第12章蝸桿傳動

一、特點：1.蝸桿傳動的組成：蝸桿、蝸輪和機架。2.用途：用于傳遞交錯軸之間的回轉(zhuǎn)運動和動力，通常兩周的交錯角為900.3.傳動中一般蝸桿為主動，蝸輪為從動。4.優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪音較小、能得到很大的傳動比：在分度機構(gòu)中傳動比ｉ可達1000；在動力傳動中通常ｉ=8-80.

缺點：傳動效率較低，為了減摩耐磨，蝸輪齒圈常用青銅制造，成本較高。第十二章蝸桿傳動p.189§12-1蝸桿傳動的特點和類型二、蝸桿傳動的類型:按圓柱蝸桿蝸傳動桿的形環(huán)面蝸桿傳動狀錐蝸桿傳動阿基米德蝸桿傳動(ＺＡ)漸開線蝸桿傳動(ＺＩ)法向直廓蝸桿傳動(ＺＮ)錐面包絡(luò)蝸桿傳動(ＺC)阿基米德蝸桿傳動（ＺＡ）：車刀切削刃夾角2=400，在包含軸線的截面內(nèi)為側(cè)邊為直線的齒條，在垂直于蝸桿軸線的截面內(nèi)阿基米德螺旋線。漸開線蝸桿傳動（ＺＩ）：在垂直于蝸桿軸線的截面內(nèi)為漸開線，可用滾刀銑切，適用成批產(chǎn)。法向直廓蝸桿傳動(ＺＮ)圓柱蝸桿傳動(螺旋面形狀)精度：對于一般傳動常用7級（蝸桿圓周速度v1＜7.5m/s）、8級（v1＜3m/s）、9級精度（v1＜1.5m/s）導(dǎo)程角→輪齒方向與端面的夾角螺旋角β→輪齒方向與軸線的夾角

1.外形:蝸桿→短螺桿

蝸輪→特殊的斜齒輪→螺母的一部分2.具有螺旋傳動的特點:自鎖條件:≤ρ′(當量摩擦角)效率計算:展開:(二)蝸桿的形成§10-2

圓柱蝸桿傳動的幾何參數(shù)及尺寸計算

一主要參數(shù)

1.模數(shù)m和壓力角α：

中間平面：過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面設(shè)計計算都以中間平面參數(shù)和幾何關(guān)系為準。

正確嚙合條件:

1.模數(shù)和壓力角（1）ｍa1(軸向）＝ｍt2（端面）=ｍ2.αa1＝αt2＝α=200（ZA為軸向，ZI為法向壓力角為標準值）

3.在兩軸交角∑＝90°時，蝸桿分度圓上導(dǎo)程角γ應(yīng)等于蝸輪分度圓柱上螺旋角β，且旋向相同。γ

=β①傳動比i:i=n1/n2=Z2/Z1≠d2/d1（d1=mq）②Z1=1,2,4┌Z1=1└Z1=2、4③Z2=i·Z1Z1、Z2→查表12-2（蝸桿頭數(shù)Z1與蝸輪齒數(shù)Z2的薦用值）P192Z2少→Z2多→結(jié)構(gòu)過大→蝸桿長度增長，剛度↓→Z2≤80→效率高,加工難度大→自鎖性好,效率低2.傳動比i,蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2根切：Z2＜26作業(yè)：12-1P.192切制蝸桿的刀具其直徑和齒形參數(shù)（m、Z、γ）必與相應(yīng)的蝸桿相同∴蝸桿分度直徑d1要標準化（見表12-1）?！?/p>

＝Z1Px/πd1=Ｚ1ｍ／ｄ1＝Z1/q(12-2)

→直徑系數(shù)q=d1/m(P192)圖12-5為減少滾刀的規(guī)格數(shù)量→ｄ1定為標準值→ｄ1與ｍ搭配，查表12-1（圓柱蝸桿的基本尺寸和參數(shù)）（p191）4.齒面間滑動速度Vs:ｄ2＝ｍＺ2ｄ1=m·q

≠

ｍ·Ｚ1

V1V2VsV1：蝸桿的園周速度m/s，V2：蝸輪的園周速度3.蝸桿直徑系數(shù)q和導(dǎo)程角γ：蝸桿傳動在節(jié)點C處嚙合，齒廓之間有相對滑動，滑動速度Vs沿蝸桿螺旋線方向。圖12-5蝸桿導(dǎo)程(二)幾何尺寸計算

→表(12-3)p.193分度圓直徑：d1=mqd2=mZ2

齒頂高：ha=m齒根高：hf=1.2m齒頂圓直徑(喉圓直徑）：da1=m（q+2)da2=m（Z+2)齒根圓直徑：df1=m（q-2.4）df2=m（Z-2.4）軸向齒距（端面齒距）：Pa1=Pt2=Px=π

m徑向間隙：C*=0.2mm;＝0.5(ｄ1＋ｄ2)＝0.5m(q+Z2)≠0.5ｍ(Ｚ1＋Ｚ2)

5.中心距

當蝸桿節(jié)圓與分度重合時稱為標準傳動，其中心距的計算公式：

1.失效形式:2.部位:閉式開式膠合、點蝕、磨損蝸輪輪齒上(結(jié)構(gòu)、材料)(一)蝸桿傳動的失效形式p.186↑↑蝸輪→非錫青銅、錫青銅(二)蝸桿、蝸輪的材料(三)蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)§10-3蝸桿傳動的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)(二)蝸桿、蝸輪的材料

P.186倒61.對材料的要求：2.蝸桿的材料→最好→淬火鋼(低碳鋼→滲碳淬火;中碳鋼→表面淬火)（高速重載）其余→調(diào)質(zhì)鋼（一般蝸桿）→低速、人力傳動、鑄鐵蝸輪減摩、耐磨、抗膠合高的強度及光潔度、足夠的剛度

3.蝸輪的材料→p.187最好→錫青銅→┌ZCuSn10p1(10-1)(高速）└ZCuSn5PbZn5(5-5-5)（vs≤12m/s）其余→鋁青銅vs≤6m/s）、灰鑄鐵、尼龍減摩、抗膠合、抗點蝕碳素鋼、合金鋼

p.186倒4蝸桿的結(jié)構(gòu)→通常為整體式Z=1，2時L=（11+0.06Z2）Z=4時，L=（12.5+0.09Z2)蝸輪的結(jié)構(gòu)→通常為組合式（蝸輪頂圓直徑de2≤da2+2m）da2=m（Z2+2）整體式齒圈式螺栓聯(lián)接式拚鑄式整體式齒圈式（過盈連接）螺栓聯(lián)接式（4-8個螺釘）拚鑄式（在鋳鐵芯上澆注青銅）(三)

蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)

P.187蝸桿三個分力：Fr1,Ft1,Fa1蝸輪三個分力：Fr2,Ft2,Fa21.蝸桿、蝸輪旋向→相同2.作用力的大小(將Fn分解)講§12-4蝸桿傳動的受力分析P.188右Fr1Fr2Fr1Fr2Ft2Fa1Ft1Fa2Ft1Fa1Ft2Fa2右

作業(yè):12－3)P.192改動:(2)各輪軸向力的方向→各輪作用力的方向。12－6)4.蝸輪的轉(zhuǎn)向→與Fa1反向3.作用力的方向(示意圖）二.蝸輪齒面接觸強度計算不講§12-5圓柱蝸桿傳動的強度計算:P.188∵主要失效形式:膠合、磨損、點蝕∴→仿斜齒輪→強度計算→齒面接觸強度計算1.計算齒面接觸強度（點蝕）(當沖擊大、脆性材料.開式→(才折斷)→彎曲強度)

2.只計算蝸輪的強度

3.考慮膠合→熱平衡計算強度計算依據(jù):閉式→蝸輪錫青銅→點蝕非錫青銅→膠合開式傳動→磨損

(一)蝸輪齒面平疲勞接觸強度計算P.196[σＨ]－許用接觸應(yīng)力MpaP197蝸輪┌錫青銅(點蝕)→接觸強度計算→表(12-4)└非錫青銅(膠合)→條件性計算→表(12-5)校核公式Mpa(12-8)設(shè)計公式mm3(12-9)KA=1.1～1.4－使用系數(shù);d1－蝸桿分度圓直徑mma－中心距mm;ZE－材料綜合彈性系數(shù)，鋼與錫青銅ZE=150T2－蝸輪上的轉(zhuǎn)矩NmmZP—接觸系數(shù)，查圖12-11P196一般d1/a=0.3-0.5，取小值。二，蝸桿齒根彎曲疲勞強度計算：一般參照斜齒圓柱齒輪作近似計算。(二)蝸桿傳動的潤滑(三)蝸桿傳動的熱平衡計算§10-6圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑

和熱平衡計算∵VS大→摩擦、磨損大→發(fā)熱大、效率低η1－嚙合效率η2、η3－軸承及攪油效率;γ－導(dǎo)程角;(12-10)－當量摩擦系數(shù)估計蝸桿傳動的總效率時，可由表12-8查取P201－當量摩擦角→表(12-7)p.200(一)蝸桿傳動的效率:p.1901.蝸桿傳動的效率:當γ≤ρ′→自鎖→η≤50※當振動大時→摩擦自鎖不可靠→另加制動裝置(二)蝸桿傳動的潤滑P.191蝸桿傳動的潤滑值得注意，潤滑不良，效率顯著降低，會使輪齒早期膠合或磨損。油池潤滑:Vs≤5～10m/s采用渦桿下置式，渦桿帶油潤滑。當渦桿速度V1＞4m/s→上置式，減小攪油損失。噴油潤滑:Vs＞10～15m/s。例12-2p.189(三)蝸桿傳動的熱平衡計算:p.201∵Vs大→效率低、發(fā)熱大→要求散熱及時,否則磨損↑→膠合→熱平衡計算在閉式傳動中，熱量通過箱殼散逸，要求箱體內(nèi)的油溫t（0C）和周圍空氣溫度t0（0C）之差不超過允許值：式中：△t—溫度差△t=（t0-t1）P1—蝸桿傳動功率，Kw—傳動效率，

αt—表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，一般取10-17W/（m2.0C）A—散熱面積，箱壁內(nèi)被油飛濺到的箱殼面積。

△t—一般為60-700C.

(12-14)1.計算公式:

(1)增大散熱面積Ａ(2)提高散熱系數(shù)αt：2.改善散熱措施:軸上裝風(fēng)扇、裝蛇形冷卻管、循環(huán)油冷卻圖12-11小結(jié)：1.蝸桿傳動的特點：i很大，一般i=7～80,分度ｉ＝500；平穩(wěn)；緊湊；可自鎖Ｖs大→效率低,發(fā)熱大→貴重金屬→價高2.參數(shù)計算:中間平面m、→標準ｄ1＝ｍ·Ｚ1／tgγ≠m·Z1i=Z2/Z