蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座

蝸桿傳動(dòng)用于傳遞空間交織兩軸之間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，交織角普通為90°?！?-1蝸桿傳動(dòng)概述1、傳動(dòng)比大，普通i=10~80，最大可達(dá)1000；2、傳動(dòng)平穩(wěn)，兼有斜齒輪與螺旋傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)。一、蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)3、可實(shí)現(xiàn)反行程自鎖(用于提升機(jī)構(gòu))；蝸桿——1、2、4傳遞動(dòng)力時(shí)：i=8~100（慣用15~50）傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)：i=幾百~上千（單頭，η↓）齒輪——z1>174、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪音小。從中間平面剖開，類似螺旋與斜齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第1頁缺點(diǎn)：1、制造成本高，加工困難。2、滑動(dòng)速度vs大。3、效率η低。4、蝸輪需用珍貴減摩材料。蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第2頁二、蝸桿傳動(dòng)類型圓柱蝸桿傳動(dòng)圓弧面蝸桿傳動(dòng)圓錐蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第3頁三、蝸桿傳動(dòng)精度等級(jí)分為12個(gè)精度等級(jí)，慣用6～9級(jí)，精度等級(jí)選擇參見表6－1。2、按蝸桿頭數(shù)分單頭蝸桿：i↑，自鎖性↑，η↓多頭蝸桿：相反3、按旋向分左旋普通采取右旋右旋12個(gè)等級(jí)用于動(dòng)力傳動(dòng)：6~9級(jí)用于測(cè)量分度：5級(jí)或以上蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第4頁§6-2普通圓柱蝸桿主要參數(shù)與幾何尺寸1、

模數(shù)m和壓力角a在主平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪模數(shù)相等且為標(biāo)準(zhǔn)值，ma1=mt2=20°2、蝸桿分度圓直徑d1

和直徑系數(shù)q蝸桿分度圓直徑d1為標(biāo)準(zhǔn)值，見表6-2。主平面：經(jīng)過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直平面是蝸桿軸面是蝸輪端面蝸桿、蝸輪參數(shù)和尺寸大多在主平面內(nèi)確定。即：q=d1／m=Z1/tgrd1與模數(shù)m

比值稱為蝸桿直徑系數(shù)q。是導(dǎo)出值，不一定為整數(shù)一、蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)主平面β蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第5頁蝸桿傳動(dòng)參數(shù)與尺寸24、蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z23、

蝸桿導(dǎo)程角gz1↑→g↑→效率η↑，但加工困難;正確嚙合條件：ma1=mt2γ1＝β2（蝸輪、蝸桿旋向相同）αa1=αt2z1↓→傳動(dòng)比i↑，但傳動(dòng)效率η↓。常取，z1＝1，2，4?？梢罁?jù)傳動(dòng)比選取，見表6－3。

z2=iz1

。如z2太小，將使傳動(dòng)平穩(wěn)性變差；如z2太大，蝸輪直徑將增大，使蝸桿支承間距加大，降低蝸桿彎曲剛度。普通取z2＝29～70。

d1γ蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第6頁5、

傳動(dòng)比i6、

中心距

變位：即加工蝸輪時(shí)，改變刀具位置，而蝸桿相當(dāng)于刀具。所以只是蝸輪變位，而蝸桿不變位，即蝸輪尺寸改變，蝸桿尺寸不變。變位以后，蝸桿節(jié)圓改變，而蝸輪節(jié)圓永遠(yuǎn)與分度圓重合。變位目標(biāo)：調(diào)整中心距和傳動(dòng)比調(diào)整中心距所需變位系數(shù)：常?。?.5≤x≤0.5(d1=qm≠z1m)(d2=z2m)二、蝸桿傳動(dòng)幾何參數(shù)計(jì)算見圖6－7蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第7頁蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第8頁§6-3圓柱蝸桿失效、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和材料結(jié)構(gòu)一、失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和慣用材料1、主要失效形式：蝸輪齒面點(diǎn)蝕、膠合、磨損和斷齒等。按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定尺寸；再校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。因?yàn)樯彷^差，發(fā)燒大，為預(yù)防膠合，還應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算；2、

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（蝸輪強(qiáng)度較弱，失效主要發(fā)生在蝸輪上）閉式傳動(dòng)：通常只對(duì)蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。開式傳動(dòng)：蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第9頁適合用于齒面滑動(dòng)速度較高傳動(dòng)。蝸桿慣用材料為碳鋼和合金鋼。蝸輪慣用材料：≤4m/s場(chǎng)所。（抗膠合能力差）≤2m/s場(chǎng)所。（抗膠合能力強(qiáng)，抗點(diǎn)蝕能力差）見表6-53、

慣用材料灰鑄鐵：鋁青銅：錫青銅：蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第10頁二、蝸桿結(jié)構(gòu)因?yàn)槲仐U直徑不大，所以常和軸做成一個(gè)整體（蝸桿軸），以下列圖。

無退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制方法。（上圖）

有退刀槽，螺旋部分可用車制也可用銑制，但該結(jié)構(gòu)剛度較前一個(gè)差。當(dāng)蝸桿直徑較大時(shí)，能夠?qū)⑤S與蝸桿分開制作。蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第11頁蝸桿和蝸輪結(jié)構(gòu)2為了減摩需要，蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)約銅材，當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí)，采取組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，輪芯用鑄鐵或碳素鋼。慣用蝸輪結(jié)構(gòu)形式以下：整體式蝸輪配合式蝸輪鑲鑄式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪

組合式蝸輪三、蝸輪結(jié)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第12頁受力分析一、蝸桿傳動(dòng)受力分析輪齒所受法向力Fn，可分解為：切向力Ft

、徑向力Fr

、軸向力Fa。式中：α

n－蝸輪法向壓力角，T2－蝸輪工作轉(zhuǎn)矩，§6-4圓柱蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算1、名義工作載荷蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第13頁方向判定：1、蝸輪轉(zhuǎn)向已知：n1、旋向→n2左、右手定則：四指n1、拇指反向：嚙合點(diǎn)v2→n22、各分力方向Fr：指向各自輪心Ft蝸桿與n1反向蝸輪與n2同向Fa蝸桿：左、右手定則蝸輪：※n2n13、旋向判定∵蝸輪與蝸桿旋向相同。v2蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第14頁右旋求蝸桿旋向？Fa1求蝸桿轉(zhuǎn)向？練習(xí)蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第15頁K－載荷系數(shù)，KA－工作情況系數(shù)，見表6-7；－動(dòng)載荷系數(shù)；－齒向載荷分布系數(shù)；2、計(jì)算載荷：齒面接觸線單位長度上載荷－最小接觸線長度；蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第16頁二、普通圓柱蝸桿傳動(dòng)承載能力計(jì)算1、

蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算以節(jié)點(diǎn)為計(jì)算點(diǎn)，按赫茲公式，計(jì)算齒面接觸應(yīng)力σH

。校核式：≤式中：d1、d2-蝸桿、蝸輪分度圓直徑； T2－蝸輪工作轉(zhuǎn)矩（N.mm)；－蝸輪許用接觸應(yīng)力（MPa)，見表6－8。設(shè)計(jì)式：≥（6-12）將d1＝mq和d2＝mz2代入校核式整理得：（6-11）目標(biāo)：預(yù)防“點(diǎn)蝕”。蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第17頁2、蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算目標(biāo)：預(yù)防“疲勞斷齒”蝸輪輪齒形狀復(fù)雜，將其近似簡化為斜齒圓柱齒輪。校核式：≤式中：YF－蝸輪齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)查表6-9；－蝸桿導(dǎo)程角系數(shù)，－蝸輪許用彎曲應(yīng)力（MPa)見表6－8

。設(shè)計(jì)式：≥（6-14）蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第18頁一、蝸桿傳動(dòng)效率式中：

Z1↑→γ↑→η↑其中：g

－蝸桿導(dǎo)程角；′－當(dāng)量摩擦角，見表6-11?！?-5蝸桿傳動(dòng)效率、潤滑和溫升計(jì)算─嚙合效率；─軸承效率；─考慮攪油損耗效率；蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第19頁蝸桿傳動(dòng)潤滑二、蝸桿傳動(dòng)潤滑目標(biāo)：減摩、散熱。普通依據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度選擇潤滑油粘度和給油方法，見表6-13。蝸桿下置時(shí)，浸油深度應(yīng)為蝸桿一個(gè)齒高；蝸桿上置時(shí)，浸油深度約為蝸輪外徑1/3。

給油方法油池潤滑噴油潤滑三、蝸桿傳動(dòng)溫升

因?yàn)棣?/p>

低，運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生熱量多，造成溫度升高（粘度降低），破壞潤滑狀態(tài)，從而使摩擦增大，甚至發(fā)生膠合。

為控制溫升，需進(jìn)行熱平衡計(jì)算。蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第20頁

即：a－傳動(dòng)中心距有散熱裝置時(shí)：要求：t0－環(huán)境溫度(℃),通常取

t1＝

20℃摩擦產(chǎn)生熱量散發(fā)熱量熱平衡：在單位時(shí)間內(nèi)，摩擦產(chǎn)生熱量等與散發(fā)熱量。普通2~3h后β－指數(shù)；散熱好1.85，散熱差1.8A

－箱體散熱面積(m2)，可按下式近似計(jì)算，式中：P1－傳動(dòng)輸入功率（kW)；Ki－散熱系數(shù)，普通取Ki＝(12~18)W/(m2?℃)；t1－潤滑油工作溫度(℃)

;

蝸桿傳動(dòng)專業(yè)知識(shí)講座第21頁熱平衡計(jì)算2蝸桿傳動(dòng)散熱辦法：自然冷卻熱平衡溫度過高時(shí)，可采取以下辦法：1、在箱體外表面加散熱片以增大散熱面積。2、在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇以加速空氣流通（圖6-12）。3、在油池內(nèi)安裝冷卻水管。（圖6-13）4、采取壓力噴油循環(huán)潤滑（安裝散熱器）。蝸桿