蝸輪蝸桿傳動(dòng)概要課件

機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.1蝸桿傳動(dòng)的組成和特點(diǎn)5.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)5.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇5.4蝸桿傳動(dòng)的效率與熱平衡計(jì)算第五章蝸桿傳動(dòng)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.1蝸桿傳動(dòng)的組成和特點(diǎn)第五章蝸桿傳動(dòng)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

1、蝸桿傳動(dòng)的組成蝸桿傳動(dòng)用來傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，一般兩軸交角為90°。蝸桿傳動(dòng)由蝸桿與蝸輪組成。一般蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)，具有自鎖性，作減速運(yùn)動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)廣泛應(yīng)用與各種機(jī)械和儀器設(shè)備之中。5.1蝸桿傳動(dòng)的組成和特點(diǎn)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)1、蝸桿傳動(dòng)的組成5.1蝸桿傳動(dòng)的組機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

◆蝸桿和蝸輪：分左旋和右旋——用右手定則判斷?！粑仐U和蝸輪轉(zhuǎn)向關(guān)系：左旋伸左手，右旋伸右手，半握拳,四指順著蝸桿回轉(zhuǎn)方向,與大拇指指向相反方向即為蝸輪上節(jié)點(diǎn)速度方向——左右手定則。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)◆蝸桿和蝸輪：分左旋和右旋——用右手定則機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

2、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)

(1)傳動(dòng)平穩(wěn)傳動(dòng)連續(xù)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。

(2)傳動(dòng)比大傳動(dòng)比i＝5～80。分度傳動(dòng)時(shí)i可達(dá)1000，與齒輪傳動(dòng)相比則結(jié)構(gòu)緊湊。

(3)具有自鎖性即蝸桿能帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿。

(4)傳動(dòng)效率低齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度大，一般只有0.7～0.8。具有自鎖功能的蝸桿機(jī)構(gòu)，效率則一般不大于0.5。

(5)制造成本高蝸輪齒圈常用貴重的銅合金制造，成本較高。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)規(guī)定通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間平面。

5.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)規(guī)定通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

1.模數(shù)和壓力角

在中間平面平面內(nèi)，蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。中間平面內(nèi)的參數(shù)均是標(biāo)準(zhǔn)值。蝸桿軸向模數(shù)mx1和軸向壓力角x1

；蝸輪端面模數(shù)mt2和端面壓力角t22．蝸桿頭數(shù)z1，蝸輪齒數(shù)z2

蝸桿頭數(shù)z1一般取1、2、4。頭數(shù)z1增大，可以提高傳動(dòng)效率，但加工制造難度增加。

3．傳動(dòng)比蝸輪齒數(shù)與蝸桿頭數(shù)的比值。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)1.模數(shù)和壓力角2．蝸桿頭數(shù)z1，蝸機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

4．蝸桿導(dǎo)程角γ

導(dǎo)程角小時(shí)傳動(dòng)效率低，但可實(shí)現(xiàn)自鎖；導(dǎo)程角大時(shí)傳動(dòng)效率高，但蝸桿加工難度大。一般導(dǎo)程角γ=3.5°～27°.機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4．蝸桿導(dǎo)程角γ機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5．蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q加工蝸輪時(shí)，用的是與蝸桿具有相同尺寸的滾刀,滾刀直徑:

因此，即使加工同一模數(shù)的蝸輪，也需配備很多直徑的滾刀，這很不經(jīng)濟(jì)。為限制滾刀的數(shù)量，把z1/tanγ規(guī)定成標(biāo)準(zhǔn)值，并把這個(gè)比值稱為蝸桿直徑系數(shù)，用q表示。

模數(shù)一定時(shí)，q值增大則蝸桿的直徑d1=m.q增大、剛度提高。因此，為保證蝸桿有足夠的剛度，小模數(shù)蝸桿的q值一般較大。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5．蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q因機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇

一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1、失效形式由于材料和結(jié)構(gòu)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。蝸輪傳動(dòng)其主要失效形式是蝸輪齒面的膠合、點(diǎn)蝕和磨損。

2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)，通常按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再進(jìn)行蝸桿傳動(dòng)熱平衡計(jì)算。如果是沖擊載荷，還要校核齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇一、蝸機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2、蝸桿、蝸輪的材料選擇有足夠的強(qiáng)度和良好的減摩、耐磨和抗膠合的能力。實(shí)踐表明，較理想的蝸桿副材料是：青銅蝸輪齒圈匹配淬硬磨削的鋼制蝸桿。（1）蝸桿材料一般蝸桿:45鋼、40Cr等，經(jīng)表面淬火或調(diào)質(zhì)處理。高速重載:20Cr、20CrMnTi等，經(jīng)滲碳淬火和磨削。（2）蝸輪材料錫青銅：ZCuSnl0Pl等，性能最好，但價(jià)格較高,常用于vs≥3m/s的重要傳動(dòng)；鋁鐵青銅：ZCuAl10Fe3,價(jià)格便宜,但性能不如錫青銅一般用于vs≤6m/s的傳動(dòng)；灰鑄鐵：HT200等，用于vs≤2m／s的不重要場(chǎng)合。

機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2、蝸桿、蝸輪的材料選擇機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

由于蝸桿傳動(dòng)相對(duì)滑動(dòng)速度大,發(fā)熱量大,若不及時(shí)散熱,則會(huì)導(dǎo)致潤滑不良而使輪齒磨損加劇,甚至產(chǎn)生膠合,因此,對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算。

蝸桿傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能所消耗的功率Ps為:

Ps=1000(1-η)P1W

P1——蝸桿的輸入功率，KW;

η——蝸桿傳動(dòng)的效率.

5.4蝸桿傳動(dòng)的效率與熱平衡計(jì)算機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)由于蝸桿傳動(dòng)相對(duì)滑動(dòng)速度大,發(fā)熱量大,機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

經(jīng)箱體散發(fā)熱量的相當(dāng)功率Pc為:

Pc=ks.A(t1-t0)

ks——散熱系數(shù)，一般取10～17，通風(fēng)良好取大值；

A——箱體散熱面積，m2;t1

——潤滑油的工作溫度，通常允許油溫[t1]=60～70℃,最高不超過80℃。

t0——周圍空氣溫度，常溫情況下可取20℃。

機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)經(jīng)箱體散發(fā)熱量的相當(dāng)功率Pc為:機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

達(dá)到平衡時(shí),Ps=Pc,因此可得到熱平衡時(shí)潤滑油的工作溫度t1的計(jì)算公式:

◆散熱措施如果潤滑油的工作溫度超過許用值,則可采用下述冷卻措施:(1)增加散熱面積。合理設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu),在箱體上鑄出或焊上散熱片。

(2)提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。在蝸桿軸上裝置風(fēng)扇,或在箱體池內(nèi)裝設(shè)蛇形冷卻水管,或用循環(huán)油冷卻機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)達(dá)到平衡時(shí),Ps=Pc,因此可得到機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)蝸桿傳動(dòng)的散熱方法機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)蝸桿傳動(dòng)的散熱方法機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.1蝸桿傳動(dòng)的組成和特點(diǎn)5.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)5.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇5.4蝸桿傳動(dòng)的效率與熱平衡計(jì)算第五章蝸桿傳動(dòng)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.1蝸桿傳動(dòng)的組成和特點(diǎn)第五章蝸桿傳動(dòng)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

1、蝸桿傳動(dòng)的組成蝸桿傳動(dòng)用來傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，一般兩軸交角為90°。蝸桿傳動(dòng)由蝸桿與蝸輪組成。一般蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)，具有自鎖性，作減速運(yùn)動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)廣泛應(yīng)用與各種機(jī)械和儀器設(shè)備之中。5.1蝸桿傳動(dòng)的組成和特點(diǎn)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)1、蝸桿傳動(dòng)的組成5.1蝸桿傳動(dòng)的組機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

◆蝸桿和蝸輪：分左旋和右旋——用右手定則判斷?！粑仐U和蝸輪轉(zhuǎn)向關(guān)系：左旋伸左手，右旋伸右手，半握拳,四指順著蝸桿回轉(zhuǎn)方向,與大拇指指向相反方向即為蝸輪上節(jié)點(diǎn)速度方向——左右手定則。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)◆蝸桿和蝸輪：分左旋和右旋——用右手定則機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

2、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)

(1)傳動(dòng)平穩(wěn)傳動(dòng)連續(xù)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。

(2)傳動(dòng)比大傳動(dòng)比i＝5～80。分度傳動(dòng)時(shí)i可達(dá)1000，與齒輪傳動(dòng)相比則結(jié)構(gòu)緊湊。

(3)具有自鎖性即蝸桿能帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿。

(4)傳動(dòng)效率低齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度大，一般只有0.7～0.8。具有自鎖功能的蝸桿機(jī)構(gòu)，效率則一般不大于0.5。

(5)制造成本高蝸輪齒圈常用貴重的銅合金制造，成本較高。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)規(guī)定通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間平面。

5.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)規(guī)定通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

1.模數(shù)和壓力角

在中間平面平面內(nèi)，蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。中間平面內(nèi)的參數(shù)均是標(biāo)準(zhǔn)值。蝸桿軸向模數(shù)mx1和軸向壓力角x1

；蝸輪端面模數(shù)mt2和端面壓力角t22．蝸桿頭數(shù)z1，蝸輪齒數(shù)z2

蝸桿頭數(shù)z1一般取1、2、4。頭數(shù)z1增大，可以提高傳動(dòng)效率，但加工制造難度增加。

3．傳動(dòng)比蝸輪齒數(shù)與蝸桿頭數(shù)的比值。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)1.模數(shù)和壓力角2．蝸桿頭數(shù)z1，蝸機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

4．蝸桿導(dǎo)程角γ

導(dǎo)程角小時(shí)傳動(dòng)效率低，但可實(shí)現(xiàn)自鎖；導(dǎo)程角大時(shí)傳動(dòng)效率高，但蝸桿加工難度大。一般導(dǎo)程角γ=3.5°～27°.機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4．蝸桿導(dǎo)程角γ機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5．蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q加工蝸輪時(shí)，用的是與蝸桿具有相同尺寸的滾刀,滾刀直徑:

因此，即使加工同一模數(shù)的蝸輪，也需配備很多直徑的滾刀，這很不經(jīng)濟(jì)。為限制滾刀的數(shù)量，把z1/tanγ規(guī)定成標(biāo)準(zhǔn)值，并把這個(gè)比值稱為蝸桿直徑系數(shù)，用q表示。

模數(shù)一定時(shí)，q值增大則蝸桿的直徑d1=m.q增大、剛度提高。因此，為保證蝸桿有足夠的剛度，小模數(shù)蝸桿的q值一般較大。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5．蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q因機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇

一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

1、失效形式由于材料和結(jié)構(gòu)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。蝸輪傳動(dòng)其主要失效形式是蝸輪齒面的膠合、點(diǎn)蝕和磨損。

2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)，通常按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再進(jìn)行蝸桿傳動(dòng)熱平衡計(jì)算。如果是沖擊載荷，還要校核齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇一、蝸機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2、蝸桿、蝸輪的材料選擇有足夠的強(qiáng)度和良好的減摩、耐磨和抗膠合的能力。實(shí)踐表明，較理想的蝸桿副材料是：青銅蝸輪齒圈匹配淬硬磨削的鋼制蝸桿。（1）蝸桿材料一般蝸桿:45鋼、40Cr等，經(jīng)表面淬火或調(diào)質(zhì)處理。高速重載:20Cr、20CrMnTi等，經(jīng)滲碳淬火和磨削。（2）蝸輪材料錫青銅：ZCuSnl0Pl等，性能最好，但價(jià)格較高,常用于vs≥3m/s的重要傳動(dòng)；鋁鐵青銅：ZCuAl10Fe3,價(jià)格便宜,但性能不如錫青銅一般用于vs≤6m/s的傳動(dòng)；灰鑄鐵：HT200等，用于vs≤2m／s的不重要場(chǎng)合。

機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2、蝸桿、蝸輪的材料選擇機(jī)械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

由于蝸桿傳動(dòng)相對(duì)滑動(dòng)速度大,發(fā)熱量大,若不及時(shí)散熱,則會(huì)導(dǎo)致潤滑不良而使輪齒磨損加劇,甚至產(chǎn)生膠合,因此,對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算。

蝸桿傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱能所消耗的功率Ps為:

Ps=1000(1-η)P1W

P1——蝸桿