機(jī)械設(shè)計(jì)課件：蝸桿傳動(dòng)

機(jī)械設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)

1.傳動(dòng)比大：結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)力傳動(dòng)i=8~100；

2.傳動(dòng)平穩(wěn)：連續(xù)的螺旋齒；逐漸進(jìn)入嚙合和退出，故沖擊小、噪聲低；

3.可自鎖：升角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)；

4.傳動(dòng)效率低：滑動(dòng)速度大，摩擦與磨損嚴(yán)重。但新型蝸桿的傳動(dòng)效率已可達(dá)90%以上。下一頁(yè)10.1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型10.1.1特點(diǎn)：環(huán)面蝸桿傳動(dòng)承載能力約為阿基米德蝸桿傳動(dòng)的2～4倍，效率一般高達(dá)0.85～0.9；但它需要較高的制造和安裝精度下一頁(yè)10.1.2蝸桿傳動(dòng)的類型和應(yīng)用根據(jù)蝸桿的不同齒廓形狀及形成機(jī)理，可分為：阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）漸開線蝸桿（ZI蝸桿）法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）錐面包絡(luò)蝸桿（ZK蝸桿）下一頁(yè)1）普通圓柱蝸桿：車削工藝好，精度低，中小載荷，使用逐漸減少

中間平面齒廓為直線(1)阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）下一頁(yè)

(2)漸開線蝸桿（ZI蝸桿）效率高；傳遞功率較大下一頁(yè)

(3)法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）

下一頁(yè)10.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸在中間平面，即蝸桿軸平面與蝸輪中間平面的m和壓力角

相等且為標(biāo)準(zhǔn)值。下一頁(yè)點(diǎn)擊放大10.2.1蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)1.模數(shù)m和壓力角

：和正確嚙合條件正確嚙合條件為：在中間平面，普通圓柱蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于齒輪和齒條的嚙合，設(shè)計(jì)時(shí)以中間平面的參數(shù)為基準(zhǔn)。導(dǎo)程角λ的計(jì)算：

2.蝸桿分度圓直徑d1（標(biāo)準(zhǔn)值見表10-1），直徑系數(shù)q

，導(dǎo)程角λ

蝸桿頭數(shù)z1：常取1、

2、4

蝸輪齒數(shù)z2：保證一定的重合度，傳動(dòng)平穩(wěn)；保證抗彎強(qiáng)度、蝸桿的剛度。下一頁(yè)

3.蝸桿頭數(shù)z1,蝸輪齒數(shù)z2和傳動(dòng)比i傳動(dòng)比i：4.中心距a：下一頁(yè)

蝸桿傳動(dòng)變位的特點(diǎn)：為了保持刀具尺寸不變，不能改變蝸桿的尺寸，因而只對(duì)蝸輪進(jìn)行變位。（1）改變中心距：（2）中心距不變，則蝸輪齒數(shù)：下一頁(yè)

10.2.

2蝸輪的變位10.2.3蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算（自學(xué)）下一頁(yè)表10-3：基本幾何尺寸蝸桿:蝸桿ZA10×90R2蝸輪：蝸輪ZA10×60蝸桿傳動(dòng)：ZA10×90R2/6010.2.4

蝸桿傳動(dòng)標(biāo)記方法1.失效形式：失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪的輪齒上；滑動(dòng)速度VS大，發(fā)熱量大，更易膠合和磨損。開式蝸桿傳動(dòng)以保證蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)；閉式蝸桿傳動(dòng)以保證蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度；此外因閉式蝸桿傳動(dòng)散熱較困難，故需進(jìn)行熱平衡計(jì)算；當(dāng)蝸桿軸細(xì)長(zhǎng)且支承跨距大時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行蝸桿軸的剛度計(jì)算。2.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：下一頁(yè)10.3普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算10.3.1失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則材料的基本要求：足夠的強(qiáng)度、減摩、耐磨和抗膠合性1、蝸桿材料：20Cr滲碳淬火；40Cr、42SiMn淬火；45調(diào)質(zhì)2、蝸輪材料：ZCuSn10P1，ZCuAl10Fe3，HT200VS3重要傳動(dòng)VS4m/sVS2m/s下一頁(yè)10.3.2蝸桿傳動(dòng)的常用材料經(jīng)濟(jì)、低速耐磨性好抗膠合價(jià)格便宜下一頁(yè)10.3.3蝸桿傳動(dòng)的受力分析下一頁(yè)

圓柱蝸桿傳動(dòng)

蝸桿傳動(dòng)的受力分析舉例Fr1Fa1Ft1Ft2Fa2Fr2n1Fa1Ft2Ft1Fa2n1n2下一頁(yè)潤(rùn)滑、散熱不良時(shí)：易產(chǎn)生磨損、膠合；充分潤(rùn)滑時(shí)：有利于油膜的形成，滑動(dòng)速度越大，摩擦系數(shù)越小，提高了傳動(dòng)效率。v1

v2

vS

蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度

相對(duì)滑動(dòng)速度很大產(chǎn)生的利弊：下一頁(yè)K---載荷系數(shù)表10-4，ZE---材料系數(shù)表10-5下一頁(yè)10.3.4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算1、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算錫青銅：主要為接觸疲勞失效，與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

N有關(guān)（[σOH]

見表10-6）灰鑄鐵及鋁鐵青銅：主要取決于膠合失效，與滑動(dòng)速度vs有關(guān)（表10-7

H）下一頁(yè)蝸輪的許用接觸應(yīng)力其中N=60jn2LhYF查表10-8[σOF]查表10-9下一頁(yè)2、蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算下一頁(yè)10.3.5蝸桿的剛度計(jì)算*10.4圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算*10.4.1圓弧圓柱蝸桿的主要參數(shù)及幾何參數(shù)計(jì)算……10.5普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算10.5.1蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度下一頁(yè)10.5.2蝸桿傳動(dòng)的效率ρv查表10-19蝸桿頭數(shù)z1=124總效率η=

0.7~0.750.75~0.840.84~0.92下一頁(yè)蝸桿齒數(shù)與傳動(dòng)總效率的關(guān)系10.5.3蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑控制工作溫度t1=60~70°CA估算下一頁(yè)10.5.4蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算3.提高散熱能力方法（熱平衡不能滿足時(shí)）

a）.增大散熱面積；

b）.在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇；

c）.箱內(nèi)裝冷卻水管。1、蝸桿結(jié)構(gòu)下一頁(yè)10.6圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)和蝸桿、蝸輪結(jié)構(gòu)2、蝸輪結(jié)構(gòu)下一頁(yè)應(yīng)用舉例1題圖為一手動(dòng)起重裝置，已知手柄半徑R=200mm，卷筒直徑D=400mm，手柄上作用的力為200N；蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)m=5mm，q=12，z1＝1，z2＝50，當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.14。如強(qiáng)度無(wú)問(wèn)題。(1)若圖中n1轉(zhuǎn)向?yàn)橹亓縌舉升方向，問(wèn)蝸桿及蝸輪的螺旋線方向；(2)能提升的重量Q是多少?（僅考慮蝸桿傳動(dòng)嚙合效率）(3)提升后松開手時(shí)重物能否自行下降？(4)標(biāo)出作用在蝸輪上三個(gè)分力的方向；下一頁(yè)2.輸入轉(zhuǎn)矩T1=200×200＝40000NMM3.自鎖，不會(huì)下降解:1.蝸桿與蝸輪均為右旋輸出轉(zhuǎn)矩T2=Q×200下一頁(yè)應(yīng)用舉例2圖示傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)由軸I經(jīng)軸II傳至軸III，輪1和輪2為蝸桿蝸輪傳動(dòng)，輪3和輪4為圓錐齒輪傳動(dòng)，已知蝸桿為右旋，轉(zhuǎn)向如圖。要求：（1）為使軸II上的軸向力適當(dāng)?shù)窒?，確定齒輪3的安裝位置（把正確的位置用粗線畫出）（2）軸III的轉(zhuǎn)動(dòng)方向（3）分別畫出蝸桿蝸輪在嚙合點(diǎn)上所受各力方向。n2n3Ft2Ft1Fa1Fa2下一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)表10.4下一頁(yè)表10.6表10.5表10.1下一頁(yè)表10.19下一頁(yè)表10.9下一頁(yè)下一頁(yè)表10.20作業(yè)