傳動蝸桿傳動資料

會計(jì)學(xué)1傳動蝸桿傳動資料蝸桿傳動是傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動和動力的一種傳動機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯(cuò)的夾角可以是任意值，常用的為90。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

1.傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊；

2.工作平穩(wěn)，無噪聲；

3.一定條件下反行程可自鎖。應(yīng)用：中小功率的動力傳動或操縱機(jī)構(gòu)中。一般：分度機(jī)構(gòu)中傳動比可達(dá)1000。缺點(diǎn)：效率較低，相對滑動速度大，摩擦與磨損嚴(yán)重，一般需用貴重的減摩材料（如青銅等），成本高。概述第1頁/共40頁§11－1蝸桿傳動的類型按蝸桿母體形狀分為普通圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動錐蝸桿傳動結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、應(yīng)用廣泛、但承載能力小重合度大、承載能力高、但加工制造成本高嚙合齒數(shù)多、重合度大、承載能力高、傳動平穩(wěn)圓柱蝸桿最為常用，本章介紹圓柱蝸桿一.蝸桿傳動的類型第2頁/共40頁1.阿基米德蝸桿（ZA）3.漸開線蝸桿（ZI）2.法向直廓蝸桿（ZN）

1.按螺旋線的方向和線數(shù)：蝸桿有左右旋、單線和多線之分。普通圓柱蝸桿：2.圓柱蝸桿按刀具加工位置又分為：阿基米德蝸桿（ZA）、法向直廓蝸桿（ZN）、漸開線蝸桿（ZI）、錐面包絡(luò)圓柱蝸桿（ZK），四種。4.錐面包絡(luò)圓柱蝸桿（ZK）γγ普通圓柱蝸桿的齒面可在車床上用直線刀刃的車刀車制。γ第3頁/共40頁§11－2蝸桿傳動的參數(shù)和幾何尺寸圓柱蝸桿在給定平面上的基本齒廓與漸開線齒輪的基本齒廓大致相同。注：四種圓柱蝸桿傳動尺寸和強(qiáng)度相差甚微，以下僅討論阿基米德蝸桿傳動，但設(shè)計(jì)理論和結(jié)論對四種蝸桿都適用。中間平面：通過蝸桿軸線和垂直蝸輪軸線的平面。

齒槽寬和齒厚相等的圓柱稱為蝸桿的分度圓柱（中圓柱）由制造方法可知，阿基米德蝸桿和對應(yīng)蝸輪的嚙合，在中間平面上，相當(dāng)于漸開線齒條和齒輪的嚙合。設(shè)計(jì)蝸桿傳動時(shí)，均取中間平面上的參數(shù)為基準(zhǔn)。第4頁/共40頁1.模數(shù)m和壓力角α

在中間平面上，蝸桿的軸面壓力角、模數(shù)應(yīng)與蝸輪的端面壓力角、模數(shù)對應(yīng)相等，且均為標(biāo)準(zhǔn)值。而蝸桿與蝸輪的嚙合本質(zhì)上相當(dāng)于螺旋齒輪傳動，因此蝸桿和蝸輪的螺旋線旋向應(yīng)相同且兩螺旋角互為余角，即:正確嚙合條件2.蝸桿的分度圓直徑d1和直徑系數(shù)qd1、q、m標(biāo)準(zhǔn)化其常用值見P245表11-2（標(biāo)準(zhǔn)值）加工蝸輪要用與蝸桿同樣參數(shù)和直徑的蝸輪滾刀要減少滾刀數(shù)目、便于刀具標(biāo)準(zhǔn)化定為標(biāo)準(zhǔn)值，并與

有一定的搭配關(guān)系直徑系數(shù)一.圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)極其選擇：第5頁/共40頁第6頁/共40頁但考慮到太大時(shí)，效率增量小而制造較困難，因此，動力傳動中角的一般范圍為：=15～300。3.蝸桿導(dǎo)程角papapzpz故與大小相等、方向相同

d1（或q），,,但蝸桿的剛度和強(qiáng)度越小。蝸桿的直徑系數(shù)和頭數(shù)選定后，分度圓上的導(dǎo)程角也就確定了并滿足：第7頁/共40頁4.蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2和傳動比i：蝸桿頭數(shù)：:實(shí)現(xiàn)大傳動比或要求自鎖2、4要求效率

蝸輪齒數(shù)主要根據(jù)傳動比來確定，太少會根切、傳動平穩(wěn)性差，蝸輪齒數(shù)太多，若m不變時(shí)，d2增大，導(dǎo)致蝸桿長度增大，剛度減小而影響嚙合精度；若d2不變，m減少、齒根彎曲強(qiáng)度就會降低。因此，取。則，一般動力蝸桿傳動的傳動比為：第8頁/共40頁215.齒面間的相對滑動速度：6.中心距（P245表11-2

）v2v1vs傳動比與蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)的推薦值見下表（P244表11-1）傳動比i~57~1514~3029~82蝸桿頭數(shù)z16421蝸輪齒數(shù)z229~3129~6129~6129~82齒數(shù)比：中心距確定后，可按表11-2確定蝸桿和蝸輪的尺寸參數(shù)，并按表匹配第9頁/共40頁二.蝸桿傳動變位的特點(diǎn)蝸桿傳動的變位一般是為了湊中心距或湊傳動比。變位時(shí)，蝸桿相當(dāng)于齒條刀具，為了保持刀具尺寸不變，蝸桿尺寸是不能變的，因此，只能對蝸輪變位。方法是切削時(shí)刀具移位。變位與否的幾種情況有如下關(guān)系：第10頁/共40頁零變位湊中心距的變位湊傳動比的變位幾何計(jì)算公式見P248,250表11-3、11-4變位后：變位后：三.圓柱蝸桿傳動的幾何計(jì)算公式變位后蝸輪的分度圓永遠(yuǎn)與節(jié)圓重合，只是齒頂圓、齒根圓、齒厚發(fā)生了變化。蝸桿的節(jié)圓變了。第11頁/共40頁一.蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及常用材料§11－3普通圓柱蝸桿傳動承載能力計(jì)算失效形式：和齒輪傳動一樣，蝸桿傳動也存在疲勞點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損和斷齒。對于閉式傳動：容易產(chǎn)生膠合失效；

對于開式傳動：極易磨損。

因相對滑動速度VS大，更易膠合和磨損，失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪的輪齒上。因此一般對蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力計(jì)算。第12頁/共40頁材料：蝸桿蝸輪材料組合應(yīng)具有良好的“減摩、耐磨、抗膠合”能力外，還應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。蝸桿20Cr滲碳淬火40Cr、45淬火45調(diào)質(zhì)蝸輪ZCuSn10Pb1ZCuAl10Fe3HT150VS3重要傳動VS4m/sVS2m/s耐磨性好、抗膠合價(jià)格便宜經(jīng)濟(jì)、低速

硬表面蝸桿能充分發(fā)揮材料的潛能，應(yīng)提倡，但必須要有專用磨削設(shè)備。另外，需磨削的蝸桿不能用阿氏蝸桿，因阿氏蝸桿是不能磨削的。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：開式傳動：多發(fā)生磨損和輪齒折斷保證閉式傳動：保證，驗(yàn)算。另外，閉式傳動散熱較困難，還應(yīng)做熱平衡計(jì)算。條件性計(jì)算第13頁/共40頁

蝸桿傳動效率較低，計(jì)算作用力時(shí)要考慮效率，因此，圓周力應(yīng)分別計(jì)算。設(shè)傳動效率為，有：大小二.蝸桿傳動受力分析第14頁/共40頁方向圓周力主動輪：與嚙合點(diǎn)線速度方向相反從動輪：與嚙合點(diǎn)線速度方向相同徑向力：嚙合點(diǎn)指向軸線軸向力：軸向指向工作齒廓側(cè)軸向力亦可視主動輪的螺旋線旋向采用左手或右手定則：左旋齒輪用左手法則右旋齒輪用右手法則彎曲四指為轉(zhuǎn)動方向、大指為方向第15頁/共40頁注意：一對嚙合的蝸桿蝸輪的旋向相同例：力的方向判斷Fa1Ft2Fr2Fr1Ft1Fa2第16頁/共40頁蝸輪接觸疲勞強(qiáng)度彈性系數(shù)，銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿組合時(shí)接觸線長度，mm綜合曲率半徑載荷系數(shù)嚙合面上的法向載荷，N利用赫茲公式、考慮蝸桿傳動特點(diǎn)蝸桿傳動的失效多集中在蝸輪上，因此強(qiáng)度計(jì)算主要針對蝸輪。對閉式蝸桿傳動，主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕或膠合，由于膠合計(jì)算方法不成熟，只能借助接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算來間接保證，因此，對閉式蝸桿傳動只進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算。三.圓柱蝸桿傳動的強(qiáng)度計(jì)算第17頁/共40頁校核式：接觸系數(shù)，查P253圖11-18蝸輪齒面的許用接觸應(yīng)力，查P253表11-6（蝸輪材料的強(qiáng)度極限大于300MPa時(shí)）、11-7（蝸輪材料的強(qiáng)度極限小于300MPa時(shí)）載荷平穩(wěn)是時(shí)：載荷變化較大或有沖擊、振動時(shí)：使用系數(shù)，P253表11-5接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)第18頁/共40頁蝸輪齒形、載荷分布復(fù)雜，只能按斜齒輪的方法計(jì)算得出近似解。由于齒形的原因，通常蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度比接觸強(qiáng)度大得多，所以只是在受強(qiáng)烈沖擊、z2較多（z290）或開式傳動中計(jì)算彎曲強(qiáng)度才有意義。

蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)式：設(shè)計(jì)出a

后，根據(jù)傳動比按表11-2標(biāo)準(zhǔn)化，并確定相應(yīng)的蝸桿、蝸輪參數(shù)。說明第19頁/共40頁設(shè)計(jì)式：校核式：YFa—

蝸輪齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)zv=z2/cos3γ及蝸輪的變位系數(shù)x2查P255圖11-19螺旋角影響系數(shù)，蝸輪許用彎曲應(yīng)力查P256表11-8然后從表11-2中查出相應(yīng)的參數(shù)第20頁/共40頁四.蝸桿的剛度計(jì)算I：為蝸桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩五.蝸桿傳動精度等級的選用和齒輪一樣，國家標(biāo)準(zhǔn)將精度等級分為12級。1級精度最高，12級精度最低，常用的是6～9級。6級精度用于中等精度機(jī)床的分度機(jī)構(gòu)，7、8級精度用于一般機(jī)械中的中速動力傳動，9級精度用于要求不高的低速傳動，蝸桿受力后產(chǎn)生過大的變形，會造成輪齒上的載荷集中，影響蝸桿與蝸輪的正確嚙合。校核蝸桿剛度時(shí)，把蝸桿當(dāng)做軸段計(jì)算。第21頁/共40頁結(jié)論§11－5效率、潤滑及熱平衡計(jì)算一.蝸桿傳動的效率蝸桿傳動的總效率為：蝸桿傳動的功率損失嚙合損失軸承中的摩擦損耗攪油損失①

在一定范圍內(nèi)，蝸桿傳動效率隨著γ增大而增大

②

當(dāng)γ小于當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸輪主動時(shí)會出現(xiàn)自鎖，在這種情況下，蝸桿主動時(shí)的效率低于50%。的估值

12340.70.80.850.9第22頁/共40頁二.蝸桿傳動的潤滑潤滑良好與否對蝸桿傳動影響很大。相對速度高，采用壓力噴油潤滑。潤滑油的粘度的選擇主要由載荷類型考慮（見表11-21）。潤滑油：供油方式：與速度有關(guān)（見表11-21）。相對滑動速度時(shí)，采用油池潤滑。蝸桿線速度時(shí)，蝸桿上置由蝸輪帶油潤滑。潤滑油量：蝸桿下置時(shí)，浸油深度為蝸桿的一個(gè)齒高。蝸桿上置時(shí)，浸油深度約為蝸輪外徑的1/3。vs小時(shí)，蝸桿下置有利于潤滑

蝸桿下置蝸桿上置避免過大的攪油損失第23頁/共40頁目的控制油溫，防止膠合

三.蝸桿傳動的熱平衡計(jì)算原理單位時(shí)間內(nèi)因摩擦產(chǎn)生的熱量應(yīng)小于或等于相同時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去得熱量。功率損耗為：則產(chǎn)生的熱量為：散發(fā)到周圍空氣中的熱量為：—散熱系數(shù)，據(jù)周圍的通風(fēng)條件，一般?。篜1—蝸桿傳遞的功率Kw?！偷墓ぷ鳒囟龋话阆拗圃?0~70°C，最高不超過80°C。S—散熱面積，m2，指箱體外壁與空氣接觸而壁被油飛濺到的箱殼的面積。對于箱體上的散熱片，其面積只按50%計(jì)算。ta——環(huán)境溫度常溫可取20度第24頁/共40頁熱平衡條件或散熱條件不足時(shí)采取的措施：增加散熱面積S增大散熱系數(shù)dc)加散熱片第25頁/共40頁設(shè)計(jì)步驟選擇材料強(qiáng)度計(jì)算熱平衡計(jì)算校核滑動速度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第26頁/共40頁§11－6圓柱蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蝸桿通常與軸做成一體（這也是蝸桿常用中碳鋼的原因）。蝸桿的結(jié)構(gòu)時(shí)可將軸與蝸桿分開制造z1=1或2時(shí)：b1≥(11+0.06z2)mz1=4時(shí):b1≥(12.5+0.09z2)m第27頁/共40頁蝸輪的結(jié)構(gòu)齒圈式：這種結(jié)構(gòu)由青銅齒圈及鑄鐵輪芯組成。齒圈與輪芯多用H7/r6配合，并加裝4~6個(gè)緊定螺釘，以增強(qiáng)連接可靠性。螺釘直徑取1.2~1.5m,m為蝸輪的模數(shù)。這種結(jié)構(gòu)多用于尺寸不太大或工作溫度變化較小的地方，以免熱脹冷縮影響配合的質(zhì)量。螺栓連接式：可用普通螺栓連接，或用鉸制孔用螺栓連接，螺栓的尺寸和數(shù)目可參考蝸輪的結(jié)構(gòu)尺寸取定，然后做適當(dāng)?shù)男：?。這種結(jié)構(gòu)裝拆比較方便，多用于尺寸較大或容易磨損的蝸輪。第28頁/共40頁整體澆鑄式：主要用于鑄鐵蝸輪或尺寸很小的青銅蝸輪。拼鑄式：這是在鑄鐵輪芯上加鑄青銅齒圈，然后切齒。只用于成批制造的蝸輪。第29頁/共40頁ⅢⅠⅡ例題分析在圖示傳動系統(tǒng)中，件1、5為蝸桿，件2、6為蝸輪，件3、4為斜齒輪，件7、8為錐齒輪。已知蝸桿1為主動，要求輸出輪8的回轉(zhuǎn)方向如圖示。試確定：1）各軸的回轉(zhuǎn)方向（畫在圖上）；2）考慮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸上所受軸向力能抵消一部分，定出各輪的螺旋線方向（畫在圖上）；3）畫出各輪的軸向力的方向，并畫出輪4所受的力。解：1.如圖所示

2.如圖所示

3.如圖所示第30頁/共40頁ⅠⅡⅢⅣnⅣFa7Fa6Ft5nⅢnⅡnⅠFt6Fa5Fa4Fa3Fa2Ft1n1Ft2Fa1

3.如圖所示齒輪四：Ft4Fr4Fa4第31頁/共40頁1.蝸桿傳動有哪些特點(diǎn)？對蝸桿蝸輪副的材料組合有哪些要求？2.同樣是嚙合傳動。齒輪傳動的傳動比公式i=Z2/Z1=d2/d1和中心距公式a=m（z1+z2）/2是否適合蝸桿傳動？為什么？3.試證明反行程自鎖的蝸桿傳動蝸桿主動時(shí)其嚙合效率50%。4.對于動力傳動，一般是盡可能不用單頭蝸桿，其理由何在？5.和齒輪傳動一樣，蝸桿傳動的模數(shù)也是標(biāo)準(zhǔn)的。那么,國家為什么要將蝸桿的分度直徑也標(biāo)準(zhǔn)化呢？6.在什么情況下要對蝸