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1、第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动11-1蜗杆传动概述蜗杆传动概述11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动11-1蜗杆传动概述蜗杆传动概述11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热
2、平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计根据蜗杆形状分类：根据蜗杆形状分类：圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型根据蜗杆曲线齿廓形状分类根据蜗杆曲线齿廓形状分类:11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型一、圆柱蜗杆传动一、圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动1.普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA蜗杆蜗杆)端面齿廓：端面齿廓：阿基米德螺线阿基米德螺线20轴面齿廓：轴面齿廓：直线直线0=20车削工艺好，车削工艺好，
3、精度低，精度低，中小载荷，中小载荷，使用逐渐减少使用逐渐减少11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN蜗杆蜗杆)法面齿廓：法面齿廓：直线直线也用车床加工也用车床加工但磨削较困难但磨削较困难NNII直廓N-N20凸廓I-Idx延伸渐开线延伸渐开线11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型 渐开线蜗杆渐开线蜗杆(ZI蜗杆蜗杆)也用车床加工，也用车床加工，用磨床磨削用磨床磨削IIIIIIIIIIII直廓直廓凸廓凸廓I-I凸廓凸廓II-IIIII-III00基圆基圆端面齿廓：端面齿廓：渐开线渐开线db11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆蜗
4、杆)用铣床加工，且便于在磨床上磨削，故蜗杆精度较高，用铣床加工，且便于在磨床上磨削，故蜗杆精度较高，应用日益广泛。应用日益广泛。一、圆柱蜗杆传动一、圆柱蜗杆传动2.圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动(ZC蜗杆蜗杆)11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制的。弧形的车刀切制的。圆弧圆柱蜗杆传动的特点圆弧圆柱蜗杆传动的特点:效率高效率高，一般可达，一般可达90%以上；以上；接触为线接触接触为线接触，承载能力高承载能力高，一般情况下，一般情况下约为普通圆柱蜗杆传动的约为普通圆柱蜗杆传动的1.52.5倍；倍；与普通圆柱蜗杆传动相比，具有与普通
5、圆柱蜗杆传动相比，具有体积小，体积小，质量小，结构紧凑质量小，结构紧凑等优点。等优点。已广泛应用到冶金、矿山等重型机械设已广泛应用到冶金、矿山等重型机械设备的减速机构中。备的减速机构中。sfsasrfrarlhfhamL011-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型二、环面蜗杆传动二、环面蜗杆传动环面蜗杆传动的特点：环面蜗杆传动的特点：1.同时参与啮合的齿数多，同时参与啮合的齿数多，传动平传动平稳，且承载能力强稳，且承载能力强，约为阿基米德，约为阿基米德蜗杆传动的蜗杆传动的24倍；倍；2.齿面有利于润滑油膜的形成，齿面有利于润滑油膜的形成，传传动效率高动效率高，一般可达，一般可达8590可；可；3.要
6、求要求制造和安装精度高制造和安装精度高11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型三、锥蜗杆传动三、锥蜗杆传动 上述各类蜗杆的配对蜗轮，均是按上述各类蜗杆的配对蜗轮，均是按范成法原理范成法原理，在滚，在滚齿机上用滚刀加工的。齿机上用滚刀加工的。蜗轮滚刀蜗轮滚刀齿廓与相应的蜗杆齿廓齿廓与相应的蜗杆齿廓一致；滚切时的中心距，也与蜗杆传动的中心距相同。一致；滚切时的中心距，也与蜗杆传动的中心距相同。配对蜗轮的加工配对蜗轮的加工特点：特点：同时接触的点数较多，同时接触的点数较多，重合度大重合度大；传动比范围大传动比范围大，一般为，一般为10360；承载能力和效率较高承载能力和效率较高，可节约有色金属；，可节约
7、有色金属；制造安装简便，工艺性好制造安装简便，工艺性好。第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动11-1蜗杆传动概述蜗杆传动概述11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计中间平面中间平面2阿基米德蜗杆传动：阿基米德蜗杆传动：蜗杆与蜗轮啮合时，在蜗杆与蜗轮啮合时，在中间平面中间平面上相当于上相当于齿轮齿条的啮合齿轮齿条的啮合。11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传
8、动的参数与尺寸蜗杆的轴面蜗杆的轴面蜗轮的端面蜗轮的端面普通蜗杆传动的参数与普通蜗杆传动的参数与尺寸尺寸1 1一、模数一、模数m和压力角和压力角a a正确啮合条件正确啮合条件：蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面：蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等；且模数、压力角相等；且蜗杆的导程角蜗杆的导程角1蜗轮的螺旋角蜗轮的螺旋角2 ma1=mt2=ma1=t2=11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸中间平面中间平面2蜗杆的轴面蜗杆的轴面蜗轮的端面蜗轮的端面1.模数模数m模数模数m取标准值，与齿轮模数系列不同。取标准值，与齿轮模数系列不同。第一系列第一系列1,1.25,
9、1.6,2,2.5,3.15,4,5,6.3810,12.5,16,20,25,31.5,40第二系列第二系列1.5,3,3.5,4.5,5.56,7,12,14蜗杆模数蜗杆模数m值值GB10088-882.压力角压力角 GB10087-88阿基米德蜗阿基米德蜗杆杆压力角标准值：压力角标准值：=20分度传动，推荐用分度传动，推荐用=15或或12动力传动，当动力传动，当30,推荐：推荐：=2511-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸1 1二、蜗杆的二、蜗杆的分度圆直径分度圆直径d1由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，
10、为了限制由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆标准蜗杆分度圆直径直径d1。q=d1m蜗杆的直径系数。蜗杆的直径系数。11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸m(mm)11.251.622.5d1(mm)182022.42028(18)22.4(28)35.5(22.4)28(35.5)45m2d1(mm3)1831.253551.271.687289.6112142140175221.9281m(mm)3.1545d1(mm)(28)35.5(
11、45)56(31.5)40(50)71(40)50(63)90m2d1(mm3)277.8352.2446.555650464080011361000125015752250m(mm)6.3810d1(mm)(50)63(80)112(63)80(100)140(71)90(112)160m2d1(mm3)19852500317544454032537664008960710090001120016000m(mm)12.51620d1(mm)(90)112(140)200(112)140(180)250(140)160(224)315m2d1(mm3)140621750021875312502
12、86723584046080640005600064000896000126000普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸1 1三、蜗杆的头数三、蜗杆的头数z111-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为常蜗杆头数取为1、2、4、6。蜗杆传动的效率：蜗杆传动的效率：蜗杆传动可以视为螺杆与螺母间的螺旋传动蜗杆传动可以视
13、为螺杆与螺母间的螺旋传动,故蜗杆传动的故蜗杆传动的效率符合下式效率符合下式:且有且有 d1P=maz1=1d1分度圆周长分度圆周长pa因为蜗杆的模数因为蜗杆的模数m、分度圆直径分度圆直径d1由强度计算获得，是一组确由强度计算获得，是一组确定值定值,所以齿距所以齿距pa mma a也为确定值。也为确定值。11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸d1papz=z1paz1=2 d1分度圆周长分度圆周长pz=z1pa故有故有z1普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸2 2四、导程角四、导程角g gd d1 11 111-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸规定
14、蜗杆的直径系数规定蜗杆的直径系数:q=d1m蜗杆的直径：蜗杆的直径：d1=m q蜗轮的直径：蜗轮的直径：d2=m z2六、中心距六、中心距五、传动比五、传动比i11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸蜗轮齿数主要取决于传动比，即蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2=i z1。z2不宜太小（如不宜太小（如z226)，否则啮合区域显著减小，同时参与啮合的否则啮合区域显著减小，同时参与啮合的蜗轮齿数减少，传动平稳性变差。蜗轮齿数减少，传动平稳性变差。z2也不宜太大，否则在模数一定时，也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径增大，使相啮合的蜗杆变长，支承间距加大，降低蜗杆的弯曲蜗轮直径增大，
15、使相啮合的蜗杆变长，支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。刚度。七、蜗轮齿数七、蜗轮齿数z2蜗杆头数蜗杆头数z1与蜗轮齿数与蜗轮齿数z2的的荐用值荐用值i=Z2/Z1Z1Z256293171542961143022961298212982普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算名名称称计计算算公公式式蜗杆分度圆直径，蜗轮分度圆直径蜗杆分度圆直径，蜗轮分度圆直径齿顶高齿顶高齿根高齿根高顶圆直径顶圆直径根圆直径根圆直径蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距径向间隙径向间隙中心距中心距蜗蜗杆杆蜗蜗轮轮d1=mq d2=mz2 ha=m ha=m df=1.2mq df=
16、1.2mq da1=m(q+2)da1=m(q+2)df1=m(q-2.4)df2=m(q-2.4)pa1=pt2=px=mc=0.2 ma=0.5(d1+d2)m=0.5m(q+z2)11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动11-1蜗杆传动概述蜗杆传动概述11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计普通蜗杆传动
17、的承载能力计算1一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料但由于蜗杆传动齿面相对但由于蜗杆传动齿面相对滑动速度滑动速度vs大，增加了产生大，增加了产生胶合和磨胶合和磨损损失效的可能性。失效的可能性。11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算与齿轮传动相比，具有相似的失效形式。与齿轮传动相比，具有相似的失效形式。另外，若蜗杆较长，还应进行蜗杆刚度计算。另外，若蜗杆较长，还应进行蜗杆刚度计算。闭式传动：润滑良好时，多因齿面点蚀而失效。闭式传动：润滑良好时，多因齿面点蚀而失效。润滑不良时，将发生齿面胶合失效。润滑不良时，将发生齿面胶合失效。
18、设计准则：按齿面接触强度进行设计，设计准则：按齿面接触强度进行设计，再按齿根弯曲强度进行较核。再按齿根弯曲强度进行较核。同时，同时，为保证散热，还应进行热平衡计算为保证散热，还应进行热平衡计算。开式传动：多发生齿面磨损和轮齿折断，开式传动：多发生齿面磨损和轮齿折断，设计准则：按齿根弯曲强度进行设计。设计准则：按齿根弯曲强度进行设计。1.失效形式及设计准则失效形式及设计准则普通蜗杆传动的承载能力计算12.常用材料常用材料蜗轮蜗轮：有色金属有色金属（铸锡青铜、铸铝铁青铜、灰铸铁等）（铸锡青铜、铸铝铁青铜、灰铸铁等）高速重载：高速重载：15Cr、20Cr渗碳淬火，或渗碳淬火，或45钢、钢、40Cr淬
19、火。淬火。低速中轻载：低速中轻载：45钢调质。钢调质。同齿轮，五种失效形式都有。ZCuSn10P1ZCuAl10Fe3HT200ZCuSn5Pb5Zn5vs 3重要重要传动传动 vs 4m/svs 2m/s耐磨性好、抗胶合耐磨性好、抗胶合价格便宜价格便宜经济、低速经济、低速材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性蜗杆蜗杆：钢材钢材11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算 蜗轮材料较弱，失效经常发生在蜗轮的轮齿上蜗轮材料较弱，失效经常发生在蜗轮的轮齿上按按蜗轮轮齿进行承载能力计算蜗轮轮齿进行承载能力计算。普通蜗杆传动的承
20、载能力计算2二、蜗杆传动的受力分析二、蜗杆传动的受力分析11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算圆周力圆周力Ft主反从同主反从同径向力径向力Fr指向各自的轮心指向各自的轮心主动轮轮齿左旋（或右旋）伸左手（或右手），四指沿着主动轮的转向握主动轮轮齿左旋（或右旋）伸左手（或右手），四指沿着主动轮的转向握住轴线，大拇指所指即为主动轮所受的住轴线，大拇指所指即为主动轮所受的Fa1的方向，的方向，Ft2与与Fa1方向相反。方向相反。轴向力轴向力Fa主动轮左右手螺旋法则主动轮左右手螺旋法则T2=T1 i Ft1Fr1Fn1Fa1nd1n1PFa1n1Ft1Fr1Pd2n2Fa2Ft2F
21、r2PF Ft1t1 F Fa1a1n n1 1F Ft2t2F Fr2r2F Fa2a2F Fr1r1n n2 2 图示蜗杆传动，轮图示蜗杆传动，轮1 1主动，转动方向如图所示。主动，转动方向如图所示。试在图中标出试在图中标出F Ft1 t1 F Ft2 t2 F Fr1 r1 F Fr2 r2 Fa1Fa2的的方向方向。n n1 111-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算三、三、蜗杆传动强度计算蜗杆传动强度计算1.蜗轮蜗轮齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算将将Fn换算成换算成T2和和d2的关系式，的关系式
22、，将将d2、L0、换算成中心距的函数换算成中心距的函数Z 接触系数接触系数，即，即 蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数K载荷系数载荷系数KKAKVK，其中，其中KA为使用系数，由下表确定。为使用系数，由下表确定。工作类型工作类型载荷性质载荷性质均匀、无冲击均匀、无冲击不均匀、小冲击不均匀、小冲击不均匀、大冲击不均匀、大冲击每小时起动次数每小时起动次数25255050起动载荷起动载荷小小较大较大大大KA11.151.2KV为动载系数，当蜗轮速度为动载系数，当蜗轮速度v23m/s时，时，KV=11.1；当蜗轮速度当蜗轮速度v23m/
23、s时，时，KV=1.11.2。K为齿向载荷分布系数，载荷平稳时，为齿向载荷分布系数，载荷平稳时，K=1；载荷变化时，载荷变化时，K=1.11.3。z z 的确定的确定3.63.22.82.42.00.20.250.30.350.40.450.50.550.6d1/aZC蜗杆蜗杆z ZI蜗杆蜗杆(ZA,AN,ZK蜗杆亦蜗杆亦可近似查用可近似查用)ZCuSn10P1ZCuAl10Fe3HT200ZCuSn5Pb5Zn5vs 3重要重要传动传动 vs 4m/svs 2m/s耐磨性好、抗胶合耐磨性好、抗胶合价格便宜价格便宜经济、低速经济、低速H蜗轮的许用接触应力蜗轮的许用接触应力蜗轮蜗轮：有色金属有色
24、金属（铸锡青铜、铸铝铁青铜、灰铸铁等）（铸锡青铜、铸铝铁青铜、灰铸铁等）11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算当蜗轮材料当蜗轮材料铸锡青铜铸锡青铜时，因其耐磨、减摩性较好，时，因其耐磨、减摩性较好，故主要失效形式为故主要失效形式为齿面点蚀齿面点蚀蜗轮材料若为铸锡青铜，则下表的蜗轮材料若为铸锡青铜，则下表的H为基本许用接触应力，而为基本许用接触应力，而 N=60jn2Ln铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力H(MPa)蜗蜗轮轮材材料料铸铸造造方方法法蜗杆螺旋面的硬度蜗杆螺旋面的硬度45HRC45HRC铸锡磷青铜铸锡磷青铜ZCuSn10P1砂模铸造砂模
25、铸造150180金属模铸造金属模铸造220268铸锡锌铅青铜铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造砂模铸造113135金属模铸造金属模铸造128140注：锡青铜的基本许用接触应力为应力循环次数注：锡青铜的基本许用接触应力为应力循环次数N=107时之值，当时之值，当N107时，需将表时，需将表中数值乘以寿命系数中数值乘以寿命系数KHN；当当N25107时，取时，取N=25107；当；当N2.6105时，取时，取N=2.6105。普通蜗杆传动的承载能力计算1H蜗轮的许用接触应力蜗轮的许用接触应力11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算当蜗轮材料当蜗轮材料铸铝铁青铜铸铝铁青
26、铜或或铸铁铸铁时，其主要失效形式为时，其主要失效形式为齿面胶合。齿面胶合。其许用应力直接在下表选取。其许用应力直接在下表选取。因目前尚无完善的胶合强度计算公式，故采用接触强度计算因目前尚无完善的胶合强度计算公式，故采用接触强度计算是一种条件性计算。此时蜗轮的是一种条件性计算。此时蜗轮的H将考虑相对滑动速度将考虑相对滑动速度vs的影的影响，并不再与应力循环次数响，并不再与应力循环次数N有关。有关。灰铸铁及铸铝铁青铜蜗轮的许用接触应力灰铸铁及铸铝铁青铜蜗轮的许用接触应力H(MPa)材材料料滑滑动动速速度度vs(m/s)蜗杆蜗杆蜗轮蜗轮0.250.250.5123420或或20Cr渗碳、渗碳、淬火，
27、淬火，45号钢淬号钢淬火，齿面硬度大火，齿面硬度大于于45HRC灰铸铁灰铸铁HT15020616615012795灰铸铁灰铸铁HT250250202182154115铸铝铁青铜铸铝铁青铜ZCuAl10Fe325023021018016045号钢或号钢或Q275灰铸铁灰铸铁HT15017213912510679灰铸铁灰铸铁HT20020816815212896普通蜗杆传动的承载能力计算2 2.蜗轮蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算齿根弯曲疲劳强度计算由于蜗轮轮齿的齿形比较复杂，要精确计算齿根弯曲应力是由于蜗轮轮齿的齿形比较复杂，要精确计算齿根弯曲应力是比较困难的。所以通常采用条件性计算：比较困难的。所以通
28、常采用条件性计算：将蜗轮近似地视为斜将蜗轮近似地视为斜齿轮，按斜齿轮弯曲强度计算齿轮，按斜齿轮弯曲强度计算。11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算F蜗轮的许用弯曲应力蜗轮的许用弯曲应力YFa蜗轮齿形系数，由蜗轮的当量齿数蜗轮齿形系数，由蜗轮的当量齿数zv2=z2/cos3 和蜗轮的变位和蜗轮的变位系数从教材图系数从教材图11-19中查得。中查得。Y螺旋角影响系数，螺旋角影响系数，Y=1-/140蜗轮的许用弯曲应力蜗轮的许用弯曲应力F=FKFN，其中，其中F为计入齿根应力校正系数为计入齿根应力校正系数Ysa2后蜗轮的基本许用应力，由下表选取；后蜗轮的基本许用应力，由下表选取
29、；KFN为寿命系数为寿命系数蜗轮的基本许用弯曲应力蜗轮的基本许用弯曲应力F(MPa)蜗轮材料蜗轮材料铸造方法铸造方法单侧工作单侧工作0F双侧工作双侧工作-1F铸锡青铜铸锡青铜ZCuSn10P1砂模铸造砂模铸造4029金属模铸造金属模铸造5640铸锡锌铅青铜铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造砂模铸造2622金属模铸造金属模铸造3226铸铝铁青铜铸铝铁青铜ZCuAl10Fe3砂模铸造砂模铸造8057金属模铸造金属模铸造9064灰铸铁灰铸铁HT150砂模铸造砂模铸造4028HT200砂模铸造砂模铸造4834普通蜗杆传动的承载能力计算2 四、四、蜗杆刚度计算蜗杆刚度计算11-4普通蜗杆传动的
30、承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择与齿轮传动类似，蜗杆传动的精度也分与齿轮传动类似，蜗杆传动的精度也分12级，级，1级精度最高，第级精度最高，第12级级精度最低。精度选择是以传动的用途，使用条件，传递功率，圆周速度精度最低。精度选择是以传动的用途，使用条件，传递功率，圆周速度等为依据来确定。等为依据来确定。由蜗杆的结构和受力情况可知，对蜗杆传动除了进行蜗轮轮齿部分的强度计由蜗杆的结构和受力情况可知，对蜗杆传动除了进行蜗轮轮齿部分的强度计算外，还应对蜗杆进行刚度计算。蜗杆的刚度计算通常是把蜗杆看作以蜗杆齿根算外，还应
31、对蜗杆进行刚度计算。蜗杆的刚度计算通常是把蜗杆看作以蜗杆齿根圆直径为直径的轴段，校核其弯曲刚度，即：圆直径为直径的轴段，校核其弯曲刚度，即：mmmm式中：式中：I I为蜗杆危险截面的惯性矩为蜗杆危险截面的惯性矩 mmmm4 4L为蜗杆两端支承间的跨距，视具体结构而定，初步计算时可取为蜗杆两端支承间的跨距，视具体结构而定，初步计算时可取 mmmmyy为许用的最大挠度，为许用的最大挠度，mmmm 第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动11-1蜗杆传动概述蜗杆传动概述11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动
32、的承载能力计算11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡1 1一、蜗杆传动的效率一、蜗杆传动的效率h h1啮合摩擦损耗的效率啮合摩擦损耗的效率；h h2轴承摩擦损耗的效率；轴承摩擦损耗的效率；h h3搅油损耗的效率；搅油损耗的效率；h h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：且且Z1设计之初，为了近似地求出蜗轮轴上的扭矩设计之初，为了近似地求出蜗轮轴上的扭矩T2，效率可作如下估算：效率可作如下估算：蜗杆头数
33、蜗杆头数总总效效率率0.700.800.900.95式中：式中：g g 蜗杆的导程角；蜗杆的导程角；v当量摩擦角。当量摩擦角。11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡12p1齿面间的相对齿面间的相对滑动速度滑动速度vS：vS=v2 2+v1 2作速度向量图，得作速度向量图，得:v22 v1=v1/cos 11p2v1v2vs11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡2二、蜗杆传动的润滑二、蜗杆传动的润滑若润滑不良若润滑不良 效率效率显著降低显著降低 早期胶合或磨损早期胶合或磨损润滑对蜗杆传动而言，至关重
34、要。润滑对蜗杆传动而言，至关重要。蜗杆传动所采用的润滑油、润滑方法及润滑装置与齿轮传动的蜗杆传动所采用的润滑油、润滑方法及润滑装置与齿轮传动的基本相同。基本相同。11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡蜗杆传动的相对滑动蜗杆传动的相对滑动速度速度vs/(m/s)0102.5055101015152525载荷类型载荷类型重重重重中中(不限不限)(不限不限)(不限不限)(不限不限)运动粘度运动粘度v40/cSt90050035022015010080给油方法给油方法油池润滑油池润滑喷油润滑喷油润滑或或油池润滑油池润滑喷油润滑时的喷油压力喷油润滑时的喷油压力/MPa0
35、.723润滑方式的选择：润滑方式的选择：当当v1510m/s时，采用时，采用油池浸油润滑油池浸油润滑。润滑油量的选择既要考虑充分的润滑，又润滑油量的选择既要考虑充分的润滑，又不致产生过大的搅油损耗。不致产生过大的搅油损耗。当当v1 5m/s时，时，蜗杆置于上方蜗杆置于上方（上置式）。（上置式）。浸油深度约为蜗轮外径的浸油深度约为蜗轮外径的1/3当当v1445m/s时，时，蜗杆置于下方蜗杆置于下方（下置式）。（下置式）。浸油深度应为蜗杆的一个齿高浸油深度应为蜗杆的一个齿高给油方法包括：给油方法包括：油池润滑油池润滑、喷油润滑喷油润滑等。等。11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效
36、率、润滑与热平衡油池润滑油池润滑当当vs 1015m/s时，采用时，采用压力喷油润滑压力喷油润滑。喷油嘴要对准蜗杆。喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控制一定的油压。啮入端，而且要控制一定的油压。压力喷油润滑压力喷油润滑11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡3 3三、三、蜗杆传动的热平衡计算蜗杆传动的热平衡计算 由于由于传动效率较低传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大的热量。如果产生的的热量。如果产生的热量不能及时散去热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将，
37、则系统的热平衡温度将过高，就会过高，就会使润滑条件恶化使润滑条件恶化，增大摩擦损失，甚至发生，增大摩擦损失，甚至发生胶合胶合。单位时间内的单位时间内的发热量发热量：单位时间内的单位时间内的散热量散热量：d箱体表面的散热系数，可取箱体表面的散热系数，可取d(8.1517.45)W/(m2)；S 箱体的可散热面积箱体的可散热面积(m2)，指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算；计算；t0润滑油的工作温度润滑油的工作温度()；ta环境温度环境温度()。11-5普通蜗杆传
38、动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡3 3则则箱体内的工作温度箱体内的工作温度：可用于系统热平衡验算，一般可用于系统热平衡验算，一般to7080可用于结构设计可用于结构设计所需散热面积所需散热面积：11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡若若to80，怎么办？怎么办？不能满足要求时，可采取冷却措施：不能满足要求时，可采取冷却措施：1 1）S S加散热片加散热片；2 2）a ad d加风扇加风扇、冷却水管冷却水管、循环油冷却循环油冷却。油泵油泵冷冷却却器器冷冷却却水水11-5普通蜗杆传动
39、的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡4 散热片风扇散热片风扇11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动11-1蜗杆传动概述蜗杆传动概述11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算11-5普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计1一、蜗杆的结构一、蜗杆的结构 无退刀槽，加工螺旋部
40、分时只能用铣制的办法。无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。蜗杆通常与轴制成一体蜗杆通常与轴制成一体 蜗杆轴蜗杆轴 有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但有退刀槽，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。该结构的刚度较前一种差。11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计2二、蜗轮的结构二、蜗轮的结构为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常
41、用蜗轮的结构形式如下：用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：整体式蜗轮配合式蜗轮拼铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮 11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计传动传动形式形式主要优点主要优点主要缺点主要缺点带传带传动动中心距变化范围大，可用于较远距离的传中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，传动平稳，噪音小，能缓冲吸振，有动，传动平稳，噪音小，能缓冲吸振，有过载保护作用，结构简单，成本低，安装过载保护作用，结构简单，成本低，安装要求不高要求不高有滑动，传动比不能保持恒定，外廓尺寸大，带的寿命有滑动，传动比不能保持恒定，外廓尺寸大，带的寿命较短（通常为较短（通常为3500h5000h），
42、），由于带的摩擦起电不宜用由于带的摩擦起电不宜用于易燃、易爆的地方，轴和轴承上作用力大于易燃、易爆的地方，轴和轴承上作用力大链传链传动动中心距变化范围大，可用于较远距离中心距变化范围大，可用于较远距离的传动，在高温、油、酸等恶劣条件下能的传动，在高温、油、酸等恶劣条件下能可靠工作，轴和轴承上的作用力小可靠工作，轴和轴承上的作用力小虽然平均速比恒定，但运转时瞬时速度不均匀，有冲击、虽然平均速比恒定，但运转时瞬时速度不均匀，有冲击、振动和噪音，寿命较低（一般为振动和噪音，寿命较低（一般为5000h15000h）齿轮齿轮传动传动外廓尺寸小，效率高，传动比恒定，外廓尺寸小，效率高，传动比恒定，圆周速度
43、及功率范围广，应用最广圆周速度及功率范围广，应用最广制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护作用，制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护作用，有噪音有噪音蜗杆蜗杆传动传动结构紧凑，外廓尺寸小，传动比大，结构紧凑，外廓尺寸小，传动比大，传动比恒定，传动平稳，无噪音，可做成传动比恒定，传动平稳，无噪音，可做成自锁机构自锁机构效率低，传递功率不宜过大，中高速需用价贵的青铜，效率低，传递功率不宜过大，中高速需用价贵的青铜，制造精度要求高，刀具费用高制造精度要求高，刀具费用高基本特性基本特性V形带传动形带传动链传动链传动圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动h h闭式闭式0.950.970.
44、960.99自锁自锁0.4非自锁非自锁0.70.92开式开式0.900.960.930.960.940.96自锁自锁0.3非自锁非自锁0.60.70速度速度v/(m/s)253020(40)1525(斜齿斜齿)(200)vs15(vs35)转速转速/(r/min)1000050001000030000功率功率使用范围使用范围1000400050000750常用范围常用范围75100300050单级单级(传动比传动比)imin使用值使用值15齿形链齿形链15滚子链滚子链1010100常用值常用值245835闭式闭式1040开式开式1560噪音噪音小小大大大大较小较小寿命寿命短短中等中等长长短短抗冲击能力抗冲击能力良良差差差差中等中等外廓尺寸外廓尺寸大大大大小小小小相对价格相对价格100%100140165125