機械基礎(chǔ)教學課件(五、蝸桿傳動18)

機械基礎(chǔ)教學課件瀘州市電子機械學校蝸桿傳動移動門垂直電梯蝸桿傳動主要用于傳遞空間垂直交錯兩軸間的運動和動力。蝸桿傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于機床分度機構(gòu)、汽車、儀器、起重運輸機械、冶金機械及其他機械設(shè)備中，如下圖所示的萬能分度頭。萬能分度頭分度盤交換齒輪定位銷手柄蝸桿傳動概述一、蝸桿傳動的組成蝸輪蝸桿減速機蝸桿蝸輪蝸桿傳動的組成蝸桿蝸輪左上圖所示為蝸輪蝸桿減速機，從圖中可看出，蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，通常由蝸桿（主動件）帶動蝸輪（從動件）轉(zhuǎn)動，并傳遞運動和動力。其兩軸線在空間一般交錯成90°，如右上圖所示。蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，通常由蝸桿（主動件）帶動蝸輪（從動件）轉(zhuǎn)動，并傳遞運動和動力。其兩軸線在空間一般交錯成90°。蝸桿和蝸輪都是一種特殊的斜齒輪。

1、蝸桿結(jié)構(gòu)蝸桿通常與軸合為一體，結(jié)構(gòu)如下圖所示。蝸桿結(jié)構(gòu)

2、蝸輪結(jié)構(gòu)蝸輪常采用組合結(jié)構(gòu)，連接方式有鑄造連接、過盈配合連接和螺栓連接，結(jié)構(gòu)分別如下圖所示。蝸輪的結(jié)構(gòu)鑄造連接輪心輪齒過盈配合連接輪心輪齒螺栓連接輪心輪齒二、蝸桿的分類三、蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定在蝸桿傳動中，蝸輪、蝸桿齒的旋向應(yīng)一致，即同為左旋或右旋。蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定取決于蝸桿的旋向和蝸桿的回轉(zhuǎn)方向，可用左（右）手定則來判定，見下表。蝸桿傳動的主要參數(shù)和嚙合條件

在蝸桿傳動中，其幾何參數(shù)及尺寸計算均以中間平面為準。通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面稱為中間平面，如左下圖所示。蝸桿傳動的中間平面

在此平面內(nèi)，阿基米得蝸桿相當于齒條，蝸輪相當于漸開線齒輪，蝸桿與蝸輪的嚙合相當于漸開線齒輪與齒條的嚙合。國家標準規(guī)定，蝸桿以軸面的參數(shù)為標準參數(shù)，蝸輪以端面的參數(shù)為標準參數(shù)。

蝸桿傳動的主要參數(shù)有模數(shù)m、齒形角α、蝸桿直徑系數(shù)q、蝸桿導程角γ、蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2及蝸輪螺旋角β2。一、蝸桿傳動的主要參數(shù)

1、模數(shù)m、齒形角α

蝸桿的軸面模數(shù)mx1和蝸輪的端面模數(shù)mt2相等，且為標準值，即：

mx1=mt2=m

蝸桿模數(shù)已標準化，蝸桿模數(shù)系列見下表。

蝸桿的軸面齒形角αx1和蝸輪的端面齒形角αt2相等，且為標準值，即：

αx1=αt2=α=20°

2、蝸桿分度圓導程角γ

蝸桿分度圓導程角γ是指蝸桿分度圓柱螺旋線的切線與端平面之間所夾的銳角。蝸桿分度圓導程角γ

左圖所示為一個頭數(shù)z1=3的右旋蝸桿分度圓柱面及展開圖。z1px為螺旋線的導程，px為軸向齒距，ｄ1為蝸桿分度圓直徑，則蝸桿分度圓導程角γ為：

tanγ=z1px/πd1=z1m/d1

導程角的大小直接影響蝸桿的傳動效率。導程角大則效率高，但自鎖性差；導程角小則蝸桿傳動自鎖性強，但效率低。

3、蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q

為了保證蝸桿傳動的正確性，切制蝸輪的滾刀的分度圓直徑、模數(shù)和其他參數(shù)必須與該蝸輪相配的蝸桿一致，齒形角與相配的蝸桿相同。蝸桿分度圓直徑d1不僅與模數(shù)m有關(guān)，而且還與頭數(shù)z1和導程角γ有關(guān)。因而，即使模數(shù)m相同，也會有很多直徑不同的蝸桿，所以對于同一尺寸的蝸桿必須有一把對應(yīng)的蝸輪滾刀，即對同一模數(shù)、不同直徑的蝸桿，必須配相應(yīng)數(shù)量的滾刀，這就要求備有很多相應(yīng)的滾刀，顯然很不經(jīng)濟。在生產(chǎn)中為了使刀具標準化，限制滾刀的數(shù)目，對一定模數(shù)m的蝸桿的分度圓直徑d1作了規(guī)定，即規(guī)定了蝸桿直徑系數(shù)q，且q=d1／m。

4、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪的齒數(shù)z2

一般推薦選用蝸桿頭數(shù)z1=1、2、4、6。蝸桿頭數(shù)少，則蝸桿傳動的傳動比大，容易自鎖，但傳動效率較低；蝸桿頭數(shù)越多，效率越高，但加工也越困難。

蝸輪齒數(shù)z2

蝸可根據(jù)蝸桿頭數(shù)z1和傳動比

i來確定，一般推薦z2=29～80。二、蝸桿傳動的正確嚙合條件要組成一對正確嚙合的蝸桿與蝸輪，應(yīng)滿足一定的條件。蝸桿傳動的正確嚙合條件為：（1）在中間平面內(nèi)，蝸桿的軸面模數(shù)mx1和蝸輪的端面模數(shù)mt2相等，即：mx1=mt2=m。（2）在中間平面內(nèi)，蝸桿的軸面齒形角αx1和蝸輪的端面齒形角αt2相等，即：αx1=αt2=α。（3）蝸桿分度圓導程角γ1和蝸輪分度圓螺旋角β2相等，且旋向一致，即：γ1=β2。蝸桿傳動的應(yīng)用特點蝸桿傳動的主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、沖擊和振動小以及能得到很大的單級傳動比。當用來傳遞動力時，其傳動比可為8～80，在分度機構(gòu)中或僅是傳遞運動時，其傳動比可達1000或更大。當蝸桿的導程角γ≤5°時，蝸桿傳動可實現(xiàn)自鎖，這一特點在起重設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，起安全保障作用。在制造精度和傳動比相同的條件下，蝸桿傳動的效率比齒輪傳動低，因為蝸桿和蝸輪齒間接觸面相對較大導致摩擦較大，致使發(fā)熱量較大，從而會導致潤滑失效，引起磨損加劇。同時，蝸輪一般需要用貴重的減摩材料（如表銅）制造，所以蝸輪的造價相對昂貴。因此，蝸桿傳動不適用于大功率、長時間工作的場合。

為了降低摩擦系數(shù)、減少磨損和防止膠合破壞，通常蝸桿用鋼材、蝸輪用有色金屬（銅合金、鋁合金）制造。（1）蝸桿常用材料高速重載時：15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。低速輕載時：45鋼調(diào)質(zhì)。（2）蝸輪常用材料鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等。一、蝸桿傳動的潤滑潤滑對蝸桿傳動具有特別重要的意義。由于蝸桿傳動摩擦產(chǎn)生的發(fā)熱量較大，所以要求工作時有良好的潤滑條件。潤滑的主要目的就在于減摩與散熱，以提高蝸桿傳動的效率，防止膠合及減少磨損。蝸桿傳動的潤滑方式有油池潤滑和噴油潤滑。二、蝸桿傳動的散熱

蝸桿傳動由于摩擦大，所以工作時發(fā)熱量較大。在閉式傳動中，如果不能及時散熱，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂專瑥亩龃竽Σ翐p失，甚至發(fā)生膠合。因此對于連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動，需要將箱體內(nèi)的溫升控制在許可范圍內(nèi)。

為了提高散熱能力，可采用以下措施：如在箱體外壁增加散熱片；在蝸桿軸端裝置風扇進行通風散熱；在箱體油池內(nèi)裝蛇形冷卻水管；采用壓力噴油循環(huán)潤滑等，如下圖所示。蝸桿傳動的冷卻方式風扇冷卻