機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版）課件 10蝸桿傳動(dòng)1h

第十章蝸桿傳動(dòng)§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算§10-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算§10-3圓柱蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)返回第十章蝸桿傳動(dòng)組成：蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，常用于交錯(cuò)角為90°的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。特點(diǎn)：傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊一般蝸桿為主動(dòng)件，作減速運(yùn)動(dòng)。分類：按蝸桿的形狀蝸桿傳動(dòng)可分為圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐蝸桿傳動(dòng)等類型。（a）圓柱蝸桿傳動(dòng)（b）環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（c）錐蝸桿傳動(dòng)圖10-1蝸桿傳動(dòng)類型§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)概述和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的失效也有點(diǎn)蝕（齒面接觸疲勞破壞）、齒根折斷、齒面膠合和過渡磨損等。一般只對蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力的計(jì)算，蝸桿傳動(dòng)的承載能力往往受到抗膠合能力的限制。在開式傳動(dòng)中多發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷，因此應(yīng)以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為開式傳動(dòng)的主要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。在閉式傳動(dòng)中，蝸桿副多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效，因此，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算二、蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和常用材料大多數(shù)蝸桿均用碳素鋼或合金鋼制成，并進(jìn)行熱處理。對于高速重載傳動(dòng)，為了消除淬火后蝸桿的變形，提高承載能力，一般必須經(jīng)過磨削、研磨或拋光。對于低速傳動(dòng)，且功率不大時(shí)，蝸桿可進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。常用的蝸輪（齒圈）材料是鑄造錫青銅及鑄造鋁青銅。為了防止變形，常對蝸輪進(jìn)行時(shí)效處理。§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算二、蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和常用材料通常蝸桿傳動(dòng)中都是蝸桿主動(dòng)。當(dāng)蝸桿沿箭頭所示的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，作用在蝸桿螺旋面上的法向力

可以分解為三個(gè)相互垂直的分力。§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算三、蝸桿傳動(dòng)的受力分析§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算三、蝸桿傳動(dòng)的受力分析蝸桿或蝸輪上的作用力的方向與螺旋線的方向、蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向等有關(guān)，在分析時(shí)應(yīng)特別注意。具體方法是以右旋蝸桿用右手判斷（左旋蝸桿用左手判斷），四指代表蝸桿旋轉(zhuǎn)方向，則拇指的指向代表蝸桿軸向力的方向，而蝸輪的轉(zhuǎn)向與拇指所指的方向相反?！?0-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算三、蝸桿傳動(dòng)的受力分析1．蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸桿傳動(dòng)中，由于蝸桿材料強(qiáng)度較蝸輪高，因而在強(qiáng)度計(jì)算中只計(jì)算蝸輪的輪齒強(qiáng)度。蝸輪輪齒表面接觸強(qiáng)度計(jì)算仍以式（9-7）為基礎(chǔ)。

蝸輪輪齒表面接觸強(qiáng)度的校核公式：設(shè)計(jì)公式查表P86表5-7，選擇合適的模數(shù)和分度圓直徑。§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算四、蝸輪輪齒的強(qiáng)度計(jì)算2．蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算由于蝸輪輪齒的形狀復(fù)雜，很難求出輪齒的危險(xiǎn)截面和實(shí)際彎曲應(yīng)力，因而近似地將蝸輪看作一斜齒圓柱齒輪，再按圓柱齒輪彎曲強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算。輪齒彎曲強(qiáng)度的校核公式：略去螺旋角（或?qū)С探?/p>

）的影響，

則設(shè)計(jì)公式為§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算四、蝸輪輪齒的強(qiáng)度計(jì)算§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算四、蝸輪輪齒的強(qiáng)度計(jì)算2．蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算GB10089-1988對蝸桿傳動(dòng)規(guī)定了12個(gè)精度等級；1級精度最高，依次降低。普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度，一般以6～9級應(yīng)用最廣泛。6級精度的傳動(dòng)可用于中等精度機(jī)床的分度機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳動(dòng)以及武器讀數(shù)裝置的精密傳動(dòng)，它允許的蝸輪圓周速度v2>5m/s。7級精度常用于運(yùn)輸和一般工業(yè)中的中等速度（v2<7.5m/s）的動(dòng)力傳動(dòng)。8級精度常用于每晝夜只有短時(shí)工作的次要的低速（v2≤3m/s）傳動(dòng)。§10-1普通蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算五、普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度等級及其選擇

閉式蝸桿傳動(dòng)的效率與齒輪傳動(dòng)的效率類似，也是由三部分組成：－嚙合摩擦損耗的效率；－軸承摩擦損耗的效率；－濺油損耗的效率；由蝸桿嚙合副的結(jié)構(gòu)形式和摩擦系數(shù)有關(guān)，其計(jì)算公式為§10-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率P173由于軸承摩擦及濺油這兩項(xiàng)功率損耗不大，一般取

（10-8）對于閉式傳動(dòng)，單頭蝸桿的效率為70%左右，雙頭蝸桿的效率為80%左右，四頭蝸桿的效率為90%左右，六頭蝸桿的效率為95%左右。§10-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率P87主要目的：在于減摩與散熱。潤滑方法：與齒輪傳動(dòng)的潤滑相近。潤滑油粘度及給油方式一般根據(jù)相對滑動(dòng)速度及載荷類型進(jìn)行選擇。

相對滑動(dòng)速度是指蝸輪與蝸桿在節(jié)點(diǎn)的相對速度?！?0-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算二、蝸桿的潤滑§10-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算二、蝸桿的潤滑蝸桿傳動(dòng)齒輪箱中油池的深度與蝸桿布置形式有關(guān)。

§10-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算二、蝸桿的潤滑蝸桿低速時(shí)

原因：蝸桿傳動(dòng)由于效率低，所以工作時(shí)產(chǎn)生的熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增加摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。方法：產(chǎn)生的熱量等于消散的熱量。系統(tǒng)因摩擦功耗產(chǎn)生的熱量為：自然冷卻從箱體散去的熱量為：§10-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算求得在既定工作條件下的油溫：或在既定工作條件下，保持正常工作溫度所需的散熱面積：§10-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算

（a）風(fēng)冷式

（b）水冷式圖10-5蝸桿傳動(dòng)散熱方式§10-2普通蝸桿傳動(dòng)的效率、潤滑及熱平衡計(jì)算三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以常和軸做成一個(gè)整體。當(dāng)蝸桿螺旋部分的直徑較大時(shí)，可以將軸與蝸桿分開制作。（a）無退刀槽蝸桿軸（b）有退刀槽蝸桿軸§10-3圓柱蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制加工。剛度較好。有退刀槽，螺旋部分可以車制，也可以銑制。剛度稍差。為了減摩的需要，蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)省銅材，當(dāng)