第七章 蝸桿傳動(dòng)PPT課件

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1、7-1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn) 7-1-2蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) (1)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大 (2)傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。 (3)具有自鎖性。 (4)傳動(dòng)效率低。 (5)制造成本高。 上-頁(yè) 返回第1頁(yè)/共34頁(yè)7-2蝸桿傳動(dòng)的基木參數(shù)與幾何尺寸 7-2-1基本參數(shù) 1.模數(shù)m和壓力角 蝸輪蝸桿嚙合時(shí)，蝸桿的軸向齒距應(yīng)與蝸輪端面分度圓齒距相等即在中間平面上蝸桿的軸向模數(shù)和軸向壓力角應(yīng)分別與蝸輪的端面模數(shù)和端面壓力角相等，亦取標(biāo)準(zhǔn)值(標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值，見(jiàn)表7-1)。由于兩軸線相交，蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角應(yīng)與蝸輪分度圓上的螺旋角月大小相等且旋向相同，即蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件為:1212xtxtmmm下-頁(yè) 返回第2頁(yè)/共3

2、4頁(yè)7-2蝸桿傳動(dòng)的基木參數(shù)與幾何尺寸 2.傳動(dòng)比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2 蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比i為主動(dòng)的蝸桿(蝸輪)角速度與從動(dòng)蝸輪(蝸桿)角速度的比值，通常蝸桿為主動(dòng)件，即 式中n1和n2分別為蝸桿和蝸輪的轉(zhuǎn)速，r/min 在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)應(yīng)等于蝸輪每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)，即1122nin1 122z nz n 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第3頁(yè)/共34頁(yè)7-2蝸桿傳動(dòng)的基木參數(shù)與幾何尺寸 故 但應(yīng)注意，蝸桿傳動(dòng)比L不等于蝸輪和蝸桿分度圓直徑之比。 3.蝸桿導(dǎo)程角 蝸桿螺旋線有左、右旋之分，-般多為右旋。按照螺紋形成原理，如圖7-6所示，蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角為:1221nzinz11

3、111tanxz pz mdd 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第4頁(yè)/共34頁(yè)7-2蝸桿傳動(dòng)的基木參數(shù)與幾何尺寸 導(dǎo)程角的大小與傳動(dòng)效率有關(guān)，導(dǎo)程角越大傳動(dòng)效率越高 4.蝸桿分度圓直徑d1，蝸桿直徑系數(shù)q 為保證蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合，切制蝸輪的滾刀直徑及齒形參數(shù)與相應(yīng)的蝸桿基本相同。 蝸桿分度圓直徑不僅與模數(shù)有關(guān)，而且還與頭數(shù)和導(dǎo)程角有關(guān)，加工同-模數(shù)的蝸輪要求準(zhǔn)備多把蝸輪滾刀，給刀具的制造帶來(lái)了困難，也不經(jīng)濟(jì)。為了減少滾刀規(guī)格，并使刀具標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定蝸桿分度圓直徑d.為標(biāo)準(zhǔn)值，見(jiàn)表7-1 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第5頁(yè)/共34頁(yè)7-2蝸桿傳動(dòng)的基木參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿分度圓直徑與模數(shù)的比值稱為蝸桿直徑

4、系數(shù)，用q表示，即 式中:d1和m均為標(biāo)準(zhǔn)值，導(dǎo)出的q不-定為整數(shù)。111tandqmzqdqm 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第6頁(yè)/共34頁(yè)7-2蝸桿傳動(dòng)的基木參數(shù)與幾何尺寸 5.中心距a 標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動(dòng)中心距為: 7-2-2蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸 標(biāo)準(zhǔn)圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸的計(jì)算公式見(jiàn)表7-312222ddmaqz 上-頁(yè) 返回第7頁(yè)/共34頁(yè)7-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料及結(jié)構(gòu) 7-3-1齒面滑動(dòng)速度vs 如圖7-7所示，蝸桿和蝸輪嚙合時(shí)，齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)速度。滑動(dòng)速度vs的大小為: 7-3-2失效形式 蝸桿傳動(dòng)的失效形式和齒輪傳動(dòng)相類似，-般情況下，失效總發(fā)生在強(qiáng)度較弱的蝸輪上。由于蝸桿傳動(dòng)

5、齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度較大，摩擦產(chǎn)生的熱量多，故閉式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式是點(diǎn)蝕和膠合。開(kāi)式傳動(dòng)的主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷。2211 112cos60 1000cossvd nvvv下-頁(yè) 返回第8頁(yè)/共34頁(yè)7-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料及結(jié)構(gòu) 7-3-3蝸輪、蝸桿常用材料 針對(duì)蝸桿傳動(dòng)的失效形式，要求蝸桿和蝸輪的材料不僅要具有足夠的強(qiáng)度，更要有良好的耐磨性、減磨性和抗膠合能力。 1. 蝸桿材料 蝸桿-般用碳鋼或合金鋼制造。 2. 蝸輪材料 蝸輪常用青銅和鑄鐵制造。 7-3-4蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 蝸桿通常與軸做成-體，稱為蝸桿軸。常見(jiàn)的蝸桿軸結(jié)構(gòu)如圖7-8所示，其中圖7-8(a), 7-

6、8(b)的結(jié)構(gòu)既可車制也 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第9頁(yè)/共34頁(yè)7-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料及結(jié)構(gòu) 可銑制，但剛度較其他兩種差，圖7-8(c)的結(jié)構(gòu)由于齒根圓直徑小于相鄰軸段直徑，只能銑削。 蝸輪常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有整體式和組合式兩種。鑄鐵蝸輪和小尺寸青銅蝸輪常采用整體式結(jié)構(gòu)，如圖7 -9所示。較大尺寸的蝸輪，為了節(jié)省有色金屬，常采用青銅齒圈和鑄鐵輪芯的組合結(jié)構(gòu)。圖7-10(a)所示是在鑄鐵輪芯上加鑄青銅齒圈，然后切齒，常用于成批制造的蝸輪;圖7-10(b)所示是過(guò)盈配合將齒圈裝在鑄鐵的輪芯上，為了增加聯(lián)接的可靠性，常在結(jié)合縫處擰上螺釘，螺釘孔中心線要偏向鑄鐵-邊，以易于鉆孔;圖7-10(c)所示為

7、當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí)，齒圈和輪芯可采用絞制孔用螺栓聯(lián)接。 上-頁(yè) 返回第10頁(yè)/共34頁(yè)7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 7-4-1蝸桿傳動(dòng)的受力分析 1.輪旋轉(zhuǎn)方向的判定 蝸輪旋轉(zhuǎn)方向按照蝸桿的螺旋線旋向和旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)用左、右手定則判定。如圖7-11(a)所示，當(dāng)蝸桿為右旋，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)(沿軸線向左看)時(shí)，則用右手，四個(gè)拇指順著蝸桿轉(zhuǎn)向握起來(lái)，大拇指沿蝸桿軸線所指的相反方向即為蝸輪上節(jié)點(diǎn)速度方向，因此蝸輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)蝸桿左旋時(shí)，則用左手按相同方法判定蝸輪轉(zhuǎn)向，如圖7-11(b)所示。 2.輪齒上的作用力 如圖7-12所示的蝸桿傳動(dòng)，以蝸桿為主動(dòng)件，作用在齒下-頁(yè) 返回第11頁(yè)/共34頁(yè)7-4蝸桿傳

8、動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 面上的法向力式，可以分解成三個(gè)相互垂直的分力: 切向力Ft、軸向力Fa和徑向力Fr。力的大小為 蝸桿切向力和蝸輪軸向力是-對(duì)作用力與反作用力因?yàn)槲仐U為主動(dòng)件，所以其切向力的方向與蝸桿受力點(diǎn)的圓周速度方向相反。 1121221222222tantatartaTFFdTFFdFFF 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第12頁(yè)/共34頁(yè)7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 蝸桿軸向力和蝸輪切向力是-對(duì)作用力與反作用力蝸桿軸向力的方向可用主動(dòng)輪左、右手定則來(lái)判斷。從動(dòng)件蝸輪切向力F,的方向與蝸輪受力點(diǎn)的圓周速度方向相同，據(jù)此可以判斷蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 蝸桿和蝸輪的徑向力方向從作用點(diǎn)指向各自的輪心。 7-4-2蝸桿傳

9、動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 蝸輪輪齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算與斜齒輪相似，仍以赫茲應(yīng)力公式為基礎(chǔ)，按蝸桿傳動(dòng)在節(jié)點(diǎn)處的嚙合條件來(lái)計(jì)算蝸輪輪齒面的接觸應(yīng)力。經(jīng)推導(dǎo)，對(duì)鋼制蝸桿與青銅或鑄鐵蝸輪.蝸輪街面的解除疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算公式為: 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第13頁(yè)/共34頁(yè)7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 上式代入d2=z2m整理后得蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算公式: 蝸輪輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度所限定的承載能力，大都超過(guò)齒面疲勞點(diǎn)蝕和熱平衡計(jì)算素所限定的承載能力。只有在少數(shù)情況2212500HHKTd d2212500Hm dz 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第14頁(yè)/共34頁(yè)7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 下，在受強(qiáng)烈沖擊或重載的蝸桿傳動(dòng)或蝸輪采

10、用脆性材料時(shí)，蝸輪輪齒的彎曲變形直接影響其運(yùn)動(dòng)精度或輪齒折斷，計(jì)算彎曲強(qiáng)度是必須的。需要計(jì)算時(shí)可參考有關(guān)資料。 上-頁(yè) 返回第15頁(yè)/共34頁(yè)7-5 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算 7-5-1蝸桿傳動(dòng)的效率 閉式蝸桿傳動(dòng)的總效率包含三部分:考慮輪齒嚙合齒面間摩擦損耗的效率;考慮軸承摩擦損耗的效率;考慮浸入油池中的零件攪動(dòng)潤(rùn)滑油損耗的效率。其中主要是考慮輪齒齒面摩擦損失的效率，其大小可近似地用螺旋傳動(dòng)的效率公式計(jì)算。后兩項(xiàng)功率算是不大，其效率-般為0. 950. 97。當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí)，蝸桿傳動(dòng)的總效率為tan0.95 0.97tanv下-頁(yè) 返回第16頁(yè)/共34頁(yè)7-5 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱

11、平衡計(jì)算 7-5-2蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑 為了提高蝸桿傳動(dòng)的效率，降低齒面的工作溫度，避免膠合和減少磨損，對(duì)蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行良好的潤(rùn)滑是很重要的。 閉式蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油鉆度和給油方法，-般可根據(jù)蝸輪蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度、載荷類型等參考表7-8選擇。開(kāi)式傳動(dòng)則采用鉆度較高的齒輪油或潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑。對(duì)于青銅蝸輪，不允許采用抗膠合能力強(qiáng)的活性潤(rùn)滑油，以免腐蝕青銅齒面。 對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)采用油池潤(rùn)滑時(shí)，在攪油損失不致過(guò)大的情況下，應(yīng)使油池保持適當(dāng)?shù)挠土浚岳谖仐U傳動(dòng)的散熱。-般情況下置式蝸桿傳動(dòng)的浸油深度為蝸桿的-個(gè)齒高，上 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第17頁(yè)/共34頁(yè)7-5 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算 置式蝸桿

12、傳動(dòng)的浸油深度約為蝸輪外徑的1/3 。 7-5-3蝸桿傳動(dòng)的熱平衡 由于蝸桿傳動(dòng)的效率低，發(fā)熱量大，若不及時(shí)散熱，會(huì)使?jié)櫥蜏囟壬摺@度降低、油膜破壞而引起潤(rùn)滑失效，導(dǎo)致齒面膠合并加劇磨損。因此對(duì)閉式傳動(dòng)應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，將潤(rùn)滑油的溫度控制在許可的范圍內(nèi)。 由于功率損耗，在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 經(jīng)箱體在單位時(shí)間內(nèi)散發(fā)到空氣中去的熱量為111000(1)QP212()QKAtt 上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回第18頁(yè)/共34頁(yè)7-5 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算 由此得熱平衡條件式: 如果潤(rùn)滑油的工作溫度超過(guò)許用工作溫度，可采用下列降溫措施: 增加散熱面積。箱體上鑄出或焊上散熱片。 提高傳熱系數(shù)。

13、蝸桿軸上裝風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)(圖7-13 (a) 加冷卻裝置。在箱體油池內(nèi)裝設(shè)蛇形冷卻水管(圖7-13(b)，或用循環(huán)壓力噴油冷卻(圖7-13(c)11011000 1 PtttKA 上-頁(yè) 返回第19頁(yè)/共34頁(yè)圖7-1蝸桿傳動(dòng)返回第20頁(yè)/共34頁(yè)圖7-2蝸桿傳動(dòng)的類型返回第21頁(yè)/共34頁(yè)圖7-6蝸桿導(dǎo)程角返回第22頁(yè)/共34頁(yè)圖7-8蝸桿軸的結(jié)構(gòu)返回第23頁(yè)/共34頁(yè)圖7-7蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度返回第24頁(yè)/共34頁(yè)圖7-9整體式蝸輪返回第25頁(yè)/共34頁(yè)圖7-10組合式蝸輪返回第26頁(yè)/共34頁(yè)圖7-11確定蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向返回第27頁(yè)/共34頁(yè)圖7-12 蝸桿傳動(dòng)的受力分析返回第28頁(yè)/共34頁(yè)圖7-13蝸桿傳動(dòng)的散熱方法返回第29頁(yè)/共34頁(yè)表7-1蝸桿基本參數(shù)返回第30頁(yè)/共34頁(yè)表7 -3標(biāo)準(zhǔn)圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸返回第31頁(yè)/共34頁(yè)表7 -3標(biāo)準(zhǔn)圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸返回第32頁(yè)/共34頁(yè)表7-8蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油載度及潤(rùn)滑方法返回第33頁(yè)/共34頁(yè)感謝您的觀看！第34頁(yè)/共34頁(yè)