第五章常用機(jī)械傳動(dòng)裝置齒輪傳動(dòng)55課件

第五章常用機(jī)械傳動(dòng)裝置§5.1齒輪傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)§5.3帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)/jxkcq/jxsj/zyzx.html機(jī)械傳動(dòng)裝置的主要功用是將一根軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給另一根軸，并且可以改變轉(zhuǎn)速的大小和運(yùn)動(dòng)的方向。常用機(jī)械傳動(dòng)裝置有齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)?！?.2蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)

蝸桿蝸輪傳動(dòng)是用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間運(yùn)動(dòng)的一種齒輪傳動(dòng)，其交錯(cuò)角∑=90°

蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)是由交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)(螺旋齒輪傳動(dòng))演變而來的，交錯(cuò)角∑=90°，螺旋角旋向相同，小齒輪螺旋角很大，分度圓柱直徑較小、軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)、齒數(shù)很少，外形像一根螺桿，稱為蝸桿。蝸輪實(shí)際上是一個(gè)斜齒輪?！?.2蝸桿傳動(dòng)渦輪蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)一、蝸桿傳動(dòng)的組成蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿、蝸輪和機(jī)架組成的傳動(dòng)裝置，通常情況下在傳動(dòng)中蝸桿是主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。

蝸桿傳動(dòng)類似于螺旋傳動(dòng)。按螺旋(蝸桿的螺旋齒)的方向，蝸桿有右旋和左旋之分，一般多用右旋蝸桿，特殊情況下才用左旋。蝸桿上只有一條螺紋線的稱單頭蝸桿，有兩條以上螺紋線的稱為多頭蝸桿，通常蝸桿的頭數(shù)z1=1、2、4。

圓柱蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)二、蝸桿傳動(dòng)的類型圓柱蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)根據(jù)加工方法不同，普通圓柱蝸桿除阿基米德蝸桿外，還有漸開線蝸桿和法向直廓蝸桿等。這兩種類型蝸桿的加工方法都不如加工阿基米德蝸桿簡(jiǎn)單。因此，阿基米德蝸桿在一般機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用§5.2蝸桿傳動(dòng)三、蝸輪傳動(dòng)的特點(diǎn)1、傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。由于蝸桿的齒為連續(xù)不斷的螺旋形齒，在與蝸輪嚙合時(shí)，是逐漸進(jìn)入和退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒數(shù)又較多，因此蝸桿傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小?！?.2蝸桿傳動(dòng)2、傳動(dòng)比大，而且準(zhǔn)確。

蝸桿的頭數(shù)1~6，遠(yuǎn)小于蝸輪的齒數(shù)，在一般傳動(dòng)中，i=10~80，若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。這樣大的傳動(dòng)比，如用齒輪傳動(dòng)則需要采用多級(jí)傳動(dòng)。由此可見，在較大傳動(dòng)比時(shí)，蝸桿傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。此外，蝸桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)一樣能保證傳動(dòng)比的準(zhǔn)確性?！?.2蝸桿傳動(dòng)3、承載能力較大。蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)呈線接觸，同時(shí)進(jìn)入嚙合的齒數(shù)較多，與點(diǎn)接觸的交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)相比，承載能力大。4、成本較高。為了減少摩擦，提高效率和使用壽命，蝸輪往往要用價(jià)格較貴的青銅等減摩材料。

§5.2蝸桿傳動(dòng)5、效率低。

蝸桿傳動(dòng)中，蝸輪齒沿蝸桿齒的螺旋線方向滑動(dòng)速度大，摩擦較大，所以傳動(dòng)效率較齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)都低。一般效率為0.7~0.9，具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)效率約為0.4。由于蝸桿傳動(dòng)效率較低，摩擦產(chǎn)生的熱量較大，所以要求工作時(shí)要有良好的潤(rùn)滑和冷卻。§5.2蝸桿傳動(dòng)6、能夠自鎖。

當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于材料的當(dāng)量摩擦角時(shí)，則蝸桿傳動(dòng)便可以自鎖。此時(shí)，只能用蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能用蝸輪帶動(dòng)蝸桿。

蝸輪蝸桿傳動(dòng)一般為蝸輪蝸桿成空間90度交叉，蝸桿的螺旋升角較小，作主動(dòng)，而蝸輪類似普通齒輪，只不過齒向方向圓弧內(nèi)凹與蝸桿配合，作從動(dòng)輪。如果反過來，蝸輪的齒就會(huì)被蝸桿的螺紋擋住轉(zhuǎn)不起來，從而形成自鎖?！?.2蝸桿傳動(dòng)四、蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和主要尺寸1．蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比在蝸桿傳動(dòng)中，是用蝸桿帶動(dòng)蝸輪傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。設(shè)蝸桿的頭數(shù)為z1，其轉(zhuǎn)速為n1，蝸輪的齒數(shù)為z2，轉(zhuǎn)速為n2。因?yàn)槲仐U每轉(zhuǎn)過一周，便有z1個(gè)齒經(jīng)過C點(diǎn)，故每分鐘將有z1n1個(gè)齒經(jīng)過C點(diǎn)。同樣，蝸輪每轉(zhuǎn)一周有z2個(gè)齒經(jīng)過C點(diǎn)，所以每分鐘將有z2n2個(gè)齒經(jīng)過C點(diǎn)。在每分鐘的嚙合傳動(dòng)過程中，兩者必然相等，即z1n1=z2n2,故傳動(dòng)比為§5.2蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)一般分度機(jī)構(gòu)中多用z1=1。當(dāng)傳遞功率較大時(shí)，為提高效率，可取z1=4。作為動(dòng)力傳動(dòng)，通常取z1=2、4。蝸輪齒數(shù)z2，可根據(jù)傳動(dòng)比i和蝸桿頭數(shù)z1決定，即z2=i.z1。為了避免根切，當(dāng)z1=1時(shí)，z2min=18；當(dāng)z1>1時(shí)，z2min=27。2．蝸桿傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向的判定

(1)蝸桿、蝸輪的螺旋方向可用右手法則判定，其判定方法同斜齒輪的旋向判定。

(2)蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向，不僅與蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，而且還與蝸桿的螺旋方向有關(guān)。蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：當(dāng)蝸桿是右旋（或左旋）時(shí)，伸出右手（或左手）半握拳，用四指順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向，蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向與大拇指指向相反?！?.2蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)

垂直于蝸輪軸線且通過蝸桿軸線的平面，稱為中間平面。在中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒條與齒輪的嚙合。3．蝸桿傳動(dòng)的主要尺寸§5.2蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)（1）模數(shù)m和壓力角a蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等，即

ma1=mt2=m

aa1=at2=200蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算都是以中間平面內(nèi)的參數(shù)和幾何關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)。§5.2蝸桿傳動(dòng)（2）導(dǎo)程角γ

蝸桿展開圖蝸輪輪齒和斜齒輪相似，輪齒的旋向與軸線之間的夾角稱螺旋角，并用β表示。并規(guī)定蝸桿分度圓柱面上的導(dǎo)程角應(yīng)等于蝸輪分度圓柱面上的螺旋角，且兩者的螺旋方向必須相同。即γ=β?！?.2蝸桿傳動(dòng)在m和d1為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，z1↑→l↑正確嚙合時(shí)，蝸輪蝸桿螺旋線方向相同，且l＝b§5.2蝸桿傳動(dòng)（3）蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q

由于蝸輪是用與蝸桿尺寸相同的蝸輪滾刀配對(duì)加工而成的，為了限制滾刀的數(shù)目，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿分度圓直徑d1。直徑d1與模數(shù)m的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)。

當(dāng)模數(shù)m一定時(shí)，q值增大則蝸桿直徑d1增大，蝸桿的剛度提高。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。

§5.2蝸桿傳動(dòng)（4）中心距§5.2蝸桿傳動(dòng)五、蝸桿傳動(dòng)的失效形式蝸桿傳動(dòng)的主要問題是摩擦磨損嚴(yán)重，這是設(shè)計(jì)中要解決的主要問題。齒輪的失效形式：§5.2蝸桿傳動(dòng)

由于蝸輪材料的強(qiáng)度往往低于蝸桿材料的強(qiáng)度，所以失效大多發(fā)生在蝸輪輪齒上。

蝸桿傳動(dòng)的失效形式有點(diǎn)蝕、膠合、磨損和折斷。蝸桿傳動(dòng)在工作時(shí)，齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度大，摩擦和發(fā)熱嚴(yán)重，所以主要失效形式為齒面膠合、磨損和齒面點(diǎn)蝕。實(shí)踐表明，在閉式傳動(dòng)中，蝸輪的失效形式主要是膠合與點(diǎn)蝕；在開式傳動(dòng)中，失效形式主要是磨損；當(dāng)過載時(shí)，會(huì)發(fā)生輪齒折斷現(xiàn)象?！?.2蝸桿傳動(dòng)六、蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)

1、蝸桿傳動(dòng)的材料

根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的失效形式可知，蝸桿蝸輪的材料除滿足強(qiáng)度外，更應(yīng)具備良好的減摩性和耐磨性。蝸桿多采用調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼和表面淬火鋼制造。常經(jīng)熱處理提高齒面硬度，增加耐磨性。蝸輪材料選擇要考慮齒面相對(duì)滑動(dòng)速度。對(duì)于高速而重要的蝸桿傳動(dòng)，蝸輪常用鑄錫青銅；當(dāng)滑動(dòng)速度較低時(shí)，可選用價(jià)格較低的鋁青銅；低速和不重要的傳動(dòng)可采用鑄鐵材料。§5.2蝸桿傳動(dòng)

為了減摩，通常蝸桿用鋼材，蝸輪用有色金屬（銅合金、鋁合金）。

高速重載的蝸桿常用碳鋼或合金鋼。如

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)。

蝸輪常用材料有：鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等?！?.2蝸桿傳動(dòng)2、蝸桿、渦輪的結(jié)構(gòu)1.蝸桿的結(jié)構(gòu)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。

無退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制的辦法。

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。§5.2蝸桿傳動(dòng)2.蝸輪的結(jié)構(gòu)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)蝸輪直徑較大時(shí)，采用組合式蝸輪結(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)形式如下：整體式蝸輪齒圈式蝸輪鑲鑄式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪§5.2蝸桿傳動(dòng)§5.2蝸桿傳動(dòng)七、蝸桿傳動(dòng)的效率h1─傳動(dòng)嚙合效率h2─軸承摩擦損耗的效率h3─油的攪動(dòng)和飛濺損耗時(shí)的效率h1是對(duì)總效率影響最大的因素，可由下式確定：式中：

－蝸桿的導(dǎo)程角；

v－當(dāng)量摩擦角。閉式蝸桿傳動(dòng)的效率由三部分組成，蝸桿總效率η為§5.2蝸桿傳動(dòng)效率與蝸桿頭數(shù)的大致關(guān)系為：閉式傳動(dòng)Z1

１２４總效率η

0.7~0.750.75~0.82

0.82~0.92

所以Z1↑→γ↑→η↑§5.2蝸桿傳動(dòng)普通蝸桿傳動(dòng)的效率潤(rùn)滑與熱平衡2潤(rùn)滑的主要目的在于減摩與散熱。具體潤(rùn)滑方法與齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑相近。

潤(rùn)滑油：潤(rùn)滑油的種類很多，需根據(jù)蝸桿、蝸輪配對(duì)材料和運(yùn)轉(zhuǎn)條件選用。八、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑

§5.2蝸桿傳動(dòng)普通蝸桿傳動(dòng)的效率潤(rùn)滑與熱平衡2潤(rùn)滑油的種類很多，需根據(jù)蝸桿；蝸輪配對(duì)材料和運(yùn)轉(zhuǎn)條件合理選用。在鋼蝸桿配青銅蝸輪時(shí)，常用的潤(rùn)滑油見表。

全損耗系統(tǒng)用油牌號(hào)L-AN68100150220320460680運(yùn)動(dòng)粘度v40(cSt)61.2—74.890—110135—165198—242288—352414—506612—748粘度指數(shù)不小于90閃點(diǎn)(開口)(0C)不低于180200220傾點(diǎn)(0C)不高于-8-5

§5.2蝸桿傳動(dòng)普通蝸桿傳動(dòng)的效率潤(rùn)滑與熱平衡2

潤(rùn)滑油粘度及給油方式潤(rùn)滑油粘度及給油方法，一般根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度及載荷類型進(jìn)行選擇。對(duì)于閉式傳動(dòng)，常用的潤(rùn)滑油粘度及給油方法見表；對(duì)于開式傳動(dòng)，則采用粘度較高的齒輪油或潤(rùn)滑旨。如果采用噴油潤(rùn)滑，噴油嘴要對(duì)準(zhǔn)蝸桿嚙入端；蝸桿正反轉(zhuǎn)時(shí)，兩邊都要裝有噴油嘴，而且要控制一定的油壓。

蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度0-11-2.50-5>5-10>10-15>15-25>25載荷類型重重中(不限)(不限)(不限)(不限)運(yùn)動(dòng)粘度v40(cSt)90050035022015010080給油