8機械傳動-蝸桿傳動

蝸桿傳動的類型和特點蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸蝸桿傳動的失效形式及材料選擇蝸桿傳動的強度計算蝸桿傳動的效率與熱平衡計算第八章

蝸桿傳動8.1蝸桿傳動的類型和特點蝸桿傳動用來傳遞空間兩交錯軸之間的運動和動力，一般兩軸交角為

90°，如右圖所示。蝸桿傳動由蝸桿與蝸輪組成。一般為蝸桿主動、蝸輪從動，具有自鎖性，作減速運動。蝸桿傳動廣泛應(yīng)用與各種機械和儀器設(shè)備之中。蝸桿傳動一.

蝸桿傳動的類型圓柱蝸桿傳動二.蝸桿傳動的特點1、蝸桿傳動的最大特點是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大。一般傳動比i=10-40，最大可達80。若只傳遞運動（如分度運動），其傳動比可達

1000。2、傳動平穩(wěn)、噪音小。3、可制成具有自鎖性的蝸桿。4、蝸桿傳動的主要缺點是效率較低。5、蝸輪的造價較高。蝸桿傳動的特點和應(yīng)用8.2蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸一、蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選擇規(guī)定通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間平面。1.模數(shù)和壓力角蝸桿傳動的設(shè)計計算都是以中間平面內(nèi)的參數(shù)和幾何關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)。在中間平面上，蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。2.蝸桿分度圓直徑d1及蝸桿直徑系數(shù)q蝸桿分度圓螺旋導(dǎo)程角Z1、q已知時，導(dǎo)程角即為定值。蝸桿的頭數(shù)Z1和蝸輪的齒數(shù)Z2可參考表。蝸桿傳動傳動比i i=n1/n2=Z2/Z1蝸桿傳動的中心距aa=(d1+d2)/2=m(q+Z2)/2二、蝸桿傳動的幾何尺寸計算8.3

蝸桿傳動的失效形式及材料選擇一、蝸桿傳動的失效形式蝸桿傳動的失效形式和齒輪傳動相類似。由于材料和結(jié)構(gòu)的原因,蝸桿螺旋部分的強度總是高于蝸輪輪齒的強度,所以失效常發(fā)生在蝸輪輪齒上。蝸輪傳動中由于蝸桿與蝸輪齒面間的相對滑動速度較大,效率低,摩擦發(fā)熱大,因此其主要失效形式是蝸輪齒面的膠合、點蝕和磨損。二、常用材料由蝸桿傳動的失效分析可知,蝸桿、蝸輪的材料要具有優(yōu)良的減摩性、耐磨性和抗膠合性能,并具有足夠的強度。常用的蝸輪材料有:鑄錫青銅

ZCuSn10P1和ZCuSn5Pb5Zn5,適用于滑動速度較高的重要傳動；鑄鋁青銅ZCuAl9Fe4Ni4Mn2和ZCuAl10Fe3,其抗膠合能力雖比錫青銅差,但強度較高,價格便宜,一般用于滑動速度小于10m/s的場合；滑動速度小于2

m/s時,可用灰鑄鐵。蝸桿材料主要為碳鋼和合金鋼。為了防止變形,常對蝸輪進行時效處理。常用的蝸桿、蝸輪配對材料見表。蝸輪常用材料的許用接觸應(yīng)力見表和表。蝸桿、蝸輪配對材料8.4

蝸桿傳動的強度計算二、蝸桿傳動的受力分析1、蝸輪轉(zhuǎn)向的確定2、輪齒上的作用力n1d1P

Ft1Fr1Fn

n

Fa1d2分度圓柱面n2PFt2Fa2Fr2Ft1Ft1n1d1Fa1n2Fr2Ft2Fr1Fa1Fa2Ft1n1(a)(b)(c)P蝸桿傳動受力分析力的大小計算如下:

211a

2t1Ft1

Fr

2

Ft

2

tan

d

2T2Fa1

Ft

2

Fd2TF

二、強度計算1)蝸輪齒面接觸強度的計算蝸桿傳動可以近似地看作齒條與斜齒輪的嚙合傳動,因此以赫茲應(yīng)力公式為基礎(chǔ),考慮蝸桿和蝸輪齒廓特點,可推出齒面接觸疲勞強度的校核公式和設(shè)計公式。校核公式:HH

d

d

2

m2d

d

21

2

1

2KT2

KT2

500

5002)蝸輪輪齒彎曲疲勞強度的計算蝸輪輪齒彎曲疲勞強度所限定的承載能力,大都超過齒面點蝕和熱平衡計算所限制的承載能力,因此,一般不進行彎曲強度計算。只有在少數(shù)情況下,如在強烈沖擊的傳動中或蝸輪采用脆性材料時,計算其彎曲強度才有意義。需要計算時可參考有關(guān)書籍。8.5

蝸桿傳動的效率與熱平衡計算一、蝸桿傳動的效率閉式蝸桿傳動的總效率包括三部分:輪齒嚙合摩擦損失效率、軸承摩擦損失效率及零件攪動潤滑油飛濺損失效率。其中最主要的是嚙合摩擦損失效率,其大小可近似用螺旋傳動的效率公式計算。后兩項功率損失不大,其效率一般為0.95~0.97。因此,蝸桿主動時,蝸桿傳動的總效率為tan(

v

)

(0.95

~0.97)

tan

式中,γ為蝸桿導(dǎo)程角；ρv為當(dāng)量摩擦角,可根據(jù)滑動速度vs由表查取。蝸桿傳動的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv和當(dāng)量摩擦角ρv蝸桿傳動的總效率η2.

蝸桿傳動的熱平衡計算由于蝸桿傳動相對滑動速度大,發(fā)熱量大,若不及時散熱,則會導(dǎo)致潤滑不良而使輪齒磨損加劇,甚至產(chǎn)生膠合,因此,對閉式蝸桿傳動應(yīng)進行熱平衡計算。蝸桿傳動轉(zhuǎn)化為熱能所消耗的功率Ps為Ps=1000(1-η)P1經(jīng)箱體散發(fā)熱量的相當(dāng)功率Pc為Pc=ksA(t1-t0)達到平衡時,

Ps=Pc,

因此可得到熱平衡時潤滑油的工作溫度t1的計算公式:101k

Ass

t

t

t

1000P

(1

)普通蝸桿傳動的箱體散熱面積A,可用下式估算：

a

1.75A

0.33

100

式中,a為中心距,單位為mm。散熱措施如果潤滑油的工作溫度