第12章蝸桿傳動設計(新)

1、蝸桿傳動組成蝸桿傳動組成由蝸輪和蝸桿組成由蝸輪和蝸桿組成 蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿a a） 蝸桿下置蝸桿下置b b） 蝸桿上置蝸桿上置 蝸桿傳動的應用蝸桿傳動的應用蝸桿傳動用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和轉矩，兩軸蝸桿傳動用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和轉矩，兩軸線之間交錯的夾角可以是任意的，但最常用的是兩軸在空線之間交錯的夾角可以是任意的，但最常用的是兩軸在空間相互垂直，軸交角間相互垂直，軸交角為為9090。 本章本章主要內容主要內容 蝸桿蝸桿傳動傳動類型、特點，幾何尺寸計算類型、特點，幾何尺寸計算主要參數(shù)及其選擇，輪齒受力分析主要參數(shù)及其選擇，輪齒受力分析重點重點蝸桿傳動承載能力計算蝸桿傳動承載能

2、力計算 蝸輪輪齒強度、蝸桿剛蝸輪輪齒強度、蝸桿剛 度計算度計算蝸桿傳動熱平衡計算蝸桿傳動熱平衡計算控制溫升，防止膠合破壞控制溫升，防止膠合破壞1.1.結構緊湊，傳動比大結構緊湊，傳動比大( (動力傳動中，動力傳動中， 一般單級傳動比一般單級傳動比 i =8=88080，在分度傳，在分度傳 動中，可達動中，可達1000)1000)，2. 2. 傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均很傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均很 小，在一定的條件下具有自鎖性等小，在一定的條件下具有自鎖性等 蝸桿蝸桿傳動缺點傳動缺點在制造精度和傳動比相同的情況下，在制造精度和傳動比相同的情況下，蝸桿傳動的摩擦發(fā)熱大，效率比齒輪傳動低，只蝸

3、桿傳動的摩擦發(fā)熱大，效率比齒輪傳動低，只宜用于中、小功率的場合宜用于中、小功率的場合一蝸桿一蝸桿傳動的特傳動的特點點蝸桿傳蝸桿傳動優(yōu)點動優(yōu)點蝸桿傳動概述蝸桿傳動概述二、蝸桿傳二、蝸桿傳動的分類動的分類普通圓柱蝸桿傳動普通圓柱蝸桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動錐面蝸桿傳動錐面蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動n1n2圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動n1n2環(huán)面蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動n1n2錐蝸桿傳動錐蝸桿傳動 普通圓柱蝸桿的齒普通圓柱蝸桿的齒面一般是在車床上用直面一般是在車床上用直線刀刃的車刀車制的線刀刃的車刀車制的(zK型蝸桿除外型蝸桿除外)。車刀。車刀安裝安裝位置位置的不同

4、，所加工出的不同，所加工出的蝸桿齒面在不同截面的蝸桿齒面在不同截面中的中的齒廓曲線齒廓曲線也不同也不同。 一）普通圓柱蝸桿傳動一）普通圓柱蝸桿傳動2 0阿基米德螺旋線阿基米德螺旋線直廓直廓2 0凸廓凸廓N-NI-I1. 阿基米德蝸桿（阿基米德蝸桿（ZA）一）普通圓柱一）普通圓柱蝸桿傳動蝸桿傳動蝸桿齒廓特點：蝸桿齒廓特點：垂直于軸線的剖面垂直于軸線的剖面上齒廓為阿基米德上齒廓為阿基米德螺旋線；螺旋線；通過蝸桿軸線的剖通過蝸桿軸線的剖面上為直線齒廓；面上為直線齒廓； 不便加工，且難于磨削，不易保證精度，用于低速、輕不便加工，且難于磨削，不易保證精度，用于低速、輕載或不太重要的傳動。載或不太重要的傳

5、動。蝸輪齒廓及蝸輪齒廓及蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動特點：特點：蝸輪齒廓蝸輪齒廓在中間平面上（在中間平面上（通過蝸桿軸線且垂直于蝸輪軸線通過蝸桿軸線且垂直于蝸輪軸線 的平面的平面）蝸輪齒廓為漸開線蝸輪齒廓為漸開線蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動特點特點在中間平面上蝸桿蝸輪的嚙合如齒輪、齒在中間平面上蝸桿蝸輪的嚙合如齒輪、齒 條的嚙合關系條的嚙合關系阿基米德圓柱蝸桿傳動阿基米德圓柱蝸桿傳動 AA中間平面中間平面2. 漸開線蝸桿（漸開線蝸桿（ZI）蝸桿齒廓特點：蝸桿齒廓特點：蝸桿齒面為漸開螺旋面，端面齒廓為漸開線蝸桿齒面為漸開螺旋面，端面齒廓為漸開線一）普通圓柱一）普通圓柱蝸桿傳動蝸桿傳動 蝸桿可以磨削，易保

6、證加工精度，用于頭數(shù)較多、轉速較高和蝸桿可以磨削，易保證加工精度，用于頭數(shù)較多、轉速較高和較精密的傳動。較精密的傳動。db漸開線漸開線I-I凸廓凸廓 0直廓直廓凸廓凸廓 0 I I 蝸桿可用兩把直蝸桿可用兩把直線刀刃的車刀在車床線刀刃的車刀在車床上車制。加工時，兩上車制。加工時，兩把車刀的刀刃平面一把車刀的刀刃平面一上一下與基圓相切，上一下與基圓相切，被切出的蝸桿齒面是被切出的蝸桿齒面是漸開線螺旋面，端面漸開線螺旋面，端面的齒廓為漸開線。的齒廓為漸開線。 3. 法向直廓蝸桿（法向直廓蝸桿（ZN）蝸桿齒廓特點：蝸桿齒廓特點：蝸桿法面齒廓為直線，端面齒廓為延伸漸開線蝸桿法面齒廓為直線，端面齒廓為延

7、伸漸開線一）普通圓柱一）普通圓柱蝸桿傳動蝸桿傳動蝸桿加工簡單，可以磨削，用于頭數(shù)、精密的蝸桿傳動。蝸桿加工簡單，可以磨削，用于頭數(shù)、精密的蝸桿傳動。NN II I-I凸廓凸廓2 0直廓直廓N-Nd0延伸漸開線延伸漸開線 車制時刀刃頂面置于螺旋線的法面上，蝸桿在法向剖面上車制時刀刃頂面置于螺旋線的法面上，蝸桿在法向剖面上具有直線齒廓，在端面上為延伸漸開線齒廓。具有直線齒廓，在端面上為延伸漸開線齒廓。 二二) ) 圓弧圓柱圓弧圓柱蝸桿傳動蝸桿傳動圓弧圓柱圓弧圓柱蝸桿的齒蝸桿的齒形分為形分為圓弧圓柱圓弧圓柱蝸桿軸向剖面為蝸桿軸向剖面為圓弧形齒廓，用車刀車削圓弧形齒廓，用車刀車削用軸向剖面為用軸向剖面

8、為圓弧的環(huán)面砂輪，裝在圓弧的環(huán)面砂輪，裝在蝸桿螺旋線的蝸桿螺旋線的法面上，法面上，阿基米德螺旋線阿基米德螺旋線 III-I. . . . . . . . . . . . . . . . N-NNN 圓弧圓柱圓弧圓柱蝸桿蝸桿與普通圓柱與普通圓柱蝸桿的區(qū)別：蝸桿的區(qū)別：1）在主剖面上蝸桿齒廓為凹弧形，與之配合的蝸輪齒廓）在主剖面上蝸桿齒廓為凹弧形，與之配合的蝸輪齒廓 為凸弧形；為凸弧形；2）凹凸弧齒廓嚙合傳動，也是線接觸的嚙合傳動，接觸）凹凸弧齒廓嚙合傳動，也是線接觸的嚙合傳動，接觸 處的綜合曲率半徑大，承載能力高，比處的綜合曲率半徑大，承載能力高，比普通圓柱普通圓柱蝸桿蝸桿 高高50%150%；

9、3）瞬時接觸線與滑動速度交角大，有利于嚙合面間油膜）瞬時接觸線與滑動速度交角大，有利于嚙合面間油膜 形成，摩擦小，效率高，蝸桿可磨削，精度高，用于形成，摩擦小，效率高，蝸桿可磨削，精度高，用于 冶金、礦山、化工、起重運輸機械。冶金、礦山、化工、起重運輸機械。接觸線接觸線 vs vt 普通圓柱蝸桿傳動基本參數(shù)及幾何尺寸計普通圓柱蝸桿傳動基本參數(shù)及幾何尺寸計算算 一一普通圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)及普通圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)及及其選擇及其選擇b12 d2df1d1da1pzdf2da2 R1R2b2B 阿基米德蝸桿在主剖面內相當于齒輪與齒條的嚙合傳動。阿基米德蝸桿在主剖面內相當于齒輪與齒條的嚙合傳動。

10、主要參數(shù)有：模數(shù)主要參數(shù)有：模數(shù)m m、壓力角、壓力角、蝸桿頭數(shù)、蝸桿頭數(shù)Z Z1 1、蝸輪齒數(shù)、蝸輪齒數(shù)Z Z2 2、蝸桿直徑系數(shù)蝸桿直徑系數(shù)q q、蝸桿分度圓柱導程角、蝸桿分度圓柱導程角等。等。 一）一）模數(shù)模數(shù)m和壓力角和壓力角 蝸桿軸面壓力角蝸桿軸面壓力角 x1=蝸輪端面壓力角蝸輪端面壓力角 t2=標準壓力角標準壓力角 =20AA蝸桿軸面模數(shù)蝸桿軸面模數(shù)mx1=蝸輪端面模數(shù)蝸輪端面模數(shù)mt2= 標準模數(shù)標準模數(shù)m中間平面中間平面 二）蝸桿分度圓直徑二）蝸桿分度圓直徑( (又稱中圓直徑又稱中圓直徑) ) d1和直徑系數(shù)和直徑系數(shù)q q 蝸桿傳動中，為了保證蝸桿與蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿

11、傳動中，為了保證蝸桿與蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿具有同樣參蝸桿具有同樣參數(shù)的蝸輪滾刀來加工與其配對的蝸輪。數(shù)的蝸輪滾刀來加工與其配對的蝸輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就必須有一種對應的蝸這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就必須有一種對應的蝸輪滾刀。為了減少蝸輪滾刀的數(shù)目，為便于蝸輪滾刀的標準輪滾刀。為了減少蝸輪滾刀的數(shù)目，為便于蝸輪滾刀的標準化，化，規(guī)定規(guī)定蝸桿直徑蝸桿直徑d1為標準值，且與為標準值，且與m搭配。搭配。 d1與與m的比值稱的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)，用為蝸桿直徑系數(shù)，用q q表示，即：表示，即： 。mdq1注意：注意：由于由于d1與與m均為標準值，故均為標準值，故q q是是d1、m兩個

12、參數(shù)的導出值，兩個參數(shù)的導出值，不一定是整數(shù)，不一定是整數(shù)， d1、m、q q之間關系見表之間關系見表12-112-1。 因此，蝸桿分度圓直徑因此，蝸桿分度圓直徑 :qmd1蝸桿分度圓蝸桿分度圓導程角導程角 蝸桿輪齒的切線與其端面之間的夾角蝸桿輪齒的切線與其端面之間的夾角導程導程（同一條螺旋線上相鄰兩齒同側齒廓之間的軸向距離）同一條螺旋線上相鄰兩齒同側齒廓之間的軸向距離） ：pz=z1px蝸桿軸向齒距蝸桿軸向齒距（相鄰兩齒同側齒廓之間的軸向距離）（相鄰兩齒同側齒廓之間的軸向距離）：px= m ，效率高，效率高， 3 30 的蝸桿具有自鎖性。的蝸桿具有自鎖性。d1導程導程 pzpx d1 d1導

13、導程程角角與與導導程程的的關關系系 導程角導程角 ：pxtan = = = = =pz d1z1px d1z1md1z1mqmz1q 三）蝸桿分度圓柱導程角三）蝸桿分度圓柱導程角 三）傳動比三）傳動比i、蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)Z Z1 1及蝸輪齒數(shù)及蝸輪齒數(shù)Z Z2 22 2蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)Z Z1 1 蝸桿螺旋線數(shù)蝸桿螺旋線數(shù)對結構尺寸：對結構尺寸：i i一定時，一定時，Z Z1 1則則Z Z2 2尺寸尺寸，且加工困難，且加工困難對效率對效率Z Z1 1時，時， 其效率其效率嚙嚙 =tan/tan=tan/tan（+v v）對自鎖對自鎖Z Z1 1時，時，自鎖性好自鎖性好Z Z1 1影響影響考慮傳

14、動比考慮傳動比ii則則Z Z1 1，ii時時 Z Z1 1見表見表6-26-2考慮用途考慮用途對對反行程反行程有自鎖要求的傳動取有自鎖要求的傳動取Z Z1 1=1=1考慮效率要求考慮效率要求要求要求嚙嚙時宜選時宜選Z Z1 1一般取一般取1 14 4Z Z1 1選選擇原則擇原則通常蝸桿傳動是以蝸桿為主動的減速裝通常蝸桿傳動是以蝸桿為主動的減速裝置，故傳動比與齒數(shù)比相等，即：置，故傳動比與齒數(shù)比相等，即：1 1傳動比傳動比i注意：注意：i= =n2z1n1z2d1d2i= =n2z1n1z2= u d1=qm Z1m3. 3. 蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)Z Z2 2具體選擇時，還應考慮具體選擇時，還應考慮

15、i i、 z z1 1、 z z2 2匹配關系匹配關系對蝸桿剛度對蝸桿剛度M M不變時，不變時，Z Z2 2則則d d2 2，蝸桿軸跨距，蝸桿軸跨距，剛度，剛度對蝸輪加工對蝸輪加工 Z Z2 2蝸輪輪齒根切蝸輪輪齒根切影響影響避免產(chǎn)生根切，與單頭蝸桿嚙合的蝸輪，其齒數(shù)避免產(chǎn)生根切，與單頭蝸桿嚙合的蝸輪，其齒數(shù)1717增大嚙合區(qū)提高平穩(wěn)性，通常規(guī)定增大嚙合區(qū)提高平穩(wěn)性，通常規(guī)定2828（保持兩對齒嚙合）（保持兩對齒嚙合）為為防止防止蝸輪尺寸過大造成蝸桿軸跨距大蝸輪尺寸過大造成蝸桿軸跨距大降低蝸桿的彎曲剛度降低蝸桿的彎曲剛度 Z Z2max2max 80 80 。Z Z2 2 選選擇擇蝸桿頭數(shù)與蝸

16、輪齒敷的薦用值蝸桿頭數(shù)與蝸輪齒敷的薦用值 4 4 傳動比傳動比蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)28284040141427279 913137 78 8282832322727525228288181282880803 3 4 4 2 23 31 12 2 4040 1 1 4040二二. 蝸桿傳動的正確嚙合條件蝸桿傳動的正確嚙合條件當兩軸線交錯角當兩軸線交錯角=90=90時，導程角時，導程角應與蝸輪分度圓柱螺旋角應與蝸輪分度圓柱螺旋角等值且等值且方向相同。方向相同。mmmtx2121tx 1 = 2蝸桿傳動的正蝸桿傳動的正確嚙合條件確嚙合條件O O1 1O O1 11 11 O O2 2 1

17、= 2O O1O O1O O2O O21 12 2三三. . 蝸桿傳動的變位特點蝸桿傳動的變位特點 蝸桿傳動變位目的蝸桿傳動變位目的湊中心距湊中心距湊傳動比湊傳動比使其符合標準值或推薦值使其符合標準值或推薦值蝸桿傳動變位方法蝸桿傳動變位方法對蝸輪進行變位，蝸桿的尺寸不變對蝸輪進行變位，蝸桿的尺寸不變由于加工蝸輪的滾刀形狀和尺寸要與蝸桿的齒廓形狀和尺寸相同，為了保持刀具的尺寸不變湊中心距湊中心距變位前后，蝸輪的齒數(shù)不變，僅改變傳動的中心距變位前后，蝸輪的齒數(shù)不變，僅改變傳動的中心距變位前的中心距變位前的中心距amqz22()變位后的中心距變位后的中心距 amqzx2222()變位系數(shù)變位系數(shù)xa

18、mqzaam2212()湊傳動比湊傳動比變位前后，傳動的中心距不變，改變蝸輪的齒變位前后，傳動的中心距不變，改變蝸輪的齒數(shù)數(shù)z2 ，使傳動比得到調整，使傳動比得到調整變位前后變位前后變位系數(shù)變位系數(shù) amqzxmqza222222()()變位后齒數(shù)變位后齒數(shù) zzx222xzz2222 四四. . 普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算 一）一） 普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸 b1 2 df1d1da1pz R1R2Bd2df2da2b2中間平面中間平面普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算公式見表普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算公式見表-2-2注意：注意：

19、1. 蝸桿分度圓直徑：蝸桿分度圓直徑：d d1 1=qm=qmZZ1 1m m2 .蝸桿傳動的中心距：蝸桿傳動的中心距：a=0.5=0.5（d d1 1+d+d2 2）=0.5m=0.5m（q+Zq+Z2 2） 0.5m0.5m（Z Z1 1+Z+Z2 2） 分度圓直徑分度圓直徑d d2 2頂圓直徑頂圓直徑d da 2 2根圓直徑根圓直徑d df2f23 . 蝸輪的蝸輪的指蝸輪中間蝸輪中間平面上的值平面上的值中間平面中間平面d d2 2d df2f2d da2 212-12-3 3 蝸桿傳動的失效形式、設計準則、材料選擇蝸桿傳動的失效形式、設計準則、材料選擇及受力分析及受力分析一蝸桿傳動的失效

20、形式及計算準則一蝸桿傳動的失效形式及計算準則一）蝸桿傳動的失效形式一）蝸桿傳動的失效形式蝸桿傳動的失效特點蝸桿傳動的失效特點由于材料和結構上的原因，在一般情況下，失由于材料和結構上的原因，在一般情況下，失 效多發(fā)生在蝸輪上。效多發(fā)生在蝸輪上。閉式蝸桿傳動主要失效形式：閉式蝸桿傳動主要失效形式：蝸蝸輪輪 齒面點蝕齒面點蝕齒面接觸應力齒面接觸應力H H 循環(huán)作用引起循環(huán)作用引起 當當z280時也會出現(xiàn)輪齒的彎曲折斷時也會出現(xiàn)輪齒的彎曲折斷d1d2 2 1 1v1vsv2 開式蝸桿傳動的主要失效形式開式蝸桿傳動的主要失效形式蝸輪輪齒的磨損。蝸輪輪齒的磨損。齒面膠合齒面膠合由于蝸桿蝸輪齒面間的相對滑由

21、于蝸桿蝸輪齒面間的相對滑動速度較大（動速度較大（ ），效率低發(fā)熱量大，使?jié)櫥驼扯纫驕囟壬?，效率低發(fā)熱量大，使?jié)櫥驼扯纫驕囟壬叨陆?，潤滑條件變壞，容易發(fā)生膠合。高而下降，潤滑條件變壞，容易發(fā)生膠合。cosndcosvvs60000111開式蝸桿傳動開式蝸桿傳動主要是控制因磨損而引起的蝸輪輪齒的主要是控制因磨損而引起的蝸輪輪齒的 折斷折斷，按，按齒根齒根彎曲彎曲疲勞強度疲勞強度條件條件設計設計計算計算或校核或校核計算計算。二）計算準則二）計算準則閉式蝸桿傳動閉式蝸桿傳動按齒面接觸強度設計，校核齒根彎曲強按齒面接觸強度設計，校核齒根彎曲強 度，連續(xù)工作的閉式傳動，摩擦發(fā)熱大，效率低，溫度，連

22、續(xù)工作的閉式傳動，摩擦發(fā)熱大，效率低，溫 度升高，散熱不好，引起潤滑條件惡化而產(chǎn)生膠合，度升高，散熱不好，引起潤滑條件惡化而產(chǎn)生膠合， 還需進行傳動效率和熱平衡計算以控制溫升。還需進行傳動效率和熱平衡計算以控制溫升。二蝸桿、蝸輪配對材料選擇二蝸桿、蝸輪配對材料選擇特點特點 結構細而長易變形，一般為主動件，結構細而長易變形，一般為主動件，n n1 1應力應力 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)N N1 1，且連續(xù)運轉；，且連續(xù)運轉；要求要求材料的抗變形能力強（材料的抗變形能力強（EE）；輪齒強度要高）；輪齒強度要高 （B B S S）；）；沖擊大沖擊大 20Cr 20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、12C

23、rNi3A12CrNi3A表表 面滲碳淬火面滲碳淬火( (齒面硬度齒面硬度5656 62HRC）沖擊小沖擊小 40 40、4545鋼和鋼和40Cr40Cr、40CrNi40CrNi、 42SiMn42SiMn表面淬火表面淬火( (齒面硬度齒面硬度4 45 55HRC）不太重要的低速中載蝸桿不太重要的低速中載蝸桿用用4545、4040等碳素鋼調等碳素鋼調 質處理（質處理（硬度為硬度為220 300HBS）。蝸蝸桿桿常用常用材料材料高速重高速重載蝸桿載蝸桿 一）蝸桿材料選擇一）蝸桿材料選擇: :二）蝸輪的材料選擇二）蝸輪的材料選擇強度足夠強度足夠減摩性好（減摩性好（fV）：）： fV鋼鋼-青銅青銅

24、 fV鋼鋼-鑄鐵鑄鐵 fV鋼鋼-鋼鋼 對材料對材料要求要求 常用常用材料材料錫青銅錫青銅ZCuSn10PI等等耐磨性最好，但價格耐磨性最好，但價格 較高用于高速或重要傳動較高用于高速或重要傳動鋁鐵青銅鋁鐵青銅ZcuAl10Fe3Mn2耐磨性較好，但耐磨性較好，但 價格便宜，用于中速，較重要傳動價格便宜，用于中速，較重要傳動灰鑄鐵灰鑄鐵(HTl50或或HT200)用于低速輕載用于低速輕載VS 4ms 選錫青銅選錫青銅作蝸輪的齒圈作蝸輪的齒圈VS 24ms 選鋁鐵青銅選鋁鐵青銅VS 2ms 選灰鑄鐵選灰鑄鐵選擇方法選擇方法:初估滑動速度初估滑動速度VS=（0.020.03） 3211nP青銅青銅蝸

25、蝸輪輪三、受力分析三、受力分析法面內：法面內： nF徑向力徑向力 1rFF(1) 力的分解力的分解 切面內：切面內： 圓周力圓周力 1tF軸向力軸向力 1aFF(2) 力的關系力的關系11212dTFFat22212dTFFtatan221trrFFF軸向力：軸向力： 左旋蝸桿用左手法則左旋蝸桿用左手法則右旋蝸桿用右手法則右旋蝸桿用右手法則蝸桿上蝸桿上用左右手法則判定用左右手法則判定1aF圓周力圓周力徑向力徑向力蝸桿上蝸桿上與轉向相反與轉向相反蝸輪上蝸輪上與轉向相同與轉向相同1 tF2tF和和指向各自的輪心指向各自的輪心1rF2rF coscos2coscoscoscos2221nntnand

26、TFFFn1n2Fa2Ft2Fr2Fa1Ft1Fr1圓周力圓周力徑向力徑向力蝸桿上蝸桿上與轉向相反與轉向相反蝸輪上蝸輪上與轉向相同與轉向相同1 tF2tF和和指向各自的輪心指向各自的輪心1rF2rF軸向力：軸向力： 左旋蝸桿用左手法則左旋蝸桿用左手法則右旋蝸桿用右手法則右旋蝸桿用右手法則蝸桿上蝸桿上用左右手法則判定用左右手法則判定1aF 12-412-4 普通圓柱蝸桿傳動的設計計算普通圓柱蝸桿傳動的設計計算由于蝸桿材料是鋼而蝸輪材料為青銅等和結構上的原因，在一般情況由于蝸桿材料是鋼而蝸輪材料為青銅等和結構上的原因，在一般情況下，失效多發(fā)生在蝸輪上。蝸輪輪齒因為一般模數(shù)較大，很少發(fā)生齒根疲下，失

27、效多發(fā)生在蝸輪上。蝸輪輪齒因為一般模數(shù)較大，很少發(fā)生齒根疲勞斷裂，所以閉式傳動，僅按齒面接觸強度計算開式傳動，僅計算勞斷裂，所以閉式傳動，僅按齒面接觸強度計算開式傳動，僅計算齒根彎曲強度。齒根彎曲強度。一、齒面接觸疲勞強度條件一、齒面接觸疲勞強度條件蝸輪與蝸桿嚙合處的齒面接觸應力，與齒輪傳動相似，利蝸輪與蝸桿嚙合處的齒面接觸應力，與齒輪傳動相似，利用赫芝應力公式，考慮蝸桿和蝸輪齒廓特點，可得齒面接觸疲用赫芝應力公式，考慮蝸桿和蝸輪齒廓特點，可得齒面接觸疲勞強度條件條件。由勞強度條件條件。由cEnEHpZLFZ1 彈性系數(shù)彈性系數(shù) 銅或鑄鐵蝸輪銅或鑄鐵蝸輪 與鋼蝸桿組合時與鋼蝸桿組合時 MPaZ

28、E160LKFpnc而而為接觸線長度為接觸線長度因為傳動平穩(wěn)因為傳動平穩(wěn)d d2 2d df2f2d da2 2最小接觸線長度最小接觸線長度cos36021mindL取0.75,2.2,100cos31. 11mindL代入得代入得21212262. 131. 1coscoscos2ddTKddTKLKFpAnAnc綜合曲率半徑綜合曲率半徑由于蝸桿齒形在中間平面為齒條由于蝸桿齒形在中間平面為齒條1= ，取，取sinnsincoscos2sin22d將將的平均值代入后的平均值代入后sin526. 022d齒面接觸疲勞強度計算齒面接觸疲勞強度計算將各結果代入基本公式將各結果代入基本公式 彈性系數(shù)彈

29、性系數(shù) 銅或鑄鐵蝸輪銅或鑄鐵蝸輪 與鋼蝸桿組合時與鋼蝸桿組合時 )(922122MPazdmTKZHPAEHMPaZE160校核式：校核式：設計式設計式 ：使用系數(shù)使用系數(shù) 同齒輪同齒輪)()(9322212mmzZTKdmHPEA式中為許用應力，分兩種情況：式中為許用應力，分兩種情況：HP、蝸輪材料強度極限、蝸輪材料強度極限b小于小于300的青銅，主要失效為疲勞點蝕的青銅，主要失效為疲勞點蝕許用應力為：許用應力為：MPaHPNHPZ8710NZNhtnN260、蝸輪材料強度極限、蝸輪材料強度極限b大于大于300的青銅，主要失效為膠合的青銅，主要失效為膠合許用應力大小與應力作用次數(shù)無關，按下表

30、：許用應力大小與應力作用次數(shù)無關，按下表：MPa二、蝸桿的剛度校核二、蝸桿的剛度校核蝸桿受力后，會產(chǎn)生彈性變形，過大的彈性變形會造成蝸蝸桿受力后，會產(chǎn)生彈性變形，過大的彈性變形會造成蝸桿齒面受力不均，需校核彎曲剛度桿齒面受力不均，需校核彎曲剛度4832212yLEIFFytt式中y為最大許用繞度yd100012-6 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算 1. 蝸桿傳動的效率蝸桿傳動的效率 (1) 效率效率攪油損耗效率攪油損耗效率軸承摩檫損耗效率軸承摩檫損耗效率輪齒嚙合摩檫輪齒嚙合摩檫損耗效率損耗效率)tan(tan1v 由于蝸桿傳動的效率低，工作時會產(chǎn)生大量的熱。在

31、閉式蝸桿傳動由于蝸桿傳動的效率低，工作時會產(chǎn)生大量的熱。在閉式蝸桿傳動中，若散熱不良，會因油溫不斷升高，使?jié)櫥Ф鴮е慢X面膠合。所中，若散熱不良，會因油溫不斷升高，使?jié)櫥Ф鴮е慢X面膠合。所以，對閉式蝸桿傳動要進行熱平衡計算，以保證油溫能穩(wěn)定在規(guī)定的范以，對閉式蝸桿傳動要進行熱平衡計算，以保證油溫能穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內圍內.)tan(tan96. 095. 0(v）)tan(tan1v 導程角導程角7是影響蝸桿傳動嚙合效是影響蝸桿傳動嚙合效率最主要的參數(shù)之一，從圖可見，率最主要的參數(shù)之一，從圖可見，l隨隨增大而提高，但到一定值后即下增大而提高，但到一定值后即下降。降。 當當28后，后， l隨隨的變化就比較的變化就比較緩慢，而大導程角的蝸桿制造比較緩慢，而大導程角的蝸桿制造比較困難，所以一般選取困難，所以一般選取28。 由于軸承摩擦及浸入油中零件攪由于軸承摩擦及浸入油中零件攪油所損耗的功率不大，一般油所損耗的功率不大，一般230.950.96，故總效率為，故總效率為式中式中v按上表查出按上表查出 設計之初，為求出蝸輪軸上的轉矩設計之初