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1、第一节第一节蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型第二节第二节普通圆柱蜗杆传动的基本参数及几普通圆柱蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算何尺寸计算第三节第三节普通圆柱蜗杆传动承载能力计算普通圆柱蜗杆传动承载能力计算第四节第四节圆弧圆柱蜗杆传动设计计算圆弧圆柱蜗杆传动设计计算第五节第五节普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算平衡计算第六节第六节圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计相关知识相关知识相关知识相关知识第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动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1 1第三节 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算一、蜗杆传动的失效形式一、蜗
2、杆传动的失效形式蜗杆传动的主要问题是摩擦磨损严重，这是设计中要解决的主要问题。蜗杆传动的主要问题是摩擦磨损严重，这是设计中要解决的主要问题。蜗轮磨损、系统过热、蜗杆刚度不足是主要的失效形式。蜗轮磨损、系统过热、蜗杆刚度不足是主要的失效形式。2、蜗杆传动的常用材料、蜗杆传动的常用材料3、蜗杆传动的设计准则、蜗杆传动的设计准则蜗杆的刚度计算蜗杆的刚度计算防止蜗杆刚度不足引起的失效。防止蜗杆刚度不足引起的失效。蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮的齿面接触疲劳强度计算蜗轮的齿面接触疲劳强度计算防止齿面过度磨损引起的失效。防止齿面过度磨损引起的失效。传动系统的热平衡计算传动系统的热
3、平衡计算防止过热引起的失效。防止过热引起的失效。为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。高速重载的蜗杆常用高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或渗碳淬火，或45钢、钢、40Cr淬火。淬火。低速中轻载的蜗杆可用低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。钢调质。蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。3一、蜗杆传动的受力分析各力关系：各力关系：各力大小：各力大小：各力方向：各力方向：Fa主动轮用左右手法则主动轮用左右手法则判断，一般蜗杆主动。判断，一般蜗杆主动
4、。Ft、Fr同斜齿轮；同斜齿轮；蜗杆传动有左旋和右旋之分，一对啮合的蜗杆与蜗轮的旋向相同。蜗杆传动有左旋和右旋之分，一对啮合的蜗杆与蜗轮的旋向相同。第三节 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算4三、蜗杆传动的强度计算三、蜗杆传动的强度计算计算载荷计算载荷Fnc=K Fn 式中式中K载荷系数，载荷系数，KKAKKvKA使用系数（表使用系数（表11-5）K齿向载荷分配系数，当蜗杆传动的载荷平稳时，齿向载荷分配系数，当蜗杆传动的载荷平稳时，载荷分布不载荷分布不均匀现象将由于工作表面良好的磨合得到改善，均匀现象将由于工作表面良好的磨合得到改善，取取K=1；当；当有冲击、振动载荷时，有冲击、振动载荷时，K=1.
5、31.6。Kv动载系数，由于蜗杆传动一般较平稳，动载荷比齿轮传动小动载系数，由于蜗杆传动一般较平稳，动载荷比齿轮传动小得多，故对于精确制造且蜗轮圆周速度得多，故对于精确制造且蜗轮圆周速度v23m/s时，取时，取Kv=1.01.1；当蜗轮圆周速度；当蜗轮圆周速度v23m/s时，取时，取Kv=1.11.2。第三节 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算5三、蜗杆传动的强度计算三、蜗杆传动的强度计算1.蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算的原始公式仍来源于赫兹公式，接蜗轮齿面接触疲劳强度计算的原始公式仍来源于赫兹公式，接触应力触应力H为为Fn啮合齿面上的法向载荷（啮合齿面上
6、的法向载荷（N）；）；L 接触线总长（接触线总长（mm）；）；综合曲率半径（综合曲率半径（mm）；）；K 载荷系数；载荷系数；ZE弹性影响系数，青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，弹性影响系数，青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，ZE160。蜗轮齿面接触疲劳强度的验算公式蜗轮齿面接触疲劳强度的验算公式式中式中Z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，简称接触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，简称接触系数 H、H分别为蜗轮齿面的接触应力与许用接触应力（分别为蜗轮齿面的接触应力与许用接触应力（MPa）第三节 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算6若蜗轮材料为若蜗轮材料为B300MPa
7、的锡青铜，的锡青铜，先从表先从表7-8中查出蜗轮的基本中查出蜗轮的基本许用接触应力许用接触应力H，再按，再按H=KHN H算出许用接触应力算出许用接触应力 H的值。的值。当蜗轮材料为灰铸铁或高强度青铜（当蜗轮材料为灰铸铁或高强度青铜（b300MPa）时，直接从表）时，直接从表7-9中查出许用接触应力中查出许用接触应力 H的值。的值。蜗轮材料蜗轮材料铸造方法铸造方法蜗杆螺旋面的硬度蜗杆螺旋面的硬度45HRC45HRC铸造锡磷青铜铸造锡磷青铜砂型铸造150180金属型铸造220268铸造锡锌青铜铸造锡锌青铜砂型铸造113135金属型铸造128140材料材料滑动速度滑动速度vs/(m/s)蜗杆蜗杆蜗
8、轮90时时)或开式传动中。因此，闭式蜗杆传动通常只或开式传动中。因此，闭式蜗杆传动通常只作弯曲强度的校核计算。作弯曲强度的校核计算。第三节 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算10四、蜗杆的刚度计算 蜗杆受力后若产生过大的变形，就会造成轮齿上的载荷集中，蜗杆受力后若产生过大的变形，就会造成轮齿上的载荷集中，影响蜗杆与蜗轮的正确啮合。所以蜗杆还须进行刚度校核。校核影响蜗杆与蜗轮的正确啮合。所以蜗杆还须进行刚度校核。校核蜗杆的刚度时，通常是把蜗杆螺旋部分看作以蜗杆齿根圆为直径蜗杆的刚度时，通常是把蜗杆螺旋部分看作以蜗杆齿根圆为直径的轴段，主要校核蜗杆的弯曲刚度。的轴段，主要校核蜗杆的弯曲刚度。刚度条件刚度
9、条件式中式中Ft1蜗杆所受的圆周力，蜗杆所受的圆周力，N；Fr1蜗杆所受的径向力，蜗杆所受的径向力，N；I蜗杆危险截面的惯性矩，蜗杆危险截面的惯性矩，mm4；L蜗杆两端支承间的距离，蜗杆两端支承间的距离，mm，初算时可取，初算时可取L0.9d2，d2为为蜗轮分度圆直径；蜗轮分度圆直径；y许用最大挠度（许用最大挠度（mm），），此处，此处d1为蜗杆分度圆直径为蜗杆分度圆直径。第三节 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算11五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择 圆圆柱柱蜗蜗杆杆传传动动的的精精度度在在GB/T100891988中中，其其公公差差规规定定了了12个个精精度度等等级级，其其中中第第1级级最最
10、高高，第第12级级最最低低，常常用用精精度度为为69级级。表表7-11列列出出了了69级精度的应用范围、加工方法及允许的相对滑动速度，供设计时参考。级精度的应用范围、加工方法及允许的相对滑动速度，供设计时参考。精度等级精度等级6级（高精度）级（高精度）7（精密精度）（精密精度）8（中等精度）（中等精度）9（低精度）（低精度）蜗轮许用滑动速度蜗轮许用滑动速度101052表面粗糙度表面粗糙度Ra/m蜗杆0.40.800.401.60.803.201.60蜗轮0.40.800.401.63.2应用范围应用范围速度较高的精密传动，中等精度的机床分度机构，发动机调速器传动速度较高的中等功率传动，中等精度的工业运输机传动速度较低或短时间工作的动力传动，或一般不太重要的传动不重要的低速传动或手动传动制造方法制造方法蜗杆渗碳淬火，螺纹两侧磨光和抛光渗碳淬火，螺纹两侧磨光和抛光调质，精车调质，精车蜗轮滚切后用蜗杆形剃齿刀精加工或加载跑合滚切后用蜗杆形剃齿刀精加工或加载跑合滚切后建议加载跑合滚切后建议加载跑合第三节 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算