第七章 蝸桿傳動PPT課件

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1、7-1蝸桿傳動的類型和特點 7-1-2蝸桿傳動的特點 (1)結構緊湊、傳動比大 (2)傳動平穩(wěn)、噪聲小。 (3)具有自鎖性。 (4)傳動效率低。 (5)制造成本高。 上-頁 返回第1頁/共34頁7-2蝸桿傳動的基木參數(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，蝸桿的軸向齒距應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)和軸向壓力角應分別與蝸輪的端面模數(shù)和端面壓力角相等，亦取標準值(標準模數(shù)值，見表7-1)。由于兩軸線相交，蝸桿分度圓上的導程角應與蝸輪分度圓上的螺旋角月大小相等且旋向相同，即蝸桿傳動的正確嚙合條件為:1212xtxtmmm下-頁 返回第2頁/共3

2、4頁7-2蝸桿傳動的基木參數(shù)與幾何尺寸 2.傳動比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2 蝸桿傳動的傳動比i為主動的蝸桿(蝸輪)角速度與從動蝸輪(蝸桿)角速度的比值，通常蝸桿為主動件，即 式中n1和n2分別為蝸桿和蝸輪的轉速，r/min 在蝸桿傳動中，蝸桿每分鐘轉過的齒數(shù)應等于蝸輪每分鐘轉過的齒數(shù)，即1122nin1 122z nz n 上-頁 下-頁 返回第3頁/共34頁7-2蝸桿傳動的基木參數(shù)與幾何尺寸 故 但應注意，蝸桿傳動比L不等于蝸輪和蝸桿分度圓直徑之比。 3.蝸桿導程角 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，蝸桿分度圓上的導程角為:1221nzinz11

3、111tanxz pz mdd 上-頁 下-頁 返回第4頁/共34頁7-2蝸桿傳動的基木參數(shù)與幾何尺寸 導程角的大小與傳動效率有關，導程角越大傳動效率越高 4.蝸桿分度圓直徑d1，蝸桿直徑系數(shù)q 為保證蝸桿傳動的正確嚙合，切制蝸輪的滾刀直徑及齒形參數(shù)與相應的蝸桿基本相同。 蝸桿分度圓直徑不僅與模數(shù)有關，而且還與頭數(shù)和導程角有關，加工同-模數(shù)的蝸輪要求準備多把蝸輪滾刀，給刀具的制造帶來了困難，也不經(jīng)濟。為了減少滾刀規(guī)格，并使刀具標準化，國家標準規(guī)定蝸桿分度圓直徑d.為標準值，見表7-1 上-頁 下-頁 返回第5頁/共34頁7-2蝸桿傳動的基木參數(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均為標準值，導出的q不-定為整數(shù)。111tandqmzqdqm 上-頁 下-頁 返回第6頁/共34頁7-2蝸桿傳動的基木參數(shù)與幾何尺寸 5.中心距a 標準蝸桿傳動中心距為: 7-2-2蝸桿傳動的幾何尺寸 標準圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸的計算公式見表7-312222ddmaqz 上-頁 返回第7頁/共34頁7-3 蝸桿傳動的失效形式、材料及結構 7-3-1齒面滑動速度vs 如圖7-7所示，蝸桿和蝸輪嚙合時，齒面間有較大的相對滑動速度?；瑒铀俣葀s的大小為: 7-3-2失效形式 蝸桿傳動的失效形式和齒輪傳動相類似，-般情況下，失效總發(fā)生在強度較弱的蝸輪上。由于蝸桿傳動

5、齒面間相對滑動速度較大，摩擦產(chǎn)生的熱量多，故閉式蝸桿傳動的主要失效形式是點蝕和膠合。開式傳動的主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷。2211 112cos60 1000cossvd nvvv下-頁 返回第8頁/共34頁7-3 蝸桿傳動的失效形式、材料及結構 7-3-3蝸輪、蝸桿常用材料 針對蝸桿傳動的失效形式，要求蝸桿和蝸輪的材料不僅要具有足夠的強度，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蝸桿和蝸輪的結構 蝸桿通常與軸做成-體，稱為蝸桿軸。常見的蝸桿軸結構如圖7-8所示，其中圖7-8(a), 7-

6、8(b)的結構既可車制也 上-頁 下-頁 返回第9頁/共34頁7-3 蝸桿傳動的失效形式、材料及結構 可銑制，但剛度較其他兩種差，圖7-8(c)的結構由于齒根圓直徑小于相鄰軸段直徑，只能銑削。 蝸輪常見的結構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構，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構。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、當蝸輪直徑較大時，齒圈和輪芯可采用絞制孔用螺栓聯(lián)接。 上-頁 返回第10頁/共34頁7-4蝸桿傳動的強度計算 7-4-1蝸桿傳動的受力分析 1.輪旋轉方向的判定 蝸輪旋轉方向按照蝸桿的螺旋線旋向和旋轉方向應用左、右手定則判定。如圖7-11(a)所示，當蝸桿為右旋，順時針方向旋轉(沿軸線向左看)時，則用右手，四個拇指順著蝸桿轉向握起來，大拇指沿蝸桿軸線所指的相反方向即為蝸輪上節(jié)點速度方向，因此蝸輪逆時針方向旋轉。當蝸桿左旋時，則用左手按相同方法判定蝸輪轉向，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，以蝸桿為主動件，作用在齒下-頁 返回第11頁/共34頁7-4蝸桿傳

8、動的強度計算 面上的法向力式，可以分解成三個相互垂直的分力: 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-對作用力與反作用力因為蝸桿為主動件，所以其切向力的方向與蝸桿受力點的圓周速度方向相反。 1121221222222tantatartaTFFdTFFdFFF 上-頁 下-頁 返回第12頁/共34頁7-4蝸桿傳動的強度計算 蝸桿軸向力和蝸輪切向力是-對作用力與反作用力蝸桿軸向力的方向可用主動輪左、右手定則來判斷。從動件蝸輪切向力F,的方向與蝸輪受力點的圓周速度方向相同，據(jù)此可以判斷蝸輪的轉動方向。 蝸桿和蝸輪的徑向力方向從作用點指向各自的輪心。 7-4-2蝸桿傳

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

10、用脆性材料時，蝸輪輪齒的彎曲變形直接影響其運動精度或輪齒折斷，計算彎曲強度是必須的。需要計算時可參考有關資料。 上-頁 返回第15頁/共34頁7-5 蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算 7-5-1蝸桿傳動的效率 閉式蝸桿傳動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潤滑油損耗的效率。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的效率公式計算。后兩項功率算是不大，其效率-般為0. 950. 97。當蝸桿主動時，蝸桿傳動的總效率為tan0.95 0.97tanv下-頁 返回第16頁/共34頁7-5 蝸桿傳動的效率、潤滑及熱

11、平衡計算 7-5-2蝸桿傳動的潤滑 為了提高蝸桿傳動的效率，降低齒面的工作溫度，避免膠合和減少磨損，對蝸桿傳動進行良好的潤滑是很重要的。 閉式蝸桿傳動的潤滑油鉆度和給油方法，-般可根據(jù)蝸輪蝸桿的相對滑動速度、載荷類型等參考表7-8選擇。開式傳動則采用鉆度較高的齒輪油或潤滑脂進行潤滑。對于青銅蝸輪，不允許采用抗膠合能力強的活性潤滑油，以免腐蝕青銅齒面。 對閉式蝸桿傳動采用油池潤滑時，在攪油損失不致過大的情況下，應使油池保持適當?shù)挠土?，以利于蝸桿傳動的散熱。-般情況下置式蝸桿傳動的浸油深度為蝸桿的-個齒高，上 上-頁 下-頁 返回第17頁/共34頁7-5 蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算 置式蝸桿

12、傳動的浸油深度約為蝸輪外徑的1/3 。 7-5-3蝸桿傳動的熱平衡 由于蝸桿傳動的效率低，發(fā)熱量大，若不及時散熱，會使?jié)櫥蜏囟壬摺@度降低、油膜破壞而引起潤滑失效，導致齒面膠合并加劇磨損。因此對閉式傳動應進行熱平衡計算，將潤滑油的溫度控制在許可的范圍內(nèi)。 由于功率損耗，在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 經(jīng)箱體在單位時間內(nèi)散發(fā)到空氣中去的熱量為111000(1)QP212()QKAtt 上-頁 下-頁 返回第18頁/共34頁7-5 蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算 由此得熱平衡條件式: 如果潤滑油的工作溫度超過許用工作溫度，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、蝸桿軸上裝風扇強迫通風(圖7-13 (a) 加冷卻裝置。在箱體油池內(nèi)裝設蛇形冷卻水管(圖7-13(b)，或用循環(huán)壓力噴油冷卻(圖7-13(c)11011000 1 PtttKA 上-頁 返回第19頁/共34頁圖7-1蝸桿傳動返回第20頁/共34頁圖7-2蝸桿傳動的類型返回第21頁/共34頁圖7-6蝸桿導程角返回第22頁/共34頁圖7-8蝸桿軸的結構返回第23頁/共34頁圖7-7蝸桿傳動的滑動速度返回第24頁/共34頁圖7-9整體式蝸輪返回第25頁/共34頁圖7-10組合式蝸輪返回第26頁/共34頁圖7-11確定蝸輪的旋轉方向返回第27頁/共34頁圖7-12 蝸桿傳動的受力分析返回第28頁/共34頁圖7-13蝸桿傳動的散熱方法返回第29頁/共34頁表7-1蝸桿基本參數(shù)返回第30頁/共34頁表7 -3標準圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸返回第31頁/共34頁表7 -3標準圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸返回第32頁/共34頁表7-8蝸桿傳動的潤滑油載度及潤滑方法返回第33頁/共34頁感謝您的觀看！第34頁/共34頁