ch06蝸桿傳動設(shè)計(jì)

1、6.1 蝸桿傳動的類型和特點(diǎn)6.1 蝸桿傳動的類型和特點(diǎn)6.1.1 蝸桿傳動的特點(diǎn)蝸桿傳動的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大。傳動平穩(wěn)、噪聲小?？芍瞥删哂凶枣i性的蝸桿。蝸桿傳動的主要缺點(diǎn)是效率較低，通常為7080、發(fā)熱量大和磨損大，常需耗用有色金屬。蝸輪的造價(jià)較高。6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的類型圓柱蝸桿傳動1、圓柱蝸桿傳動6.1.2 蝸桿傳動的類型圓柱蝸桿傳動1、圓柱蝸桿傳動6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的類型環(huán)面蝸桿傳動2、環(huán)面蝸桿傳動6.1 蝸桿傳動概述6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的類型環(huán)面蝸桿傳動2、環(huán)面蝸桿傳動6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的

2、類型3、錐蝸桿傳動錐蝸桿為一等導(dǎo)程的錐形螺旋，蝸輪則與一曲線圓錐齒輪相似。6.1 蝸桿傳動概述6.1.2 蝸桿傳動的類型3、錐蝸桿傳動錐蝸桿傳動根據(jù)蝸桿齒廓形狀,圓柱蝸桿又分：阿基米德蝸桿（ZA)N-N直廓凸廓I-IIINN阿基米德螺旋線9延伸漸開線法向直廓蝸桿（ZN)漸開線蝸桿(ZI) 漸開線6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算 垂直于蝸輪軸線且通過蝸桿軸線的平面，稱為中間平面。在中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒條與齒輪的嚙合。在蝸桿傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算中，均以中間平面上的基本參數(shù)和幾何尺寸為基準(zhǔn) 。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算6.2.1 模數(shù)m和壓力角蝸

3、桿與蝸輪嚙合時(shí)，在中間平面內(nèi)蝸桿傳動相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合傳動， 蝸桿的軸向齒距與蝸輪的端面齒距相等蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算6.2.2 蝸桿分度圓直徑d1、導(dǎo)程角和直徑系數(shù)q6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算6.2.2 蝸桿分度圓直徑d1、導(dǎo)程角和直徑系數(shù)q為了減少滾刀的型號，便于刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，將蝸桿分度圓圓直徑d1定為標(biāo)準(zhǔn)值，把d1與m的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)q。d1與m均為標(biāo)準(zhǔn)值，q是d1、m的導(dǎo)出值，不一定是整數(shù)。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算6.2.2 蝸桿分度圓直徑d1、導(dǎo)程角和直徑系數(shù)q當(dāng)m一定時(shí)，q增大，則d

4、1變大，蝸桿的剛度及強(qiáng)度相應(yīng)提高，因此m較小時(shí)，q選較大值；效率自鎖條件當(dāng)q取較小值時(shí)，增大，效率提高，故在蝸桿軸剛度允許的情況下，應(yīng)盡可能選較小的q值。 導(dǎo)程角330的蝸桿傳動具有自鎖性。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算蝸桿傳動的正確嚙合條件蝸桿的軸向模數(shù)mX1與蝸輪的端面模數(shù)mt2必須相等；蝸桿的軸向壓力角X1與蝸輪的端面壓力角t2必須相等；兩軸線交錯為90時(shí)，蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角與蝸輪分度圓柱螺旋角等值且方向相同。少， 角小，效率低，但可以有自鎖性 ； 多， 角大，效率高，但加工困難。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算6.2.4 傳動比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒

5、數(shù)z2蝸輪的齒數(shù)Z228，使傳動平穩(wěn) z2=i z1，過多，d2 大，使蝸桿跨度大，剛度低，一般z280。6.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算6.2.4 傳動比i、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2蝸桿材料 常用蝸桿材料材料牌號熱處理硬度表面粗糙度Ra(m)45,42SiMn,40Cr,38SiMnMo,42CrMo, 42CrNi表面淬火4555HRC0.81.615CrMn,20CrMn,20Cr, 20CrNi, 20CrMnTi滲碳淬火5863HRC1.61.845(用于不重要的傳動)調(diào)質(zhì)270HBS6.86.3 蝸桿和蝸輪的常用材料和結(jié)構(gòu)1、錫青銅，允許2、鋁青銅，允許3、灰鑄鐵

6、，允許蝸輪材料6.3 蝸桿和蝸輪的常用材料和結(jié)構(gòu)6.3.2 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 蝸桿往往與軸做成一體，除螺旋部分的結(jié)構(gòu)尺寸決定于蝸桿的幾何尺寸外，其余的結(jié)構(gòu)尺寸按軸的結(jié)構(gòu)尺寸要求決定。 無退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制的辦法。 有退刀槽，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工，但該結(jié)構(gòu)的剛度較前一種差。6.3 蝸桿和蝸輪的常用材料和結(jié)構(gòu)6.3.2 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 對于尺寸大的青銅蝸輪，多采用組合式結(jié)構(gòu)，為防止齒圈和輪芯因發(fā)熱而松動，在接縫處用46個緊定螺釘固定，以增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性，或采用螺栓聯(lián)接，也可在鑄鐵輪芯上澆鑄青銅齒圈。當(dāng)用鑄鐵和尺寸小的青銅蝸輪，多采用整體式結(jié)構(gòu)。整體式蝸輪齒圈式蝸輪鑲鑄式

7、蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪各力方向：與斜齒輪判定方法相同 Fa1方向用左、右手定則判定。g各力大小：6.4 蝸桿傳動的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算1234旋右結(jié)論:為使軸軸向力小, 軸上齒輪、蝸桿同旋向。合理確定旋向GD1tF1）畫出升起重物時(shí)蝸桿的轉(zhuǎn)向；2）求出起重時(shí)蝸桿的受力，畫出其方向圖示為手動蝸桿裝置6.4 蝸桿傳動的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算6.4.1 蝸桿傳動的受力分析和計(jì)算載荷在作強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮載荷系數(shù)K。一般取K11.4，當(dāng)載荷平穩(wěn)，滑動系數(shù)vs3m/s時(shí)取小值，否則取大值。在設(shè)計(jì)時(shí)，若已知蝸桿所需傳遞的功率P1（kW）及轉(zhuǎn)速n1（r/min），則蝸輪的名義轉(zhuǎn)矩為：6.4 蝸桿傳動的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算

8、6.4.2 蝸桿傳動的滑動速度和失效形式1、蝸桿傳遞的滑動速度vs蝸桿傳動在節(jié)點(diǎn)處嚙合，蝸桿的圓周速度為v1，蝸輪的圓周速度為v2，v1與v2成90，而使齒廓之間產(chǎn)生很大的相對滑動。由于vs比蝸桿圓周速度還大，在蝸桿傳動齒廓之間產(chǎn)生很大的相對滑動，引起磨損和發(fā)熱，導(dǎo)致效率較低。6.4 蝸桿傳動的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算6.4.2 蝸桿傳動的滑動速度和失效形式2、蝸桿傳遞的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要失效形式:蝸輪齒面產(chǎn)生膠合、點(diǎn)蝕及磨損。目前對膠合與磨損的計(jì)算還缺乏適當(dāng)?shù)姆椒ê蛿?shù)據(jù)，因而通常只是仿照圓柱齒輪進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件性計(jì)算，并在選取許用應(yīng)力時(shí)，適當(dāng)考慮校核和磨損失效因素的

9、影響。6.4 蝸桿傳動的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算6.4.3 蝸輪齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算對青銅蝸輪或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對式，蝸輪齒面接觸強(qiáng)度的校核公式：設(shè)計(jì)公式為：1、錫青銅，允許2、鋁青銅，允許3、灰鑄鐵，允許點(diǎn)蝕齒面硬度有關(guān)；錫青銅減摩性好，主要失效是，許用許用接觸應(yīng)力 與蝸輪材料許用接觸應(yīng)力的確定：鋁青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效形式是 膠合(條件性設(shè)計(jì)）與滑動速度vs 有關(guān)。材 料滑 動 速 度 vS m/s 蝸 輪蝸 桿0.250.5123468ZCuAl9Fe4ZCuAl10Fe3鋼(淬火) *25023021018016012090ZCuAl10Fe3Mn2鋼(淬火) *2152001801501359575HT200HTl50(120150HBS)滲碳鋼16013011590HTl50 (120150HBS)鋼(調(diào)質(zhì)或正火5. 1 蝸桿傳動的潤滑 由于蝸桿傳動時(shí)的相對滑動速度vs大，效率低，發(fā)熱量大，故潤滑特別重要。若潤滑不良，會進(jìn)一步導(dǎo)致效率顯著降低，并且會帶來劇烈的磨損，甚至出現(xiàn)膠合，故需選擇合理的潤滑油及潤滑方式?；瑒铀俣?2.525工作條件重載重載中載粘度84056033622415011284潤滑方式油池潤滑油池或噴油潤滑用壓力噴油0.7236.5 蝸桿傳動的潤滑、效率和熱平衡計(jì)算蝸桿傳動的效率總效率