第11章蝸桿傳動(dòng)

第十一章蝸桿傳動(dòng)一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)①結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大動(dòng)力傳動(dòng)：i＝5~80分度機(jī)構(gòu)：i可達(dá)300傳遞運(yùn)動(dòng)：i可達(dá)1000②傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪音蝸桿上的輪齒是連續(xù)的螺旋齒，是逐漸進(jìn)入和退出嚙合

③具有自鎖性能螺旋線升角小于當(dāng)量摩擦角④摩擦損失大，傳動(dòng)效率低相對(duì)滑動(dòng)速度大二、蝸桿傳動(dòng)的類型1、按蝸桿的形狀分圓柱蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)2、圓柱蝸桿傳動(dòng)①普通圓柱蝸桿傳動(dòng)阿基米德蝸桿漸開線蝸桿法向直廓蝸桿錐面包絡(luò)蝸桿②圓弧齒圓柱蝸桿三、普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)中間平面：通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面1、主要參數(shù)及選擇

模數(shù)m和壓力角

m

a1＝m

t2＝m，

a1＝

t2＝

＝200

蝸桿直徑系數(shù)qq＝d1／m

蝸桿頭數(shù)z1z1多，加工困難z1少，傳動(dòng)效率低傳遞運(yùn)動(dòng)，且傳動(dòng)比較大時(shí)，z1取小值傳遞運(yùn)動(dòng)，且傳動(dòng)比不大時(shí)，z1取大值

蝸桿升角

傳動(dòng)比id1pz如何選擇z2z2越大，m越小，使輪齒的彎曲強(qiáng)度降低m不變，則蝸輪直徑d2增大，加大了蝸桿的支承長(zhǎng)度，使蝸桿的剛度下降

標(biāo)準(zhǔn)中心距a2、變位的特點(diǎn)

只能對(duì)蝸輪進(jìn)行變位，有兩種變位情況：①蝸輪齒數(shù)不變（z2＝z2），改變中心距（a

≠a）②中心距保持不變（a

＝a），改變蝸輪齒數(shù)（z2≠z2）四、蝸桿傳動(dòng)的受力分析1、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式：主要是齒面膠合其次是點(diǎn)蝕和磨損失效主要發(fā)生在蝸輪輪齒面上為什么？蝸桿材料的強(qiáng)度比蝸輪高蝸桿齒是連續(xù)齒設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:①閉式傳動(dòng)，按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，進(jìn)行熱平衡計(jì)算；②開式傳動(dòng)或z2＞80的閉式傳動(dòng)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。2、常用材料對(duì)材料的要求：有足夠的強(qiáng)度；良好的耐磨性和抗膠合的性能；蝸桿硬而光，蝸輪軟而耐磨。蝸桿：低速中載用45、40號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為220～300HBS；高速重載用20Cr、15Cr滲碳淬火，或者40、45號(hào)鋼或40Cr淬火，硬度為40～55HRC。蝸輪

vs3m/s的重要傳動(dòng)，用ZCuSn10Pl、ZCuSn5Pb5Zn5，(錫青銅)；

vs4m/s的傳動(dòng)，用ZCuAl10Fe3，(鋁青銅)；

vs2m/s的傳動(dòng)，用HT150、HT200，鑄鐵。3、受力分析軸向力方向的判斷用左（右）手定則五、蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算1、蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度只對(duì)蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力計(jì)算為什么？材料：蝸輪的強(qiáng)度低結(jié)構(gòu)：蝸桿的齒寬大b2—蝸輪的輪齒弧長(zhǎng)

—為蝸輪齒寬角mn—法面模數(shù)，mn＝mcos

Yε—重合度系數(shù)，Yε＝0.667Yβ—螺旋角影響系數(shù)，Yβ＝1－（／1400）YFa2—齒形系數(shù)，按ZV2及x查圖11—19YSa2—應(yīng)力校正系數(shù)，在[

F]中考慮[

F]—許用彎曲應(yīng)力，[

F]＝[

F]KFN[

F]—基本許用應(yīng)力，查表11—8KFN—壽命系數(shù)N—應(yīng)力循環(huán)系數(shù)，N＝60jn2Lhn2—蝸輪的轉(zhuǎn)速Lh—工作壽命j

—蝸輪輪齒每轉(zhuǎn)的嚙合次數(shù)驗(yàn)算式：設(shè)計(jì)式：算后查表11—2選參數(shù)2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度K—載荷系數(shù)，K=KAKKVKA—使用系數(shù)，查表11—5KV—?jiǎng)虞d系數(shù)K—齒向載荷分布系數(shù)Fn—嚙合面上的法向載荷L0—接觸線長(zhǎng)—接觸齒廊綜合曲率半徑ZE—彈性影響系數(shù)驗(yàn)算式：設(shè)計(jì)式：Z—接觸系數(shù)，查圖11—14[σH]—許用接觸應(yīng)力σB≥300MPa的鑄鐵或高強(qiáng)度青銅蝸輪，查表11—6；σB＜300MPa的錫青銅蝸輪，查表11—7取[σH]＇，再計(jì)算[σH]＝[σH]KHN3、蝸桿剛度計(jì)算E—蝸桿材料的彈性模量I—蝸桿危險(xiǎn)剖面的慣性矩L—蝸桿支點(diǎn)間的跨距，初算取L＝0.9d2[y]—蝸桿許用最大撓度，[y]＝d1／1000六、圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、主要參數(shù)及選擇①特點(diǎn)效率高，＝0.95以上；承載能力高，比普通蝸桿高50～60%；體積小，結(jié)構(gòu)緊湊；有利于潤(rùn)滑油膜的形成；中心距難以調(diào)整，對(duì)中心距誤差的敏感性強(qiáng)。②主要參數(shù)齒形角0

0＝200～400齒廓圓弧半徑

小承載能力會(huì)產(chǎn)生干涉一般z1＝1、2，＝5mz1＝3，＝5.3mz1＝4，＝5.5m

變位系數(shù)x2為了油膜的形成、足夠的接觸面積、避免根切，應(yīng)取xmin≥0.5；轉(zhuǎn)速高，可以取較大的x2；為了避免齒頂變尖，應(yīng)取xmin≤1.5一般z1＞2，x2＝0.7～1.2z1≤2，x2＝1～1.52、強(qiáng)度計(jì)算①失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效形式：膠合、磨損、點(diǎn)蝕設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度②校核接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)式中：SHmin—最小安全系數(shù)，查表11—12σH—蝸輪齒面接觸應(yīng)力Zm—系數(shù)bm2—蝸輪平均齒寬，bm2≈0.45（d1+6m）Yz—蝸桿齒的齒形系數(shù)，查表11—13σHlim—齒面接觸疲勞極限，σlim＝K0fhfnfwK0—配對(duì)材料系數(shù)，查表11—14fh—壽命系數(shù)，查表11—15fn—速度系數(shù)，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，查表11—16fw——載荷系數(shù)，當(dāng)載荷平穩(wěn)時(shí)，fw＝1③校核彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)式中：CFlim—蝸輪齒根應(yīng)力極限，查表11—17CFmax—蝸輪齒根最大應(yīng)力系數(shù)Ft2max—蝸輪平均圓上最大圓周力—蝸輪齒弧長(zhǎng)，b2:弦長(zhǎng)錫青銅齒圈銅鋁合金齒圈mn—法向模數(shù)七、效率、潤(rùn)滑、熱平衡計(jì)算1、蝸桿傳動(dòng)的效率蝸桿傳動(dòng)的效率：η＝η1η2η3η2—攪油損耗的效率

η3—軸承效率η2η3＝0.95～0.96η1—蝸桿傳動(dòng)嚙合效率

γ

—普通圓柱蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角v—當(dāng)量摩擦角，查表11—18、11—19頭數(shù)z11246效率η0.70.80.90.952、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑潤(rùn)滑不良，效率將顯著降低，并帶來劇烈的磨損和膠合破壞加抗膠合能力強(qiáng)的添加劑3、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算

損失的功率都變成熱量箱體散熱面積小油溫不斷升高摩擦損失產(chǎn)生的熱量：φ1＝1000P（1－η）通過箱體散發(fā)的熱量：φ2＝αdS（t0－ta）由φ1＝φ2得αd—箱體散熱系數(shù)S—散熱面積t0—油的工作時(shí)溫度ta—周圍空氣的溫度P—蝸桿傳遞的功率在t0＞80℃時(shí)，應(yīng)采取的散熱措施有：增加散熱片以增大散熱面積傳動(dòng)箱內(nèi)加裝循環(huán)冷卻管路在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇以加速空氣流通摩擦損失產(chǎn)生的熱量：φ1＝1000(P－△PF)(1－η)△PF風(fēng)扇消耗功率通過箱體散發(fā)的熱量：φ2＝(α’d