08渦輪蝸桿傳動第八章

1知識回顧1、直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算：輪齒的受力分析，齒根彎曲疲勞強度計算和齒面接觸疲勞強度計算2、強度計算的計算說明，設計參數(shù)的選擇，齒輪精度等級；

3、標準錐齒輪的強度計算（自學）問題：1、齒向載荷分布系數(shù)Kβ的主要影響因素是什么？2、在齒根彎曲疲勞強度計算的設計公式中相關參數(shù)如何??？K、Z1、YFaYSa/[σ]F3、如圖所示一對標準斜齒圓柱齒輪傳動，分析主動輪（右旋）1的軸向力？4、齒輪結構設計。12ω12影響因素(1)支承情況對稱布置——好非對稱布置——差懸臂布置——差(2)齒輪寬度↑齒向載荷分布系數(shù)↑(3)齒面硬度越高，越易偏載，齒面較軟時有變形退讓。(4)制造、安裝精度越高，齒向載荷分布系數(shù)越小。3大作業(yè)4：齒輪傳動的設計

設計如圖所示給料機用二級圓柱齒輪減速器中低速級的直齒圓柱齒輪傳動。已知低速級小齒輪傳遞的功率P＝17kW，小齒輪的轉(zhuǎn)速n1＝30r/min，傳動比i＝4，單向傳動，工作平穩(wěn)，每天工作8小時，每年工作300天，預期壽命10年。要求：基本要求同大作業(yè)3，同時要求說明書層次清楚，數(shù)據(jù)來源準確。設計出齒輪的結構。聯(lián)軸器錐齒輪斜齒輪4第八章蝸桿傳動

5計劃學時：2學時主要內(nèi)容：

蝸桿傳動的特點及應用。蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選擇。蝸桿傳動的失效形式、設計準則及材料選擇。蝸桿傳動的受力分析及運動分析，蝸桿傳動的承載能力計算。蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算。蝸桿、蝸輪的結構。學習目標：1）了解蝸桿傳動的特點及應用。

2）掌握普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選擇原則。

3）掌握蝸桿傳動的失效形式、設計準則和常用材料及選用原則。4）掌握蝸桿傳動的受力分析及其強度計算特點。

5）了解對蝸桿傳動進行效率計算和熱平衡計算的意義和方法，掌握提高傳動效率和散熱能力的措施。68.1蝸桿傳動的類型及特點

一、蝸桿傳動的類型

按蝸桿形式分——圓柱蝸桿傳動

環(huán)面蝸桿

錐蝸桿

71）圓柱蝸桿傳動

(1)阿基米德蝸桿(ZA)

(2)漸開線蝸桿(ZI)

(3)法向直廓蝸桿(ZN)

(4)錐面包絡圓柱蝸桿(ZK)

圓弧圓柱蝸桿(ZC)

普通圓柱蝸桿直線刀刃車刀車制

——銑刀銑制——凸圓弧形銑刀銑制

蝸輪用與配對蝸桿尺寸和形狀相一致的刀具在滾齒機上加工，滾切時的中心距與蝸桿傳動的中心距相同。由于刀具加工位置的不同，圓柱蝸桿可分為：82）環(huán)面蝸桿傳動

——蝸桿軸向為凹圓弧面，蝸輪的節(jié)圓位于蝸桿的節(jié)弧面上。主平面內(nèi)：蝸桿、蝸輪均為直線齒廓。特點：同時嚙合齒數(shù)較多；易于形成油膜，承載能力強，效率較高。

3）錐蝸桿傳動

特點：同時嚙合齒數(shù)較多；傳動比范圍大，側(cè)隙可調(diào)；傳動具有不對稱性。

9二、蝸桿傳動的特點

1）傳動比大

2）連續(xù)嚙合，傳動平穩(wěn)。

3）具有自鎖性。

4）齒面相對滑動速度大，摩擦磨損較大，效率較低。

i=50～80——動力傳動i=300——分度機構imax=1000——傳遞運動5）用于實現(xiàn)空間交錯軸間的運動傳遞，一般交錯角為90°。

6）通常用于中、小功率非長時間連續(xù)工作的應用場合。108.2普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及幾何尺寸計算

一、主要參數(shù)及其選擇

主平面——通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面。

主平面內(nèi)蝸桿蝸輪傳動相當于

——直齒條與漸開線齒輪的嚙合傳動。

主平面蝸桿——軸面參數(shù)蝸輪——端面參數(shù)111）模數(shù)m和壓力角

正確嚙合條件,旋向相同α=20°—標準值

25°—

動力傳動

12°、15°—分度傳動。m——GB10088-88。12保證足夠的嚙合區(qū)：2）蝸桿頭數(shù)Z1

和蝸輪齒數(shù)Z2

Z1↓傳動比較大，易自鎖，但傳動效率低。Z1

↑傳動效率高，但加工困難。Z1=1，2，4，6動力傳動，保證足夠的彎曲強度：Z2=28~80

3）導程角γ

導程134）蝸桿的分度圓直徑d1和直徑系數(shù)q

蝸桿加工

蝸輪加工

即使m、Z1相同，若d1不同，則γ也不同，則加工蝸輪的滾刀就不同。所以為避免滾刀的數(shù)目太多，規(guī)定蝸桿分度圓直徑標準化，并與模數(shù)相匹配。令：——蝸桿的直徑系數(shù)qZtgmqd/

11==\g，145）傳動比i

和齒數(shù)比u6）標準中心距a

15

蝸桿、蝸輪的齒頂高、齒根高、齒全高、齒頂圓直徑、齒根圓直徑可用直齒輪公式計算。

2.0,1**==cha二、蝸桿傳動的幾何尺寸計算

16三、蝸桿傳動變位的特點（自學）變位目的

變位實現(xiàn)——

利用蝸輪加工刀具相對于蝸輪毛坯的徑向位移來實現(xiàn)。(1)配湊中心距(2)提高蝸桿傳動的承載能力

(3)改變傳動比

(4)提高效率

蝸輪變位，蝸桿不變位——

變位后蝸輪分度圓與節(jié)圓仍然重合，但蝸桿在主平面上的節(jié)線不再與分度線重合。171）中心距改變，a傳動比i12不變！182）中心距不變，傳動比i12改變！198.3普通圓柱蝸桿傳動承載能力計算

一、失效形式，設計準則及常用材料

齒面膠合過度磨損開式傳動——主要失效是齒面磨損和輪齒折斷。齒根彎曲疲勞強度為主要設計準則。蝸輪最常見失效：

1、失效形式：齒面點蝕、齒根折斷、齒面膠合和過度磨損。2、設計準則閉式傳動——主要失效是膠合和點蝕。按齒面接觸疲勞強度設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。計算熱平衡和蝸桿剛度。203、常用材料

蝸桿材料40、45鋼，調(diào)質(zhì)——低速不太重要蝸輪材料

鑄造錫青銅——

Vs≥3。減摩性好，價貴，強度稍低。鑄造鋁鐵青銅——Vs≤4。減摩性稍差，價廉，強度高。要求：足夠的強度、良好的減摩耐磨性、良好的抗膠合性。40、45鋼、40Cr，表面淬火——一般傳動15Cr、20Cr、12CrMnT等，

滲碳淬火——高速重載鑄鐵灰鑄鐵球墨鑄鐵——Vs≤2。進行時效處理防止變形。二、蝸桿傳動的受力分析蝸輪轉(zhuǎn)向的判別：Fa1的反向即為蝸輪圓周速度方向。判定蝸輪轉(zhuǎn)向例1

判定蝸輪轉(zhuǎn)向例21、力的方向和蝸輪轉(zhuǎn)向的判別

徑向力Fr

——指向各自軸線。軸向力Fa1——蝸桿左(右)手螺旋定則。圓周力Ft——主反從同。

根據(jù)蝸桿的齒向(左旋或右旋)伸左手或右手，四指沿蝸桿的轉(zhuǎn)向握住軸線，大拇指所指即為蝸桿所受的軸向力Fa1的方向?！饔糜诖怪庇谖仐U輪齒齒向的法平面內(nèi)。

法向力Fn1232、力的大小

圓周力：

軸向力：

徑向力：

蝸桿主動時：

24例題：在圖示傳動系統(tǒng)中，件1和2均為斜齒圓柱齒輪，件3為蝸桿，件4為蝸輪。已知齒輪1輪齒螺旋線方向為左旋，其轉(zhuǎn)向如圖所示，輸入軸轉(zhuǎn)速n1=960r/min，輸入功率P=3kW，齒輪齒數(shù)，Z1=21，Z2=62，法向模數(shù)mn=2.5mm，分度圓螺旋角β=8.849725，分度圓柱上的法面壓力角αn=20。請回答下列問題：251）齒輪2的輪齒螺旋線方向是

旋。（1分）2）在圖中畫出齒輪1、齒輪2在節(jié)點A所受的軸向力Fa1和Fa2、圓周力Ft1和Ft2、徑向力Fr1和Fr2的方向并計算其大小。（6分）3）為使在Ⅱ軸上的齒輪2與蝸桿3的軸向力相互抵消一部分，蝸桿3的螺旋線方向應該是

旋，并在圖中畫出蝸桿的旋向；在節(jié)點B處畫出蝸桿3所受的軸向力、圓周力和徑向力的方向，在節(jié)點B處畫出蝸輪4所受的圓周力和徑向力的方向，在圖中畫出蝸輪4的轉(zhuǎn)動方向。（8分）解：1）右旋。（1分）（1分）（1分）2）26（1分）（1分）3）右旋；（1分），畫出螺旋線方向(1分)蝸桿3和蝸輪4所受個分力方向如圖所示，蝸輪4的轉(zhuǎn)動方向如圖所示。(6分)27Fa1Fa2Fr1Fr2·Ft1×Ft1Fa3Ft4Fr4Fr3·Ft3n4×Fa428知識回顧！1、蝸桿傳動類型，特點及應用；2、普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及幾何尺寸計算;

3、蝸桿傳動變位特點（自學）；4、蝸桿傳動的失效形式、設計準則，常用材料及選擇原則，蝸桿傳動的受力分析。293、下圖所示傳動機構，確定各軸的回轉(zhuǎn)方向，蝸輪輪齒的螺旋方向，蝸輪蝸桿所受各力的方向和位置。1234右旋蝸桿（主動）ХХ問題：1、確定蝸桿的頭數(shù)zl

和蝸輪的齒數(shù)z2

應考慮哪些因素？

2、蝸桿傳動的失效形式和設計準則是什么？30三、蝸桿傳動的強度計算（也可以根據(jù)教材內(nèi)容）1）蝸輪齒面接觸疲勞強度計算計算原則：按主平面內(nèi)斜齒輪與齒條嚙合進行強度計算！

校核公式：

ZE——材料的彈性系數(shù)

——載荷系數(shù)

——載荷平穩(wěn)——V2≤3，精制蝸桿——載荷變化大，沖擊振動——V2>3，一般蝸桿Zρ——

接觸系數(shù)KA——使用系數(shù)，見教材表11-531—基本許用接觸應力?！佑|強度壽命系數(shù)：

設計公式：

定m,q1）當蝸輪材料,——失效形式為膠合。

∴許用應力與循環(huán)次數(shù)N無關許用應力查表。2）若蝸輪材料,——失效形式為點蝕?！嘣S用應力與循環(huán)次數(shù)N有關（查表）——蝸輪齒面許用接觸應力322）蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算

齒根折斷一般發(fā)生在Z2>90或開式傳動中，∴閉式傳動一般只作彎曲強度的校核計算；重載時，判斷輪齒的彈性變形量是否影響運動平穩(wěn)性。計算原則：按主平面內(nèi)斜齒輪與齒條嚙合進行強度計算！

蝸輪看作斜齒輪，由斜齒輪齒根彎曲應力計算公式得：校核公式：

33——蝸輪基本許用應力——蝸輪許用彎曲應力——彎曲強度壽命系數(shù)：

設計公式：

定m,d1，

q（查表）34四、蝸桿的剛度計算

計算模型：

簡支梁。

集中載荷：

剛度計算條件：

計算目的：防止彈性變形過大而造成蝸桿蝸輪不能正確嚙合，加劇齒面磨損。

許用最大撓度:

蝸桿截面慣性矩:

35精度等級：1，2，…，6，7，8，9，10，11，12

五、普通圓柱蝸桿傳動精度等級及其選擇

高低

常用6級——中等機床分度機構(插齒機滾齒機)、讀數(shù)裝置精密傳動機構；V2>5m/s。

7級——一般精度要求的動力傳動，中等速度V2<7m/s。

8級——短時工作低速傳動V2≤3m/s。

9級——低速、低精度，簡易機構中。

8.4蝸桿傳動的滑動速度及效率

一、蝸桿傳動的滑動速度

V1——蝸桿節(jié)點圓周速度

V2——蝸輪節(jié)點圓周速度

蝸桿蝸輪齒面間相對滑動速度Vs

沿輪齒齒向。v11、易發(fā)生齒面磨損和膠合。

較大的滑動速度易引起：2、若潤滑條件良好，則有助于形成潤滑油膜，減少摩擦，提高傳動效率。

37二、蝸桿傳動的效率

——由嚙合摩擦損耗所決定的效率

——當量摩擦角——軸承的效率

——蝸桿或蝸輪攪油引起的效率

蝸桿傳動設計時，可根據(jù)蝸桿頭數(shù)估取傳動效率，參考教材388.5蝸桿傳動的潤滑及熱平衡計算

一、蝸桿傳動的潤滑

目的：1）提高效率；

2）降低溫升，防止磨損和膠合。1、潤滑油——表11.202、潤滑油粘度及給油方法3、潤滑油量——適當

低