蝸桿傳動詳細(xì)介紹學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1蝸桿傳動詳細(xì)蝸桿傳動詳細(xì)(xingx)介紹介紹第一頁，共50頁。圓圓柱柱(yunzh)蝸蝸桿桿傳傳動動第1頁/共49頁第二頁，共50頁。環(huán)環(huán)面面蝸蝸桿桿傳傳動動第2頁/共49頁第三頁，共50頁。錐錐蝸蝸桿桿傳傳動動第3頁/共49頁第四頁，共50頁。1.普通普通(ptng)圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動第4頁/共49頁第五頁，共50頁。一般用于低速、輕載一般用于低速、輕載(qn zi)(qn zi)或不太重要的傳或不太重要的傳動。動。 a）阿基米德）阿基米德( j m d)蝸桿蝸桿(ZA) 第5頁/共49頁第六頁，共50頁。用于蝸桿頭數(shù)較多，轉(zhuǎn)速用于蝸桿頭數(shù)較多，轉(zhuǎn)速(zhun s)(zhun

2、 s)較和較精密較和較精密的傳動。的傳動。 b）漸開線蝸桿）漸開線蝸桿(ZI)第6頁/共49頁第七頁，共50頁。用于多頭用于多頭(dutu)(dutu)精密蝸桿傳精密蝸桿傳動。動。 c）法向直廓蝸桿）法向直廓蝸桿(ZN)第7頁/共49頁第八頁，共50頁。2.圓弧圓柱圓弧圓柱(yunzh)蝸桿傳動蝸桿傳動(ZC型型)第8頁/共49頁第九頁，共50頁。蝸桿傳動蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳環(huán)面蝸桿傳動動錐蝸桿傳動錐蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動阿基米德蝸桿傳動阿基米德蝸桿傳動法向直廓蝸桿傳動法向直廓蝸桿傳動漸開線圓柱蝸桿傳動漸開線圓柱蝸桿傳動垂直于軸線的剖面，垂直于軸線的剖面，為阿基米德螺旋線為阿基米德螺旋

3、線通過軸線的剖面，為直線通過軸線的剖面，為直線垂直于軸線的剖面，垂直于軸線的剖面，為漸開線為漸開線通過軸線的剖面，通過軸線的剖面，為凸廓曲線為凸廓曲線第9頁/共49頁第十頁，共50頁。13.1.3蝸桿傳動的精度蝸桿傳動的精度(jnd)12個精度個精度(jnd)等級等級第10頁/共49頁第十一頁，共50頁。13.2蝸桿傳動的失效蝸桿傳動的失效(shxio)形式、材料選擇和結(jié)形式、材料選擇和結(jié)構(gòu)構(gòu)13.2.1蝸桿傳動的失效蝸桿傳動的失效(shxio)形形式式失效常發(fā)生在蝸輪輪齒上。為蝸輪輪齒的齒面膠合失效常發(fā)生在蝸輪輪齒上。為蝸輪輪齒的齒面膠合(jioh)、點蝕、磨損、輪齒折斷等。、點蝕、磨損、輪

4、齒折斷等。第11頁/共49頁第十二頁，共50頁。蝸輪輪齒(ln ch)折斷第12頁/共49頁第十三頁，共50頁。第13頁/共49頁第十四頁，共50頁。第14頁/共49頁第十五頁，共50頁。第15頁/共49頁第十六頁，共50頁。13.2.2材料材料(cilio)選擇選擇蝸蝸桿桿高速重載高速重載低碳合金鋼低碳合金鋼+ +滲碳淬火滲碳淬火中碳鋼或中碳合金鋼中碳鋼或中碳合金鋼+ +表面淬火表面淬火低速中載低速中載中碳鋼中碳鋼+ +調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)(dio (dio zh)zh)蝸輪蝸輪v vs s1226 1226 mm/ /s s 重要傳重要傳動動鑄造鑄造(zhzo)錫錫青銅青銅v vs s10 10 m/

5、sm/s 一般傳動一般傳動鑄造鋁鐵青銅鑄造鋁鐵青銅v vs s2 2 m/sm/s 不重要傳動不重要傳動灰鑄鐵和球墨鑄鐵灰鑄鐵和球墨鑄鐵要求：要求：強(qiáng)度足夠，減摩、耐磨、易跑合和抗膠合。強(qiáng)度足夠，減摩、耐磨、易跑合和抗膠合。第16頁/共49頁第十七頁，共50頁。13.2.3蝸桿蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸桿蝸輪的結(jié)構(gòu)(jigu)蝸桿制成蝸桿軸蝸桿制成蝸桿軸: :第17頁/共49頁第十八頁，共50頁。蝸輪結(jié)構(gòu)蝸輪結(jié)構(gòu)(jigu)：整體式蝸輪配合式蝸輪拼鑄式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪第18頁/共49頁第十九頁，共50頁。13.3圓柱圓柱(yunzh)蝸桿傳動的基本蝸桿傳動的基本參數(shù)參數(shù)模數(shù)模數(shù)m和壓力和壓力(yl)角角中

6、間中間(zhngjin)平面平面包含蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平包含蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面面蝸輪加工蝸輪加工滾刀滾制，滾刀幾何參數(shù)同相配蝸桿滾刀滾制，滾刀幾何參數(shù)同相配蝸桿在中間平面內(nèi)在中間平面內(nèi)mx1=mt2=mx1=t2=20第19頁/共49頁第二十頁，共50頁。蝸桿導(dǎo)程角蝸桿導(dǎo)程角與蝸輪螺旋與蝸輪螺旋(luxun)角角之關(guān)系之關(guān)系=90時：時： = 且旋向相同且旋向相同(xintn)蝸桿直徑蝸桿直徑(zhjng)系數(shù)系數(shù)q及分度圓及分度圓直徑直徑(zhjng)d1d1標(biāo)準(zhǔn)系列值標(biāo)準(zhǔn)系列值限制蝸輪滾刀數(shù)量，便于刀具標(biāo)準(zhǔn)化限制蝸輪滾刀數(shù)量，便于刀具標(biāo)準(zhǔn)化蝸桿直徑系數(shù)：蝸桿直徑系數(shù)：q

7、 = d1/md1= m qq與導(dǎo)程角與導(dǎo)程角之關(guān)系：之關(guān)系：qzdmzdpztgx111111 第20頁/共49頁第二十一頁，共50頁。 33 當(dāng)要求當(dāng)要求(yoqi)自鎖時，自鎖時， 5 . 3 為提高傳動效率，導(dǎo)程角選較大值，但導(dǎo)程角過大，加工為提高傳動效率，導(dǎo)程角選較大值，但導(dǎo)程角過大，加工困難且齒面間相對困難且齒面間相對(xingdu)滑動速度也增大，磨損加速滑動速度也增大，磨損加速，故，故z1=1、2、4、6蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)、蝸輪齒數(shù)z2及傳動比及傳動比ii=n1/n2=z2/z1=d2/d1?d2/d1當(dāng)要求傳動比大或要求自鎖時，當(dāng)要求傳動比大或要求自鎖時，z1=1

8、，但，但z1少，效率低少，效率低為避免根切或傳遞功率較大時，為避免根切或傳遞功率較大時，z1=2、4、6，z1過多過多,制造制造(zhzo)困難困難z2=i z1=28100常取常取z2=3280且且z2和和z1最好互質(zhì)最好互質(zhì)。第21頁/共49頁第二十二頁，共50頁。中心中心(zhngxn)距距a=(d1+d2)/2=m(q+z2)/2其他尺寸其他尺寸(chcun)計算見表計算見表13.5傳動比傳動比i齒輪傳動齒輪傳動蝸桿傳動蝸桿傳動i=d2/d1id2/d1 m、 法面為標(biāo)準(zhǔn)法面為標(biāo)準(zhǔn)值值中間平面為標(biāo)準(zhǔn)值中間平面為標(biāo)準(zhǔn)值 1=-2 =, 旋向相同旋向相同 d1 d1=mnz1/cosd1=

9、mq,且為標(biāo)準(zhǔn)值且為標(biāo)準(zhǔn)值第22頁/共49頁第二十三頁，共50頁。)2(2121xmmzdxmaa xaazqmax )(21213.3.10變位變位(binwi)系系數(shù)數(shù)配湊中心距配湊中心距變位前后，蝸輪的齒數(shù)不變，而傳動變位前后，蝸輪的齒數(shù)不變，而傳動(chundng)中心距改變。中心距改變。第23頁/共49頁第二十四頁，共50頁。)2(21)(21221zxqmdda )(21)(21222zzzqmax 改變傳動比改變傳動比變位變位(binwi)前后，蝸桿傳動中前后，蝸桿傳動中心距不變，而蝸輪齒數(shù)發(fā)生變化。心距不變，而蝸輪齒數(shù)發(fā)生變化。第24頁/共49頁第二十五頁，共50頁。蝸桿傳動變

10、位跟齒條齒輪傳動變位類似，蝸輪變蝸桿傳動變位跟齒條齒輪傳動變位類似，蝸輪變位，蝸桿不變。變位后，蝸輪的分度圓與節(jié)圓仍然位，蝸桿不變。變位后，蝸輪的分度圓與節(jié)圓仍然(rngrn)重合，只是蝸桿的節(jié)線不再與分度線重合。重合，只是蝸桿的節(jié)線不再與分度線重合。蝸桿傳動變位蝸桿傳動變位(binwi)的特點的特點蝸桿傳動變位蝸桿傳動變位(binwi)的的目的目的為了配湊中心距或提高蝸桿傳動的承載能力及傳動為了配湊中心距或提高蝸桿傳動的承載能力及傳動效率。效率。第25頁/共49頁第二十六頁，共50頁。13.5蝸桿傳動受力分析和效率蝸桿傳動受力分析和效率(xiol)計算計算13.5.1蝸桿傳動中的作用力蝸桿傳

11、動中的作用力大小大小(dxio)：12222atFdTF 121tanttaFFF 122tansinrtnnrFFFF 方向方向(fngxing)：與斜齒類似。與斜齒類似。第26頁/共49頁第二十七頁，共50頁。Fa1Ft2Ft1Fa2n1Fr2Fr1n2n1各力應(yīng)畫在各力應(yīng)畫在受力點上受力點上12Fa1Ft2Fa2Ft1第27頁/共49頁第二十八頁，共50頁。321 13.5蝸桿傳動受力分析和效率蝸桿傳動受力分析和效率(xiol)計算計算13.5.2蝸桿傳動的效率蝸桿傳動的效率(xiol)功率功率(gngl)損失有：損失有：軸承摩擦損耗；軸承摩擦損耗；齒面間的嚙合摩擦損耗；齒面間的嚙合摩擦

12、損耗；濺油損耗濺油損耗。總效率為：總效率為：傳動嚙合效率傳動嚙合效率1蝸桿主動蝸桿主動：)tan(tan1v 蝸輪主動：蝸輪主動： tan)tan(1v 第28頁/共49頁第二十九頁，共50頁。 cos1vvs 相對滑動相對滑動(hudng)速度：速度：第29頁/共49頁第三十頁，共50頁。導(dǎo)程角是影響導(dǎo)程角是影響(yngxing)蝸桿傳動效率的蝸桿傳動效率的主要參數(shù)之一，主要參數(shù)之一，1隨隨的增的增大而提高，當(dāng)大而提高，當(dāng)=45-v/2時，效率時，效率1最大。最大。z1=1, z1=2, z1=4 z1=6 =0.7 =0.7 =0.8 =0.8 =0.9 =0.9 =0.95=0.95估算

13、總效率總效率 一般一般(ybn)(ybn)取取2 2 . .3=0.950.963=0.950.96提示：提示：第30頁/共49頁第三十一頁，共50頁。13.6圓柱圓柱(yunzh)蝸桿傳動的蝸桿傳動的強(qiáng)度計算強(qiáng)度計算閉式動力傳動：按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算，確定傳動閉式動力傳動：按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算，確定傳動尺寸尺寸(chcun)，再作彎曲疲勞校核計算，并進(jìn)行熱平，再作彎曲疲勞校核計算，并進(jìn)行熱平衡計算。衡計算。開式傳動：按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計計算，確定傳動開式傳動：按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計計算，確定傳動尺寸尺寸(chcun)。13.6.1初選初選(chxun)d1/a值值第31頁/共49頁第三

14、十二頁，共50頁。設(shè)計設(shè)計(shj)公式公式 HAEHaTKZZ 32 limlimHHhnHSZZ 32limlim2)(HHhnEASZZZZTKa 13.6.2蝸輪齒面接觸蝸輪齒面接觸(jich)疲勞強(qiáng)度計算疲勞強(qiáng)度計算以赫茲公式為原始公式，按節(jié)點處嚙合條件以赫茲公式為原始公式，按節(jié)點處嚙合條件(tiojin)來計算。來計算。校核公式校核公式第32頁/共49頁第三十三頁，共50頁。 FAtAFdmbTKmbFK 222222 limlimFFFS 13.6.3蝸輪輪齒彎曲蝸輪輪齒彎曲(wnq)疲勞強(qiáng)度計算疲勞強(qiáng)度計算13.7蝸桿軸撓度蝸桿軸撓度(nod)計算計算校核校核(xioh)蝸桿的

15、彎曲剛度蝸桿的彎曲剛度工作溫度工作溫度10m/s時蝸桿上置時蝸桿上置有利于潤滑有利于潤滑避免過大的攪油損失避免過大的攪油損失13.9蝸桿傳動的潤滑蝸桿傳動的潤滑13.9.1潤滑油粘度和潤滑方法潤滑油粘度和潤滑方法常采用粘度較大的潤滑油。常采用粘度較大的潤滑油。13.9.2蝸桿布置和潤滑方式蝸桿布置和潤滑方式第39頁/共49頁第四十頁，共50頁。蝸桿傳動是嚙合傳動，它在中間平面中，蝸輪與蝸桿蝸桿傳動是嚙合傳動，它在中間平面中，蝸輪與蝸桿的嚙合，相當(dāng)于斜齒輪與直齒條相嚙合。因此，在受力分的嚙合，相當(dāng)于斜齒輪與直齒條相嚙合。因此，在受力分析、失效形式及強(qiáng)度計算等方面，它與齒輪傳動有許多相析、失效形式

16、及強(qiáng)度計算等方面，它與齒輪傳動有許多相似之處。就蝸桿而言，又與螺桿有相似之處，蝸桿齒為連似之處。就蝸桿而言，又與螺桿有相似之處，蝸桿齒為連續(xù)不斷的螺旋齒輪，故傳動平穩(wěn)、噪聲低，并可在一定條續(xù)不斷的螺旋齒輪，故傳動平穩(wěn)、噪聲低，并可在一定條件下實現(xiàn)自鎖。但由于在嚙合處存在相當(dāng)大的滑動，因而件下實現(xiàn)自鎖。但由于在嚙合處存在相當(dāng)大的滑動，因而(ynr)其失效形式主要是膠合、磨損與點蝕，且傳動效率其失效形式主要是膠合、磨損與點蝕，且傳動效率較低。所以在材料與參數(shù)選擇、設(shè)計準(zhǔn)則及熱平衡計算等較低。所以在材料與參數(shù)選擇、設(shè)計準(zhǔn)則及熱平衡計算等方面又獨具特色。由于效率較低，故不適合于大功率和長方面又獨具特色

17、。由于效率較低，故不適合于大功率和長期連續(xù)工作的場合。期連續(xù)工作的場合。1.1.蝸桿傳動的特點蝸桿傳動的特點(tdin)(tdin)及應(yīng)用及應(yīng)用第40頁/共49頁第四十一頁，共50頁。2.蝸桿傳動的正確嚙合蝸桿傳動的正確嚙合(nih)條件條件mmmtx 21 21tx21 第41頁/共49頁第四十二頁，共50頁。3.蝸桿的直徑蝸桿的直徑(zhjng)系數(shù)系數(shù)1）物理意義）物理意義 切制蝸輪時用的是蝸輪滾刀，其齒形參數(shù)和直切制蝸輪時用的是蝸輪滾刀，其齒形參數(shù)和直徑尺寸徑尺寸(ch cun)等要求與該蝸輪配對嚙合的蝸桿完等要求與該蝸輪配對嚙合的蝸桿完全一致。在同一模數(shù)時，由于齒數(shù)及導(dǎo)程角的變化全一

18、致。在同一模數(shù)時，由于齒數(shù)及導(dǎo)程角的變化，將有很多直徑不同的蝸桿可供選擇，這就要配備，將有很多直徑不同的蝸桿可供選擇，這就要配備很多加工蝸輪的滾刀。為了減少加工蝸輪滾刀的數(shù)很多加工蝸輪的滾刀。為了減少加工蝸輪滾刀的數(shù)目，便于刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，將目，便于刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，將d1定為標(biāo)準(zhǔn)值，即對應(yīng)定為標(biāo)準(zhǔn)值，即對應(yīng)每一個每一個m規(guī)定一定數(shù)量的規(guī)定一定數(shù)量的d1。d1與與m的比值稱為直的比值稱為直徑系數(shù)徑系數(shù)q。mtgzd 11 tgzmdq11 第42頁/共49頁第四十三頁，共50頁。2）q對傳動性能的影響對傳動性能的影響 若若q增大，則增大，則d1增大，即蝸桿剛性增大，即蝸桿剛性(n xn)提高。提高。

19、又當(dāng)又當(dāng)z1一定時，若增大一定時，若增大q，則，則減小而使效率降低，但自鎖減小而使效率降低，但自鎖性好；反之，性好；反之，增大，則效率提高。因此，對于小模數(shù)的增大，則效率提高。因此，對于小模數(shù)的蝸桿，宜選用較大的蝸桿，宜選用較大的q值，以保證足夠的剛度與強(qiáng)度，適值，以保證足夠的剛度與強(qiáng)度，適用于小功率傳動及需要自鎖的場合；對于大模數(shù)的蝸桿，用于小功率傳動及需要自鎖的場合；對于大模數(shù)的蝸桿，宜選用較小宜選用較小q值，以保證一定的效率，適用于較大功率的值，以保證一定的效率，適用于較大功率的傳動。傳動。第43頁/共49頁第四十四頁，共50頁。4.蝸桿傳動變位蝸桿傳動變位(bin wi)的特點的特點為

20、了保持刀具的尺寸不變，只對蝸輪進(jìn)行為了保持刀具的尺寸不變，只對蝸輪進(jìn)行(jnxng)變位。變位。變位的目的：變位的目的：（1）湊中心距）湊中心距（2）湊傳動比）湊傳動比第44頁/共49頁第四十五頁，共50頁。5.蝸桿傳動的失效形式、材料選用及強(qiáng)度蝸桿傳動的失效形式、材料選用及強(qiáng)度(qingd)計算特點計算特點（1）由于采用材料和傳動結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋部分的強(qiáng)）由于采用材料和傳動結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋部分的強(qiáng)度總是高于蝸輪輪齒的強(qiáng)度，所以失效常發(fā)生在蝸輪輪齒上度總是高于蝸輪輪齒的強(qiáng)度，所以失效常發(fā)生在蝸輪輪齒上。又因嚙合處的相對滑動速度大，所以其主要失效為表面失。又因嚙合處的相對滑動速度大，

21、所以其主要失效為表面失效，除點蝕外易產(chǎn)生膠合效，除點蝕外易產(chǎn)生膠合(jioh)與磨損。因此，對于蝸桿傳與磨損。因此，對于蝸桿傳動中材料的組合，首先要求具有良好的減磨性和抗膠合動中材料的組合，首先要求具有良好的減磨性和抗膠合(jioh)能力，同時應(yīng)具有一定的強(qiáng)度。通常蝸桿采用碳鋼或能力，同時應(yīng)具有一定的強(qiáng)度。通常蝸桿采用碳鋼或合金鋼；蝸輪材料則視其傳動中相對滑動速度的高低而定。合金鋼；蝸輪材料則視其傳動中相對滑動速度的高低而定。（2）只需進(jìn)行蝸輪輪齒的強(qiáng)度計算，對蝸桿必要時應(yīng)進(jìn)行剛度校核）只需進(jìn)行蝸輪輪齒的強(qiáng)度計算，對蝸桿必要時應(yīng)進(jìn)行剛度校核。一般情況下，蝸輪輪齒很少發(fā)生彎曲疲勞折斷，只有一般情

22、況下，蝸輪輪齒很少發(fā)生彎曲疲勞折斷，只有(zhyu)當(dāng)當(dāng)z280100或開式傳動時，才對蝸輪進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計算。因此或開式傳動時，才對蝸輪進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計算。因此，對閉式蝸桿傳動，僅按蝸輪齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，而無需校核，對閉式蝸桿傳動，僅按蝸輪齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，而無需校核蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度。蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度。第45頁/共49頁第四十六頁，共50頁。6.蝸桿傳動具有那些特點蝸桿傳動具有那些特點(tdin)？它為什么要進(jìn)行熱平衡計算？它為什么要進(jìn)行熱平衡計算？若熱平衡計算不合要求時怎么辦？若熱平衡計算不合要求時怎么辦？蝸桿傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲低和在一定蝸桿傳動具有

23、傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲低和在一定條件下能自鎖等優(yōu)點而獲得廣泛的應(yīng)用。但蝸桿傳動在嚙合平面間將條件下能自鎖等優(yōu)點而獲得廣泛的應(yīng)用。但蝸桿傳動在嚙合平面間將產(chǎn)生很大的相對滑動、摩擦發(fā)熱大、效率低等缺點。產(chǎn)生很大的相對滑動、摩擦發(fā)熱大、效率低等缺點。正是由于存在上述缺點，故需要進(jìn)行熱平衡計算。當(dāng)熱平衡計算正是由于存在上述缺點，故需要進(jìn)行熱平衡計算。當(dāng)熱平衡計算不合要求時，可采取如下措施：不合要求時，可采取如下措施：（1）在箱體外壁增加散熱片，以增大散熱面積。在箱體外壁增加散熱片，以增大散熱面積。（2）在蝸桿軸端設(shè)置風(fēng)扇在蝸桿軸端設(shè)置風(fēng)扇(fngshn)，以增大散熱系數(shù)。，以增大散熱系數(shù)。

24、（3）若上述辦法還不能滿足散熱要求，可在箱體油池中裝設(shè)蛇）若上述辦法還不能滿足散熱要求，可在箱體油池中裝設(shè)蛇形冷卻管，或采用壓力噴油循環(huán)潤滑。形冷卻管，或采用壓力噴油循環(huán)潤滑。第46頁/共49頁第四十七頁，共50頁。1.與齒輪傳動相比較，與齒輪傳動相比較，不能作為不能作為(zuwi)蝸桿傳動的優(yōu)點。蝸桿傳動的優(yōu)點。A、傳動、傳動(chundng)平穩(wěn)平穩(wěn)B、傳動比可以、傳動比可以(ky)較大較大C、可產(chǎn)生自鎖、可產(chǎn)生自鎖D、傳動效率高、傳動效率高2.阿基米德圓柱蝸桿與蝸輪傳動的阿基米德圓柱蝸桿與蝸輪傳動的模數(shù)，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)值。模數(shù)，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)值。A、端面、端面B、法面、法面C、中間平面、中間平面3.在標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動中，蝸桿頭數(shù)一定時，若增大蝸桿直徑系數(shù)，將使傳動效在標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動中，蝸桿頭數(shù)一定時，若增大