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1、6.1 蜗杆传动的类型和特点20072007年年1010月月1 1机械工程基础部机械工程基础部6.1 蜗杆传动的类型和特点6.1.1 蜗杆传动的特点蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。传动平稳、噪声小。可制成具有自锁性的蜗杆。蜗杆传动的主要缺点是效率较低，通常为7080、发热量大和磨损大，常需耗用有色金属。蜗轮的造价较高。20072007年年1010月月2 2机械工程基础部机械工程基础部6.1 蜗杆传动概述6.1.2 蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动1、圆柱蜗杆传动20072007年年1010月月3 3机械工程基础部机械工程基础部6.1.2 蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动1、圆柱蜗杆传动6.1 蜗杆
2、传动概述20072007年年1010月月4 4机械工程基础部机械工程基础部6.1.2 蜗杆传动的类型环面蜗杆传动2、环面蜗杆传动6.1 蜗杆传动概述20072007年年1010月月5 5机械工程基础部机械工程基础部6.1 蜗杆传动概述6.1.2 蜗杆传动的类型环面蜗杆传动2、环面蜗杆传动20072007年年1010月月6 6机械工程基础部机械工程基础部6.1 蜗杆传动概述6.1.2 蜗杆传动的类型3、锥蜗杆传动锥蜗杆为一等导程的锥形螺旋，蜗轮则与一曲线圆锥齿轮相似。20072007年年1010月月7 7机械工程基础部机械工程基础部6.1 蜗杆传动概述6.1.2 蜗杆传动的类型3、锥蜗杆传动锥蜗
3、杆传动20072007年年1010月月8 8机械工程基础部机械工程基础部根据蜗杆齿廓形状根据蜗杆齿廓形状,圆柱蜗杆又分：圆柱蜗杆又分：阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆（ZA)ZA)N-N直廓直廓凸廓凸廓I-IIINN阿基米德阿基米德螺旋线螺旋线延伸渐开线法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆（ZN)ZN)渐开线蜗杆渐开线蜗杆(ZI)渐开线渐开线20072007年年1010月月1010机械工程基础部机械工程基础部6.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。在蜗杆传动的设计计算中，均以中间平面上的
4、基本参数和几何尺寸为基准。20072007年年1010月月1111机械工程基础部机械工程基础部6.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算6.2.1 模数m和压力角蜗杆与蜗轮啮合时，在中间平面内蜗杆传动相当于齿轮与齿条的啮合传动，蜗杆的轴向齿距与蜗轮的端面齿距相等20072007年年1010月月1212机械工程基础部机械工程基础部蜗杆分度圆柱导程角蜗杆分度圆柱导程角 6.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算6.2.2 蜗杆分度圆直径d1、导程角和直径系数q20072007年年1010月月1313机械工程基础部机械工程基础部6.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算6.2.2
5、蜗杆分度圆直径d1、导程角和直径系数q为了减少滚刀的型号，便于刀具的标准化为了减少滚刀的型号，便于刀具的标准化，将蜗杆分度圆圆直径d1定为标准值，把d1与m的比值称为蜗杆直径系数q。d1与m均为标准值，q是d1、m的导出值，不一定是整数。20072007年年1010月月1414机械工程基础部机械工程基础部6.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算6.2.2 蜗杆分度圆直径d1、导程角和直径系数q当m一定时，q增大，则d1变大，蜗杆的刚度及强度相应提高，因此m较小时，q选较大值；效率效率自锁条件自锁条件当q取较小值时，增大，效率提高，故在蜗杆轴刚度允许的情况下，应尽可能选较小的q值。导程角
6、330的蜗杆传动具有自锁性。20072007年年1010月月1515机械工程基础部机械工程基础部6.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆传动的正确啮合条件蜗杆的轴向模数mX1与蜗轮的端面模数mt2必须相等；蜗杆的轴向压力角X1与蜗轮的端面压力角t2必须相等；两轴线交错为90时，蜗杆分度圆柱导程角与蜗轮分度圆柱螺旋角等值且方向相同。20072007年年1010月月1616机械工程基础部机械工程基础部少，少，角小，效率低，但可以有自锁性角小，效率低，但可以有自锁性 ；多，多，角大，效率高，但加工困难。角大，效率高，但加工困难。6.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算6.2.4
7、传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z220072007年年1010月月1717机械工程基础部机械工程基础部蜗轮的齿数蜗轮的齿数Z228，使传动平稳，使传动平稳 z2=i z1，过多，过多，d2 大，大，使蜗杆跨度大，刚度低，一使蜗杆跨度大，刚度低，一般般z2 28080。6.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算6.2.4 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z220072007年年1010月月1818机械工程基础部机械工程基础部蜗杆材料蜗杆材料 常用蜗杆材料常用蜗杆材料材料牌号热处理硬度表面粗糙度Ra(m)45,42SiMn,40Cr,38SiMnMo,42CrMo,42CrNi表面淬火45
8、55HRC0.81.615CrMn,20CrMn,20Cr,20CrNi,20CrMnTi渗碳淬火5863HRC1.61.845(用于不重要的传动)调质270HBS6.86.3 蜗杆和蜗轮的常用材料和结构20072007年年1010月月1919机械工程基础部机械工程基础部1 1、锡青铜，允许、锡青铜，允许2 2、铝青铜，允许、铝青铜，允许3 3、灰铸铁，允许、灰铸铁，允许蜗轮材料蜗轮材料20072007年年1010月月2020机械工程基础部机械工程基础部6.3 蜗杆和蜗轮的常用材料和结构6.3.2 蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆往往与轴做成一体，除螺旋部分的结构尺寸决定于蜗杆的几何尺寸外，其余的结构尺
9、寸按轴的结构尺寸要求决定。无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。20072007年年1010月月2121机械工程基础部机械工程基础部6.3 蜗杆和蜗轮的常用材料和结构6.3.2 蜗杆和蜗轮的结构 对于尺寸大的青铜蜗轮，多采用组合式结构，为防止齿圈和轮芯因发热而松动，在接缝处用46个紧定螺钉固定，以增强联接的可靠性，或采用螺栓联接，也可在铸铁轮芯上浇铸青铜齿圈。当用铸铁和尺寸小的青铜蜗轮，多采用整体式结构。整体式蜗轮齿圈式蜗轮镶铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮20072007年年1010月月2222机械工程基础部机械工程基础部各力各
10、力方向：方向：与斜与斜齿轮判定方齿轮判定方法相同法相同 Fa1方向用左、右方向用左、右手定则判定。手定则判定。gg各力各力大小：大小：6.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算20072007年年1010月月2323机械工程基础部机械工程基础部20072007年年1010月月2424机械工程基础部机械工程基础部1234旋旋右右结论结论:为使为使轴轴向轴轴向力力小小,轴上轴上齿轮、齿轮、蜗杆同旋向。蜗杆同旋向。合理确定旋向合理确定旋向20072007年年1010月月2525机械工程基础部机械工程基础部GD1tF1）画出升起重物时蜗杆）画出升起重物时蜗杆的转向；的转向；2）求出起重时蜗杆的受）求出起重时
11、蜗杆的受力，画出其方向力，画出其方向图示为手动蜗杆装置图示为手动蜗杆装置20072007年年1010月月2626机械工程基础部机械工程基础部6.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算6.4.1 蜗杆传动的受力分析和计算载荷在作强度计算时应考虑载荷系数K。一般取K11.4，当载荷平稳，滑动系数vs3m/s时取小值，否则取大值。在设计时，若已知蜗杆所需传递的功率P1（kW）及转速n1（r/min），则蜗轮的名义转矩为：20072007年年1010月月2727机械工程基础部机械工程基础部6.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算6.4.2 蜗杆传动的滑动速度和失效形式1、蜗杆传递的滑动速度vs蜗杆传动在节点处啮
12、合，蜗杆的圆周速度为v1，蜗轮的圆周速度为v2，v1与v2成90，而使齿廓之间产生很大的相对滑动。由于vs比蜗杆圆周速度还大，在蜗杆传动齿廓之间产生很大的相对滑动，引起磨损和发热，导致效率较低。20072007年年1010月月2828机械工程基础部机械工程基础部6.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算6.4.2 蜗杆传动的滑动速度和失效形式2、蜗杆传递的失效形式和设计准则主要失效形式主要失效形式:蜗轮齿面产生蜗轮齿面产生胶合胶合、点蚀点蚀及及磨损磨损。目前对胶合与磨损的计算还缺乏适当的方法和数据，因而通常只是仿照圆柱齿轮进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的条件性计算，并在选取许用应力时，适当考
13、虑校核和磨损失效因素的影响。20072007年年1010月月2929机械工程基础部机械工程基础部6.4 蜗杆传动的受力分析和强度计算6.4.3 蜗轮齿面接触强度计算对青铜蜗轮或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对式，蜗轮齿面接触强度的校核公式：设计公式为：20072007年年1010月月3030机械工程基础部机械工程基础部1 1、锡青铜，允许、锡青铜，允许2 2、铝青铜，允许、铝青铜，允许3 3、灰铸铁，允许、灰铸铁，允许点蚀点蚀齿面硬度齿面硬度有关；有关；锡青铜锡青铜减摩性好，主要减摩性好，主要失效是失效是，许用许用许用许用接触应力接触应力 与与蜗轮材料蜗轮材料许用接触应力的确定：许用接触应力的确定：200
14、72007年年1010月月3131机械工程基础部机械工程基础部铝青铜、灰铸铁铝青铜、灰铸铁减摩性差，主要失效形式是减摩性差，主要失效形式是 胶合胶合(条件性设计）条件性设计）与滑动速度与滑动速度vs 有关。有关。材 料滑 动 速 度 vS m/s 蜗 轮蜗 杆0.250.5123468ZCuAl9Fe4ZCuAl10Fe3钢(淬火)*25023021018016012090ZCuAl10Fe3Mn2钢(淬火)*2152001801501359575HT200HTl50(120150HBS)渗碳钢16013011590HTl50(120150HBS)钢(调质或正火)140110907020072
15、007年年1010月月3232机械工程基础部机械工程基础部6.5.1 蜗杆传动的润滑 由于蜗杆传动时的相对滑动速度vs大，效率低，发热量大，故润滑特别重要。若润滑不良，会进一步导致效率显著降低，并且会带来剧烈的磨损，甚至出现胶合，故需选择合理的润滑油及润滑方式。滑动速度12.525工作条件重载重载中载粘度84056033622415011284润滑方式油池润滑油池或喷油润滑用压力喷油0.7236.5 6.5 蜗杆传动的润滑、效率和热平衡计算蜗杆传动的润滑、效率和热平衡计算20072007年年1010月月3333机械工程基础部机械工程基础部蜗杆传动的效率蜗杆传动的效率总效率总效率 大，大，效率高
16、；效率高；，效率提高。，效率提高。过多，蜗杆加工困难；过多，蜗杆加工困难；减小减小 ，受蜗杆刚度限制。，受蜗杆刚度限制。6.5 6.5 蜗杆传动的润滑、效率和热平衡计算蜗杆传动的润滑、效率和热平衡计算20072007年年1010月月3434机械工程基础部机械工程基础部 小，小，效率高。效率高。当润滑条件好时，滑动速度当润滑条件好时，滑动速度 高，高，值小，效率高。反之，出现胶合。值小，效率高。反之，出现胶合。20072007年年1010月月3535机械工程基础部机械工程基础部三、蜗杆传动的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算发发热量热量散散热量热量热平衡热平衡20072007年年1010月月3636机械工程基础部机械工程基础部6.5 蜗杆传动的润滑、效率和热平衡计算如如果果热热平平衡衡条条件件不不满满足足?20072007年年1010月月3737机械工程基础部机械工程基础部作业：作业：6-8；6-920072007年年1010月月3838机械工程基础部机械工程基础部