蝸桿傳動(dòng)概述

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第六章蝸桿傳動(dòng)§6-1蝸桿傳動(dòng)概述

1按蝸桿形狀分圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊;工作平穩(wěn)、噪聲小;傳動(dòng)比大但效率低；制造成本較高§6-1概述用于空間交錯(cuò)軸間的傳動(dòng)，通常Σ=90°蝸桿傳動(dòng)的類型：環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐面蝸桿傳動(dòng)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)

2ZA型:阿基米德蝸桿中間平面：齒條與漸開線齒輪嚙合端面：阿基米德螺旋線ZI型:漸開線蝸桿端面：漸開線,較精密傳動(dòng)ZN型:法向直廓蝸桿(刀具加工位置不同)圓柱蝸桿

3§6-2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算一、主要參數(shù)1.模數(shù)m和壓力角α中間平面—包含蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面在中間平面內(nèi)相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合在中間平面內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)值mx1=mt2=mαx1=αt2=α=20°

42、蝸桿分度圓直徑d1、導(dǎo)程角γ及直徑系數(shù)q↓刀具數(shù)量同一m的蝸桿，應(yīng)對(duì)直徑d1進(jìn)行限制d1為標(biāo)準(zhǔn)值πd1pxpx加工蝸輪時(shí)的滾刀與尺寸與與之嚙合的蝸桿尺寸相同，但m一定時(shí)，由于z1和γ的變化，d1是變化的，即需要配備很多加工蝸輪的滾刀。d1m表6-1§6-2蝸桿傳動(dòng)主要參數(shù)與幾何尺寸計(jì)算γ

5●蝸桿直徑系數(shù)qd1、m——為標(biāo)準(zhǔn)值∴q為導(dǎo)出值,不一定為整數(shù)。m一定時(shí)，q↑——d1↑——蝸桿剛度↑

6z1=1~43.蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2及傳動(dòng)比ii=n1/n2=z2/z1=d2/d1?≠d2/d1但z1少，效率低z1過(guò)多,制造困難z2=iz1=28~80常取z2=32~63傳遞動(dòng)力時(shí):頭數(shù)z1↑—γ↑—η↑∴采用多頭蝸桿傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí):保證自鎖(γ≤ρ),γ↓—z1↓,采用單頭蝸桿

7三.蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件?1=?2蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件??1=?2O1O1O2O2β2二、幾何尺寸計(jì)算中心距a=(d1+d2)/2=m(q+z2)/2其他尺寸計(jì)算見表6-2

8材料要求：減摩性好、耐摩、抗膠合、足夠的強(qiáng)度碳鋼—45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)或淬火§6-3蝸桿、蝸輪的材料及結(jié)構(gòu)蝸桿合金鋼—20Cr、20CrMnTi、40Cr鑄錫青銅ZCuSn10P1—適合高速蝸輪鑄鋁青銅ZCuAl9Fe3—低速重載灰鑄鐵HT200—低速輕載減摩性好

9蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以常和軸做成一個(gè)整體。當(dāng)蝸桿螺旋部分的直徑較大時(shí)，可以將軸與蝸桿分開制作。蝸桿結(jié)構(gòu)

10為了節(jié)省銅材，當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí)，采用組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，輪芯用鑄鐵或碳素鋼。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下：整體式蝸輪齒圈式蝸輪鑲鑄式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪觀看渦輪照片蝸輪結(jié)構(gòu)

11一、受力分析與計(jì)算載荷1.受力分析圓周力：軸向力：(蝸桿主動(dòng))——嚙合效率忽略Ff，F(xiàn)n徑向力：§6-4蝸桿傳動(dòng)受力分析與強(qiáng)度計(jì)算

12方向判定：2）蝸輪轉(zhuǎn)向1）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：※運(yùn)用：Fa1（左、右手定則）Ft2蝸輪轉(zhuǎn)向

13已知：n1、旋向→n2

14練習(xí)：已知：蝸桿軸Ⅰ為輸入，Ⅲ軸為輸出，軸Ⅲ轉(zhuǎn)向如圖，欲使Ⅱ軸上軸向力相抵消一部分。試：確定各輪轉(zhuǎn)向、旋向。1.n4→n3→n2→Ft2→Fa12.Fa3→Fa2→Ft1→n1蝸輪右旋n4輸出ⅢⅠⅡ1234蝸桿右旋→

15二、滑動(dòng)速度和失效形式設(shè)蝸桿的圓周速度為V1，蝸輪的圓周速度為V2，V1與V2呈90°，則齒廓間產(chǎn)生的相對(duì)滑動(dòng)速度由于VS比蝸桿圓周速度還大，故引起較嚴(yán)重的磨損和發(fā)熱。蝸桿傳動(dòng)受力分析與強(qiáng)度計(jì)算1、滑動(dòng)速度VS2.計(jì)算載荷：KT2=ηiKT1K=1~1.4d1d2?2?1?1v1vsv2?載荷平穩(wěn)、vs≤3m/s時(shí)，取小值

162、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒面點(diǎn)蝕齒面膠合齒面磨損由于蝸輪材料強(qiáng)度低，失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上對(duì)于大多數(shù)蝸桿傳動(dòng)，其承載能力主要取決于接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：閉式蝸桿傳動(dòng)，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，開式蝸桿傳動(dòng)——主要是控制因磨損而引起的蝸輪輪齒的折斷，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)計(jì)算或校核計(jì)算。

171）強(qiáng)度計(jì)算主要針對(duì)蝸輪輪齒（材料原因）2）中間平面內(nèi)相當(dāng)于齒條與齒輪嚙合，蝸輪類似斜齒輪三、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)：因此，蝸輪輪齒的強(qiáng)度計(jì)算與斜齒輪相似，其強(qiáng)度公式可仿照斜齒輪的計(jì)算方法推導(dǎo)

18蝸輪齒面接觸強(qiáng)度條件——設(shè)計(jì)式——說(shuō)明：計(jì)算蝸輪齒面強(qiáng)度，且效率低，故用蝸輪轉(zhuǎn)矩，T2=ηiT1m、d1相互關(guān)聯(lián)，故設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算m2d1，m2d1求出后，查表6-1選擇合適的m、d1如：m2d1≥4800，則m＝8、d1＝80

19§6-5蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算一、效率η=η1η2η3與齒輪傳動(dòng)相同：嚙合效率類似于螺旋副：η2η3≈0.95~0.96故：設(shè)計(jì)之初，η未知，可按z1初選：由此可知，z1↑→γ↑→η↑z1=1時(shí)，η=0.7~0.75z2=2時(shí)，η=0.75~0.82z2=4時(shí)，η=0.87~0.92自鎖時(shí)，η<0.5提示：設(shè)計(jì)完成后，需驗(yàn)算η，若與初選值相差太遠(yuǎn)，則需重選η再設(shè)計(jì)。

20二、潤(rùn)滑一般情況下，采用浸油潤(rùn)滑vs很大時(shí)，采用噴油潤(rùn)滑v1小時(shí)，蝸桿下置v1>4m/s時(shí)蝸桿上置有利于潤(rùn)滑避免過(guò)大的攪油損失蝸桿下置蝸桿上置三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算對(duì)象—連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)t油溫時(shí)間t—熱平衡時(shí)的油溫目的—控制油溫，防止膠合熱平衡時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)：發(fā)熱量=散熱量

21H1=P1-P2=1000P1（1-η）W單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的散熱量：H2=KtA（t-t0）=KtA△tWKt—散熱系數(shù)自然方式冷卻時(shí)Kt=10~17A—箱體散熱面積箱體暴露在空氣中的部分近似計(jì)算：蝸桿傳動(dòng)中心距t0—環(huán)境溫度常取t0=20℃△t—溫升

22熱平衡時(shí)：1000P1（1-η）=KtA△t則熱平衡計(jì)算式：℃若△t＞[△t]，則采取措施提高散熱能力：在箱殼外表面加鑄散熱片以增加散熱面積A蝸桿軸端裝風(fēng)扇加速空氣流通以增大散熱系數(shù)Kt同時(shí)沿氣流方向配置散熱片箱體油池內(nèi)放置蛇形冷卻水管噴油潤(rùn)滑循環(huán)冷卻自然通風(fēng)時(shí)豎直布置

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2411.6蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算

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