深。當(dāng)v1>4m/s時(shí)，采納蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。當(dāng)vs>10~15m/s時(shí)，采納壓力噴油潤(rùn)滑。三、蝸桿傳動(dòng)的熱均衡計(jì)算因?yàn)槲仐U傳動(dòng)效率低、發(fā)熱量大，若不及時(shí)散熱，會(huì)引起箱體內(nèi)油溫高升、潤(rùn)滑無效，以致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。因此對(duì)連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)要進(jìn)行熱均衡計(jì)算。熱均衡：在單位時(shí)間內(nèi)，摩擦產(chǎn)生的熱量等與發(fā)散的熱量。在閉式傳動(dòng)中，熱量系經(jīng)過箱殼閑逸，且要求箱體內(nèi)的油溫t(℃)和四周空氣溫度t0(℃)之差不超出贊成值1000P1(1)tttA式中：△t——溫度差，△t=t-t0;P1——蝸桿傳