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1、第1页/共41页本章学习的基本要求：熟练掌握的内容 1）蜗杆传动的特点及应用，蜗杆传动主要参数的合理选择及 几何尺寸的计算；2）蜗杆传动受力分析，蜗轮转向判断；3）蜗杆传动的失效形式、材料选择及强度计算；4）蜗杆传动的润滑、效率计算及热平衡计算。本章的重点：蜗杆直径系数q 的含义，蜗杆的受力分析及蜗轮转向判断。第2页/共41页作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动。90形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且1很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。11所得齿轮称为:蜗杆。而啮合件称为:蜗轮。蜗杆22蜗轮第3页/共41页优点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。
2、分度机构：i=1000,通常i=8 80缺点：摩擦损失较大，效率低、蜗轮齿圈用青铜制 造，成本高。一般：=0.7 0.8，自锁：0.4第4页/共41页类型环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 环面蜗杆锥蜗杆3.1 蜗杆传动的特点与分类第5页/共41页类型环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。普通圆柱蜗杆第6页/共41页类型环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱
3、蜗杆 圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。传动特点：1）传动效率高，一般可达90%以上；2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.5 2.5倍；3）结构紧凑。第7页/共41页类型环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆(ZA)阿基米德蜗杆双刀加工阿基米德螺线第8页/共41页类型环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 渐开线蜗杆(ZI)渐开线蜗杆渐开线基圆第9页/共41页类型
4、环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 dx延伸渐开线车刀对中齿厚中心法面法向直廓蜗杆(ZN)第10页/共41页类型环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆(ZK)2近似于阿基米德螺线是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣削或磨削，加工时工件作螺旋运动，刀具作旋转运动。砂轮第11页/共41页类型环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐
5、开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 环面蜗杆传动特点：1）传动效率高，一般可达8590%；2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2 4倍；3）要求制造和安装精度高。环面蜗杆第12页/共41页类型环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 锥蜗杆传动特点：锥蜗杆1）同时接触的点数较多，重合度大；2）传动比范围大，一般为10 360；3）承载能力和传动效率高；4）制造安装简便，工艺性好。第13页/共41页u蜗杆分左旋和右旋。左旋右旋u蜗杆还有单头和多头之分。第14页/共41页中间平面中间平面：过蜗杆轴线垂直于
6、蜗轮轴线。在中间平面内，圆柱蜗杆传动相当于齿轮齿条的啮合传动。故设计时，均取中间平面上的参数和尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。2 3.2 圆柱蜗杆传动的主要参数及几何计算第15页/共41页ZA蜗杆：a=20轴向由蜗杆传动正确啮合的条件，得：1.模数m和压力角 压力角ZN蜗杆：n=20法向ZI蜗杆：n=20ZK蜗杆：n=20 ma1=mt2=m a1=t2（一）主要参数及其选择由于蜗杆传动在中间平面内相当于渐开线齿轮与齿条的啮合第16页/共41页2.蜗杆的分度圆直径d1和导程角 蜗杆的螺旋面和分度圆柱面的交线是一条螺旋线，将分度圆柱展开得：tan=pz/d1=z1 pa/d1=mz1/d1
7、d1pad11pz第17页/共41页 tan=mz1/d1 d1=mz1/tan 可见，对每一个模数m，当z1和不同时，可有很多不同d1。q=d1/m -蜗杆的直径系数 为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化d1=m q m z1tg=z1 /q 需配备很多蜗轮滚刀-表2-3 第18页/共41页3.蜗杆传动的传动比 i传动比:-d1d2n2n1i=-z1z2 =-减速传动:i=u=n1/n2=z2/z1增速传动:i=1/u=n2/n1=z1/z2第19页/共41页4.蜗杆的头数Z1但 tan=Z1 /q Z1 Z1 ,蜗杆的加工愈困难。常取 z1=1、2、4、6。n2n1i=-z1z2 =-
8、z1 i，但制造困难，自锁性好 第20页/共41页z2=i z1 为保证传动的平稳性：Z2 28 常限制：Z2 80 5.蜗轮的齿数Z2Z2不能太少Z2不能太多：m弯曲强度 d2蜗杆长度蜗杆的刚度Z2，d2(=m Z2)不变时Z2，m不变时通常取：Z2=28 80Z1、Z2的荐用值见表3-4a=(d1+d1)/26.蜗杆传动的标准中心距=m(q+z2)/2-p113表Z1，i ；Z1 ，i ；第21页/共41页(二)蜗杆传动变位的特点目的：特点：拼凑中心距或提高传动的承载能力及传动效率 蜗杆传动的几何尺寸及其计算公式见图3-7及表3-5(三)蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆（相当于齿条）不变位蜗轮（
9、相当于齿轮）变位 第22页/共41页(四)蜗杆传动的精度等级 国家规定12个精度等级，1级最高，12级最低。分为3个公差组：分别规定传动精度、工作平稳性精度、接触精度。见p116表3-6第23页/共41页(五)蜗杆传动效率和自锁 1、效率：包括 轮齿的啮合效率 搅油油阻损失 轴承的摩擦损耗其中最主要是由于齿面相对滑动引起的啮合效率 蜗杆传动的总效率为：=1 2 3 对于减速传动(蜗杆主动)蜗杆传动的总效率主要取决于啮合效率1第24页/共41页 对于增速传动(蜗轮主动)e-当量摩擦角，其值根据 vS 查表3-7f v-当量摩擦系数;-蜗杆导程角;e=arctan f v，相对速度：由p117图3
10、-8确定可以看出：导程角主要影响效率，且与蜗杆头数有关第25页/共41页蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs 较大的VS引起：2、如润滑条件良好,有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率 1、易发生齿面磨损和胶合 第26页/共41页2、自锁 蜗杆可带动蜗轮旋动，而蜗轮不能带动蜗杆旋转 条件：e 效率：0.5蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率 Z1 1，2，4，6效率 0.7，0.8，0.9，0.95第27页/共41页3.3 蜗杆传动的载荷和失效形式1.蜗杆传动的受力分析方向：先根据蜗杆的转向和旋向(=)，确定蜗轮的转向，然后确定受力方向主动件的轴向力方向符合左（右）手定则第28页/共
11、41页21圆周力：Ft1=2T1/d1 轴向力：Fa1径向力：Fr1=Fr2=Ft2 tanxT2=T1 i 力的大小：=Fa2两轴交错900两轴交错900=Ft2=2T2/d2 法向力：Fn=Fa1/cosncos=Ft2/cosxcos=2T2/d2 cosxcos式中:Ft2Fr2Fa2Ft1Fr1Fa1第29页/共41页 圆柱蜗杆传动例：Fa1Fa2Fr2Fr1Ft1Ft2n1第30页/共41页 图示为蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。已知输出轴上锥齿轮Z4的转向。（1）试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向，并使中间轴 上的轴向力能抵消一部分。（2）在图上标出各轮所受分力的方向课堂练习题
12、：n4z1z2z3z4输出轴第31页/共41页下图所示传动机构，确定各轴的回转方向，蜗轮轮齿的螺旋方向，蜗轮蜗杆所受各力的方向和位置。第32页/共41页2.蜗杆传动失效分析（1）失效形式：齿面点蚀、胶合、齿面磨损、轮齿折断（2）设计准则闭式传动通常按齿面接触强度设计（3）蜗杆传动材料选择要求：刚度、强度、耐磨性、减磨性、抗胶合性蜗杆：碳刚、合金钢蜗轮轮缘部分：铜合金、铸铁锡青铜：适用于滑动速度 25m/s，耐磨性好铝青铜：适用于滑动速度 10m/s，机械强度较高好 铸 铁：适用于滑动速度2m/s 各材料详情见表3-9和表3-10 第33页/共41页3.4 蜗杆传动的设计计算1、蜗杆强度计算（1
13、）齿面接触强度 设计公式：校核公式：各系数的选择见表3-11表3-13,图3-10图3-11第34页/共41页（2）轮齿弯曲强度计算 设计公式：校核公式：2.蜗杆刚度计算校核公式：第35页/共41页3.蜗杆传动热平衡计算单位时间内发热损耗的功率：单位时间散出的热量为：传动装置的润滑油工作温度应满足：第36页/共41页降温措施：1）增加散热片即增加散热面积。2）在蜗杆轴上装风扇，增加散热系数。3）在箱体油池内加蛇形冷却管。4）采用压力喷油循环润滑。设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云油泵冷却器冷却水第37页/共41页P125 例题第38页/共41页3.5 蜗杆传动的结构设计1.蜗杆结构通常与轴制成一体b1 蜗杆轴1)无退刀槽结构：加工螺旋部分时只能用铣制的办法。2)有退刀槽：螺旋部分可以车制，也可以铣制。潘存云教授研制潘存云教授研制第39页/共41页2.蜗轮的常用结构：整体式组合式过盈配合de2de2de2de2BBBBccc组合式螺栓联接组合式铸造骑缝螺钉48个，孔心向硬边偏移=23mm3.零件工作图：本章作业：3-8、3-11第40页/共41页感谢您的观看！第41页/共41页