蜗杆传动设计讲稿.ppt

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1、关于蜗杆传动设计第一页，讲稿共四十一页哦一蜗杆传动组成一蜗杆传动组成由蜗轮和蜗杆组成由蜗轮和蜗杆组成 蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆a a）蜗杆下置蜗杆下置b b）蜗杆上置蜗杆上置 二蜗杆传动的应用二蜗杆传动的应用蜗杆传动用于传递空间两交错轴之间的运动和转矩，两轴蜗杆传动用于传递空间两交错轴之间的运动和转矩，两轴线之间交错的夹角可以是任意的，但最常用的是两轴在空线之间交错的夹角可以是任意的，但最常用的是两轴在空间相互垂直，轴交角间相互垂直，轴交角为为90。第二页，讲稿共四十一页哦三本章三本章主要内容主要内容 蜗杆蜗杆传动传动类型、特点，几何尺寸计算类型、特点，几何尺寸计算主要参数及其选择，轮齿受力分析主要参

2、数及其选择，轮齿受力分析重点重点蜗杆传动承载能力计算蜗杆传动承载能力计算 蜗轮轮齿强度、蜗杆刚蜗轮轮齿强度、蜗杆刚 度计算度计算蜗杆传动热平衡计算蜗杆传动热平衡计算控制温升，防止胶合破坏控制温升，防止胶合破坏第三页，讲稿共四十一页哦1.1.结构紧凑，传动比大结构紧凑，传动比大(动力传动中，动力传动中，一般单级传动比一般单级传动比 i=8=88080，在分度传，在分度传 动中，可达动中，可达1000)1000)，2.2.传动平稳，振动、冲击和噪声均很传动平稳，振动、冲击和噪声均很 小，在一定的条件下具有自锁性等小，在一定的条件下具有自锁性等 蜗杆蜗杆传动缺点传动缺点在制造精度和传动比相同的情况下

3、，在制造精度和传动比相同的情况下，蜗杆传动的摩擦发热大，效率比齿轮传动低，只宜蜗杆传动的摩擦发热大，效率比齿轮传动低，只宜用于中、小功率的场合用于中、小功率的场合一蜗杆一蜗杆传动的特传动的特点点蜗杆传蜗杆传动优点动优点6-1 6-1 蜗杆传动概述蜗杆传动概述第四页，讲稿共四十一页哦二、蜗杆传二、蜗杆传动的分类动的分类普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥面蜗杆传动锥面蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动n1n2圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动n1n2环面蜗杆传动环面蜗杆传动n1n2锥蜗杆传动锥蜗杆传动第五页，讲稿共四十一页哦 普通圆柱蜗杆的齿普通圆柱蜗杆

4、的齿面一般是在车床上用直面一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制的线刀刃的车刀车制的(zK型蜗杆除外型蜗杆除外)。车刀。车刀安装安装位置位置的不同，所加工出的不同，所加工出的蜗杆齿面在不同截面的蜗杆齿面在不同截面中的中的齿廓曲线齿廓曲线也不同也不同。一）普通圆柱蜗杆传动一）普通圆柱蜗杆传动第六页，讲稿共四十一页哦2 0阿基米德螺旋线阿基米德螺旋线直廓直廓2 0凸廓凸廓N-NI-I1.阿基米德蜗杆（阿基米德蜗杆（ZA）一）普通圆柱一）普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动蜗杆齿廓特点：蜗杆齿廓特点：垂直于轴线的剖面垂直于轴线的剖面上齿廓为阿基米德上齿廓为阿基米德螺旋线；螺旋线；通过蜗杆轴线的剖通过蜗杆轴线的剖面上

5、为直线齿廓；面上为直线齿廓；不便加工，且难于磨削，不易保证精度，用于低速、轻载或不太不便加工，且难于磨削，不易保证精度，用于低速、轻载或不太重要的传动。重要的传动。第七页，讲稿共四十一页哦蜗轮齿廓及蜗轮齿廓及蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动特点：特点：蜗轮齿廓蜗轮齿廓在中间平面上（在中间平面上（通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线 的平面的平面）蜗轮齿廓为渐开线蜗轮齿廓为渐开线蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动特点特点在中间平面上蜗杆蜗轮的啮合如齿轮、齿在中间平面上蜗杆蜗轮的啮合如齿轮、齿 条的啮合关系条的啮合关系阿基米德圆柱蜗杆传动阿基米德圆柱蜗杆传动 AA中间平面中间平面第八页，讲稿共四

6、十一页哦2.渐开线蜗杆（渐开线蜗杆（ZI）蜗杆齿廓特点：蜗杆齿廓特点：蜗杆齿面为渐开螺旋面，端面齿廓为渐开线蜗杆齿面为渐开螺旋面，端面齿廓为渐开线 蜗杆可以磨削，易保证加工精度，用于头数较多、转速较高和较精密的蜗杆可以磨削，易保证加工精度，用于头数较多、转速较高和较精密的传动。传动。db渐开线渐开线I-I凸廓凸廓 0直廓直廓凸廓凸廓 0 I I 蜗杆可用两把直蜗杆可用两把直线刀刃的车刀在车床线刀刃的车刀在车床上车制。加工时，两上车制。加工时，两把车刀的刀刃平面一把车刀的刀刃平面一上一下与基圆相切，上一下与基圆相切，被切出的蜗杆齿面是被切出的蜗杆齿面是渐开线螺旋面，端面渐开线螺旋面，端面的齿廓为

7、渐开线。的齿廓为渐开线。第九页，讲稿共四十一页哦3.法向直廓蜗杆（法向直廓蜗杆（ZN）蜗杆齿廓特点：蜗杆齿廓特点：蜗杆法面齿廓为直线，端面齿廓为延伸渐开线蜗杆法面齿廓为直线，端面齿廓为延伸渐开线蜗杆加工简单，可以磨削，用于多头、精密的蜗杆传动。蜗杆加工简单，可以磨削，用于多头、精密的蜗杆传动。NN II I-I凸廓凸廓2 0直廓直廓N-Nd0延伸渐开线延伸渐开线 车制时刀刃顶面置于螺旋线的法面上，蜗杆在法向剖面上具有直线齿车制时刀刃顶面置于螺旋线的法面上，蜗杆在法向剖面上具有直线齿廓，在端面上为延伸渐开线齿廓。廓，在端面上为延伸渐开线齿廓。第十页，讲稿共四十一页哦6-2 6-2 6-2 6-2

8、 普通圆柱蜗杆传动基本参数及几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动基本参数及几何尺寸计算 一一普通圆柱蜗杆传动的基本参数及普通圆柱蜗杆传动的基本参数及及其选择及其选择b12 d2df1d1da1pzdf2da2 R1R2b2B 阿基米德蜗杆在主剖面内相当于齿轮与齿条的啮合传动。阿基米德蜗杆在主剖面内相当于齿轮与齿条的啮合传动。主要参数有：模数主要参数有：模数m m、压力角、压力角、蜗杆头数、蜗杆头数Z Z1 1、蜗轮齿数、蜗轮齿数Z Z2 2、蜗杆直径系数蜗杆直径系数q q、蜗杆分度圆柱导程角、蜗杆分度圆柱导程角等。等。第十一页，讲稿共四十一页哦一）一）模数模数m和压力角和压力角 蜗杆轴面压力角蜗杆轴面

9、压力角 x1=蜗轮端面压力角蜗轮端面压力角 t2=标准压力角标准压力角 =20AA蜗杆轴面模数蜗杆轴面模数mx1=蜗轮端面模数蜗轮端面模数mt2=标准模数标准模数m中间平面中间平面第十二页，讲稿共四十一页哦 二）蜗杆分度圆直径二）蜗杆分度圆直径(又称中圆直径又称中圆直径)d1和直径系数和直径系数q q 蜗杆传动中，为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，蜗杆传动中，为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆具有同样参常用与蜗杆具有同样参数的蜗轮滚刀来加工与其配对数的蜗轮滚刀来加工与其配对的蜗轮。这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就必须有一的蜗轮。这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就必须有一种对应的蜗轮滚刀。为了减少蜗

10、轮滚刀的数目，为便种对应的蜗轮滚刀。为了减少蜗轮滚刀的数目，为便于蜗轮滚刀的标准化，于蜗轮滚刀的标准化，规定规定蜗杆直径蜗杆直径d1为标准值，且为标准值，且与与m搭配。搭配。d1与与m的比值称为蜗杆直径系数，用的比值称为蜗杆直径系数，用q q表表示，即：示，即：注意：注意：由于由于d1与与m均为标准值，故均为标准值，故q q是是d1、m两个参数的导出值，不一两个参数的导出值，不一定是整数，定是整数，d1、m、q q之间关系见表之间关系见表6-16-1。因此，蜗杆分度圆直径因此，蜗杆分度圆直径:第十三页，讲稿共四十一页哦蜗杆分度圆蜗杆分度圆导程角导程角 蜗杆轮齿的切线与其端面之间的夹角蜗杆轮齿的

11、切线与其端面之间的夹角导程导程（同一条螺旋线上相邻两齿同侧齿廓之间的轴向距离）同一条螺旋线上相邻两齿同侧齿廓之间的轴向距离）：pz=z1px蜗杆轴向齿距蜗杆轴向齿距（相邻两齿同侧齿廓之间的轴向距离）（相邻两齿同侧齿廓之间的轴向距离）：px=m ，效率高，效率高，3 30 的蜗杆具有自锁性。的蜗杆具有自锁性。d1导程导程 pzpx d1 d1导导程程角角与与导导程程的的关关系系 导程角导程角：pxtan=pz d1z1px d1z1md1z1mqmz1q 三）蜗杆分度圆柱导程角三）蜗杆分度圆柱导程角 第十四页，讲稿共四十一页哦三）传动比三）传动比i、蜗杆头数蜗杆头数Z Z1 1及蜗轮齿数及蜗轮齿

12、数Z Z2 22 2蜗杆头数蜗杆头数Z Z1 1 蜗杆螺旋线数蜗杆螺旋线数对结构尺寸：对结构尺寸：i i一定时，一定时，Z Z1 1则则Z Z2 2尺寸尺寸，且加工困难，且加工困难对效率对效率ZZ1 1时，时，其效率其效率啮啮 =tan/tan=tan/tan（+v v）对自锁对自锁ZZ1 1时，时，自锁性好自锁性好Z Z1 1影响影响考虑传动比考虑传动比ii则则Z Z1 1，ii时时 Z Z1 1见表见表6-26-2考虑用途考虑用途对对反行程反行程有自锁要求的传动取有自锁要求的传动取Z Z1 1=1=1考虑效率要求考虑效率要求要求要求啮啮时宜选时宜选Z Z1 1一般一般Z1 1 14 4Z

13、Z1 1选选择原则择原则1 1传动比传动比i注意：注意：i=n2z1n1z2d1d2i=n2z1n1z2=u d1=qm Z1m第十五页，讲稿共四十一页哦3.3.蜗轮齿数蜗轮齿数Z Z2 2具体选择时，还应考虑具体选择时，还应考虑i i、z z1 1、z z2 2匹配关系匹配关系对蜗杆刚度对蜗杆刚度MM不变时，不变时，Z Z2 2则则d d2 2，蜗杆轴跨距，蜗杆轴跨距，刚度，刚度对蜗轮加工对蜗轮加工 Z Z2 2,蜗轮轮齿发生根切蜗轮轮齿发生根切影响影响避免产生根切，与单头蜗杆啮合的蜗轮，其齿数避免产生根切，与单头蜗杆啮合的蜗轮，其齿数1717增大啮合区提高平稳性，通常规定增大啮合区提高平稳

14、性，通常规定2828（保持两对齿啮合）（保持两对齿啮合）为为防止防止蜗轮尺寸过大造成蜗杆轴跨距大蜗轮尺寸过大造成蜗杆轴跨距大降低蜗杆的弯曲刚度降低蜗杆的弯曲刚度 Z Z2max2max 80 80。Z Z2 2 选选择择蜗杆头数与蜗轮齿蜗杆头数与蜗轮齿数数的荐用值的荐用值 4 4 传动比传动比蜗杆头数蜗杆头数蜗轮齿数蜗轮齿数28284040141427279 913137 78 8282832322727525228288181282880803 3 4 4 2 23 31 12 2 4040 1 1 4040第十六页，讲稿共四十一页哦二二.蜗杆传动的正确啮合条件蜗杆传动的正确啮合条件当两轴线

15、交错角当两轴线交错角=90=90时，导程角时，导程角应与蜗轮分度圆柱螺旋角应与蜗轮分度圆柱螺旋角等值且方向相同。等值且方向相同。1=2蜗杆传动的正蜗杆传动的正确啮合条件确啮合条件第十七页，讲稿共四十一页哦三三.普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 一）一）普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸 b1 2 df1d1da1pz R1R2Bd2df2da2b2中间平面中间平面第十八页，讲稿共四十一页哦普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算公式见表普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算公式见表-2-2注意：注意：1.蜗杆分度圆直径：蜗杆分度圆直径：d d1 1=qm=qmZZ1

16、 1m m2.蜗杆传动的中心距：蜗杆传动的中心距：a=0.5=0.5（d d1 1+d+d2 2）=0.5m=0.5m（q+Zq+Z2 2）0.5m0.5m（Z Z1 1+Z+Z2 2）分度圆直径分度圆直径d d2 2顶圆直径顶圆直径d da 2 2根圆直径根圆直径d df2f23.蜗轮的蜗轮的指蜗轮中间蜗轮中间平面上的值平面上的值中间平面中间平面d d2 2d df2f2d da2 2第十九页，讲稿共四十一页哦一蜗杆、蜗轮配对材料选择一蜗杆、蜗轮配对材料选择6-6-3 3 蜗杆传动的蜗杆传动的材料选择材料选择、失效形式及设计准则、失效形式及设计准则特点特点 结构细而长易变形，一般为主动件，结

17、构细而长易变形，一般为主动件，n n1 1应力应力 循环次数循环次数N N1 1，且连续运转；，且连续运转；要求要求材料的抗变形能力强（材料的抗变形能力强（EE）；轮齿强度要高）；轮齿强度要高 （B B S S）；）；冲击大冲击大 20Cr 20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、12CrNi3A12CrNi3A表表 面渗碳淬火面渗碳淬火(齿面硬度齿面硬度56 62HRC）冲击小冲击小 40 40、4545钢和钢和40Cr40Cr、40CrNi40CrNi、42SiMn42SiMn表面淬火表面淬火(齿面硬度齿面硬度4 45 55HRC）不太重要的低速中载蜗杆不太重要的低速中载蜗杆用用454

18、5、4040等碳素钢调等碳素钢调 质处理（质处理（硬度为硬度为220 300HBS）。蜗蜗杆杆常用常用材料材料高速重高速重载蜗杆载蜗杆 一）蜗杆材料选择一）蜗杆材料选择:第二十页，讲稿共四十一页哦二）蜗轮的材料选择二）蜗轮的材料选择强度足够强度足够减摩性好（减摩性好（fV）：）：fV钢钢-青铜青铜 fV钢钢-铸铁铸铁 fV钢钢-钢钢 对材料对材料要求要求 常用常用材料材料锡青铜锡青铜ZCuSn10PI等等耐磨性最好，但价格耐磨性最好，但价格 较高较高,用于高速或重要传动用于高速或重要传动铝铁青铜铝铁青铜ZcuAl10Fe3Mn2耐磨性较好，但耐磨性较好，但 价格便宜，用于中速，较重要传动价格便

19、宜，用于中速，较重要传动灰铸铁灰铸铁(HTl50或或HT200)用于低速轻载用于低速轻载VS 4ms 选锡青铜选锡青铜作蜗轮的齿圈作蜗轮的齿圈VS 24ms 选铝铁青铜选铝铁青铜VS 2ms 选灰铸铁选灰铸铁选择方法选择方法:初估滑动速度初估滑动速度VS=（0.020.03）青铜青铜蜗蜗轮轮第二十一页，讲稿共四十一页哦二蜗杆传动的失效形式及计算准则二蜗杆传动的失效形式及计算准则一）蜗杆传动的失效形式一）蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效特点蜗杆传动的失效特点由于材料和结构上的原因，在一般情况下，失由于材料和结构上的原因，在一般情况下，失 效多发生在蜗轮上。效多发生在蜗轮上。闭式蜗杆传动主要失效形

20、式：闭式蜗杆传动主要失效形式：蜗蜗轮轮 齿面点蚀齿面点蚀齿面接触应力齿面接触应力H H 循环作用引起循环作用引起 当当z280时也会出现轮齿的弯曲折断时也会出现轮齿的弯曲折断d1d2 2 1 1v1vsv2 开式蜗杆传动的主要失效形式开式蜗杆传动的主要失效形式蜗轮轮齿的磨损。蜗轮轮齿的磨损。齿面胶合齿面胶合由于蜗杆蜗轮齿面间的相对滑由于蜗杆蜗轮齿面间的相对滑动速度较大（动速度较大（），效率低发热量大，使润滑油粘度因温度升，效率低发热量大，使润滑油粘度因温度升高而下降，润滑条件变坏，容易发生胶合。高而下降，润滑条件变坏，容易发生胶合。第二十二页，讲稿共四十一页哦开式蜗杆传动开式蜗杆传动主要是控制

21、因磨损而引起的蜗轮轮齿的主要是控制因磨损而引起的蜗轮轮齿的 折断折断，按，按齿根齿根弯曲弯曲疲劳强度疲劳强度条件条件设计设计计算计算或校核或校核计算计算。二）计算准则二）计算准则闭式蜗杆传动闭式蜗杆传动按齿面接触强度设计，校核齿根弯曲强按齿面接触强度设计，校核齿根弯曲强 度，连续工作的闭式传动，摩擦发热大，效率低，温度，连续工作的闭式传动，摩擦发热大，效率低，温 度升高，散热不好，引起润滑条件恶化而产生胶合，度升高，散热不好，引起润滑条件恶化而产生胶合，还需进行传动效率和热平衡计算以控制温升。还需进行传动效率和热平衡计算以控制温升。第二十三页，讲稿共四十一页哦假定作用在蜗杆齿面上的法向力假定作

22、用在蜗杆齿面上的法向力假定作用在蜗杆齿面上的法向力假定作用在蜗杆齿面上的法向力FnFnFnFn集中在点集中在点集中在点集中在点C C C C一蜗杆传动的受力分析一蜗杆传动的受力分析6-6-3 3 蜗杆传动的蜗杆传动的的受力分析和强度计算的受力分析和强度计算径向分力径向分力F Fr1r1FnFnFnFn分分分分解为解为解为解为切向分切向分力力 FF圆周力圆周力Ft1轴向力轴向力Fa12o2o2o1o1圆周力圆周力Ft1径向力径向力径向力径向力Fr1蜗杆齿面上蜗杆齿面上的法向力的法向力Fn轴向力轴向力Fa1切向力切向力F C Cn1T1n1T1第二十四页，讲稿共四十一页哦F Ft2t2Fa1蜗杆上

23、的径向力与蜗轮上的径蜗杆上的径向力与蜗轮上的径向力，大小相等而方向相反向力，大小相等而方向相反。Fa2Ft1Fr2Fr1一）各力相互之间的关系一）各力相互之间的关系蜗杆上的轴向力与蜗轮上的圆蜗杆上的轴向力与蜗轮上的圆周力大小相等而方向相反周力大小相等而方向相反。蜗杆上的圆周力蜗杆上的圆周力与蜗轮上的轴向与蜗轮上的轴向力大小相等而方向相反力大小相等而方向相反。即：即：即：即：即：即：第二十五页，讲稿共四十一页哦二）二）各力的大小各力的大小 蜗杆分度圆柱导程角。蜗杆分度圆柱导程角。式中：式中：T T1 1、T T2 2蜗杆、蜗轮上的工作转矩蜗杆、蜗轮上的工作转矩(T(T2 2=T=T1 1i，i为

24、传动为传动 比，比，为传动效率为传动效率)；d d1 1、d d2 2蜗杆、蜗轮的分度圆直径；蜗杆、蜗轮的分度圆直径；n n、蜗杆法面压力角、标准压力角，蜗杆法面压力角、标准压力角，n n=20=20；第二十六页，讲稿共四十一页哦Fa1Fr1Ft1n1Fa2Fr2Ft2n2三）各力方向判定三）各力方向判定F Ft1t1（蜗杆）（蜗杆）蜗杆为主动件蜗杆为主动件,受的是受的是 阻力，与力的作用点速度方向相反阻力，与力的作用点速度方向相反径向力径向力沿各轮半径指向轴心；沿各轮半径指向轴心；F Fa1a1（蜗杆）（蜗杆）方向由左（右）手方向由左（右）手定则来确定。定则来确定。右旋用右手，四指弯右旋用右

25、手，四指弯曲方向表示转向，大拇指指向曲方向表示转向，大拇指指向。蜗轮旋转方向蜗轮旋转方向n2根据螺旋传动方法判断根据螺旋传动方法判断四）各力在蜗杆传动简图上表示四）各力在蜗杆传动简图上表示力在传动简图上表示力在传动简图上表示n2n1o1o1O O2 2Ft2Fa1 1Fr1Ft1Fr2Fa2圆圆周周力力F Fa2a2（蜗轮）（蜗轮）与与F Ft1t1方向相反方向相反Ft 2（蜗轮）（蜗轮）蜗轮为从动件蜗轮为从动件,受的受的是推力，故是推力，故Ft 2与力的作用点速度方与力的作用点速度方向相同向相同 轴轴向向力力位于纸面内的力：用画箭头方法表示位于纸面内的力：用画箭头方法表示垂直于纸垂直于纸面的

26、力面的力背离读者时：用背离读者时：用 表示表示指向读者时：用指向读者时：用 表示表示第二十七页，讲稿共四十一页哦2 2轮齿的强度计算只计算蜗轮齿面接触疲劳强度轮齿的强度计算只计算蜗轮齿面接触疲劳强度因一因一般情况下，蜗轮轮齿很少发生弯曲疲劳折断，只有当蜗轮般情况下，蜗轮轮齿很少发生弯曲疲劳折断，只有当蜗轮齿数齿数8080100100或开式传动时，才进行弯曲疲劳强度计算。或开式传动时，才进行弯曲疲劳强度计算。二二.蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算一）蜗杆传动的强度计算特点一）蜗杆传动的强度计算特点 1 1只进行蜗轮轮齿的强度计算只进行蜗轮轮齿的强度计算因蜗杆传动的失效一般发因蜗杆传动的失效一

27、般发生在蜗轮上生在蜗轮上,蜗杆的强度可按轴的强度计算方法进行，必要时蜗杆的强度可按轴的强度计算方法进行，必要时还要进行蜗杆的刚度校核。还要进行蜗杆的刚度校核。二）蜗轮齿面接触疲劳强度计算方法二）蜗轮齿面接触疲劳强度计算方法 由由于于阿阿基基米米德德圆圆柱柱蜗蜗杆杆传传动动可可近近似似地地看看作作齿齿条条和和斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮的的啮啮合合传传动动。因因此此蜗蜗轮轮齿齿面面的的接接触触疲疲劳劳强强度度计计算算与与斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动相相似。似。仍以赫兹公式为原始公式，并按节点啮合的条件进行计算。仍以赫兹公式为原始公式，并按节点啮合的条件进行计算。三）蜗轮齿面接触疲劳强度计算三）蜗

28、轮齿面接触疲劳强度计算省略省略第二十八页，讲稿共四十一页哦式中式中:V V 当量摩擦角，当量摩擦角，V V=arctanf=arctanfV V ，f fV V当量摩擦系数当量摩擦系数轮齿啮合损耗功率的效率：轮齿啮合损耗功率的效率：6-5 6-5 蜗杆传动的润滑、效率及热平衡计算蜗杆传动的润滑、效率及热平衡计算二、蜗杆传动的效率二、蜗杆传动的效率一、蜗杆传动的润滑一、蜗杆传动的润滑自学自学闭式蜗杆传闭式蜗杆传动效率包括动效率包括轴承摩擦损耗功率的效率：轴承摩擦损耗功率的效率：2 2=0.98=0.980.99 0.99；浸人油中零件的搅油损耗功率的效率浸人油中零件的搅油损耗功率的效率3 3=0

29、.97=0.970.990.99故其总效率为故其总效率为:=:=1 1 2 2 3 3=(0.95=(0.950.96)0.96)第二十九页，讲稿共四十一页哦导程角导程角：则则，=arctan=arctan（Z Z1 1/q/q），），q q一定时，一定时，Z Z1 1V V则则V V则则当量摩当量摩擦角擦角V V 影响效影响效率因素率因素 设计之初，为求出蜗轮轴上的转矩，可根据蜗杆头数对设计之初，为求出蜗轮轴上的转矩，可根据蜗杆头数对效率作如下估取：效率作如下估取：当当 Z Z1 1=1=1时，时，=0.7=0.7 0.75 0.75；Z Z1 1=2=2时时,=0.75,=0.75 0.8

30、20.82；Z Z1 1=3=3时时,=0.82,=0.82 0.850.85；Z Z1 1=4=4 时时,=0.85,=0.85 0.920.92。第三十页，讲稿共四十一页哦三、蜗杆传动的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算热平衡热平衡单位时间内的发热量单位时间内的发热量=单位时间内的散热量单位时间内的散热量1 1单位时间内的发热量单位时间内的发热量H H1 12 2单位时间内的散热量单位时间内的散热量H H2 2 热量从箱体外壁散发到周围空气中热量从箱体外壁散发到周围空气中式中：式中：K Kt t箱体的散热系数，箱体的散热系数，K Kt t=10=1017 W/17 W/（m m2 2），大

31、值），大值 用于通风条件良好的环境；用于通风条件良好的环境；式中：式中：P P1 1蜗杆传递的功率，蜗杆传递的功率，蜗杆传动的总效率。蜗杆传动的总效率。t t0 0环境温度，在常温下可取环境温度，在常温下可取=20=20；t t 达到热平衡时的油温，达到热平衡时的油温，。由摩擦损耗的功率由摩擦损耗的功率产生产生WW第三十一页，讲稿共四十一页哦 初步计算时，对箱体有较好散热肋片的，可用下式估算其初步计算时，对箱体有较好散热肋片的，可用下式估算其散热面积：散热面积：（a中心距，中心距，mmmm）A A 散热面积散热面积m m2 2，即，即箱体内表面被油浸着或油能溅到且外表面箱体内表面被油浸着或油能

32、溅到且外表面又被空气所冷却的箱体表面积又被空气所冷却的箱体表面积，凸缘及散热片面积按，凸缘及散热片面积按5050计算；计算；21第三十二页，讲稿共四十一页哦1)1)增大散热面积增大散热面积A A 在箱体外壁增在箱体外壁增加散热片，加散热片时，还应注意散加散热片，加散热片时，还应注意散热片配置的方向要有利于热传导；热片配置的方向要有利于热传导；2)2)增大散热系数增大散热系数K Kt t 在蜗杆轴端在蜗杆轴端设置风扇进行人工通风，此时设置风扇进行人工通风，此时,K Kt t 202028W28W(m(m2 2)；t t最高不超过最高不超过90,90,若超过允许值，若超过允许值，应采取措施提高传动

33、的散热能力应采取措施提高传动的散热能力.提高传动的散热能力措施提高传动的散热能力措施:60 608080加散热片加散热片散热片散热片风扇冷却风扇冷却3 3热平衡的条件：热平衡的条件：由此可求得达到热平衡时的油温为由此可求得达到热平衡时的油温为:60607070第三十三页，讲稿共四十一页哦采用压力喷油循环润滑。采用压力喷油循环润滑。在箱体油池中装设蛇形冷却管；在箱体油池中装设蛇形冷却管；3)3)加快加快冷冷却速度却速度 蛇形水管冷却蛇形水管冷却冷却水冷却水压力喷油循环润滑压力喷油循环润滑第三十四页，讲稿共四十一页哦 例例6-1 图示蜗杆传动中，蜗杆主动，试标出未注明的蜗杆（或图示蜗杆传动中，蜗杆

34、主动，试标出未注明的蜗杆（或蜗轮）的螺旋线方向及转向，并在图中绘出蜗杆、蜗轮啮合点处蜗轮）的螺旋线方向及转向，并在图中绘出蜗杆、蜗轮啮合点处作用力的方向（用三个分力：圆周力作用力的方向（用三个分力：圆周力F Ft t、径向力、径向力F Fr r、轴向力、轴向力F F 表表示）。示）。n n1 1a a）蜗杆下置）蜗杆下置b b）蜗杆上置）蜗杆上置 n n1 1n n1 1C)C)蜗杆侧置蜗杆侧置蜗杆传动受力分析实例蜗杆传动受力分析实例第三十五页，讲稿共四十一页哦a a）因蜗轮是右旋，故蜗杆为右旋）因蜗轮是右旋，故蜗杆为右旋a a）n2n2b b）因蜗杆是左旋，故蜗轮为左旋）因蜗杆是左旋，故蜗轮

35、为左旋b b）n n1 1n2Fa1Fr1Ft1Ft2Fr2Fa2c c）因蜗杆是右旋，故因蜗杆是右旋，故蜗轮为右旋蜗轮为右旋C)C)n2解答：解答：1.1.根据根据蜗杆传动正确啮合条件蜗杆传动正确啮合条件=，确定未注明的蜗杆（或，确定未注明的蜗杆（或蜗轮）的螺旋线方向蜗轮）的螺旋线方向 3.3.根据螺旋副的运动规律根据螺旋副的运动规律，确定未注明的蜗杆（或蜗，确定未注明的蜗杆（或蜗轮）的转向。轮）的转向。2.2.蜗杆、蜗轮啮合点处作蜗杆、蜗轮啮合点处作用力的方向用力的方向:因蜗杆为主动件，因蜗杆为主动件，圆周力圆周力Ft1与与其转向相反；其转向相反；径向力径向力Fr1指向轮心指向轮心O1 1

36、 ；轴向力轴向力Fa 1 可用右手定则判定可用右手定则判定蜗轮所受各力根据蜗杆、蜗轮蜗轮所受各力根据蜗杆、蜗轮各力之间的关系来确定。各力之间的关系来确定。n n1 1n1n n1 1Ft2Fr1Ft1Fa1Fr2Fa2Fa2Fr2Ft2Fr1Ft1Fa1Fr1Fr2Ft2Ft1Fa1Fa2第三十六页，讲稿共四十一页哦本章内容小结本章内容小结类型、特点，类型、特点，轮齿受力分析轮齿受力分析重点重点二二.蜗杆传动承载能力计算蜗杆传动承载能力计算 蜗轮轮齿强度、蜗杆刚度计算蜗轮轮齿强度、蜗杆刚度计算三三.蜗杆传动热平衡计算蜗杆传动热平衡计算控制温升，防止胶合破坏控制温升，防止胶合破坏蜗杆蜗杆传动传动

37、一一.几何尺寸计算几何尺寸计算主要参数及其选择主要参数及其选择重点重点作业作业:6-3,6-7,6-9 6-9 图图6-13所示蜗杆传动中，已知所示蜗杆传动中，已知:蜗杆为左旋，转向如图示蜗杆为左旋，转向如图示.试决定：试决定：1蜗轮轮齿螺旋线方向蜗轮轮齿螺旋线方向;2蜗轮转向蜗轮转向23蜗杆蜗杆、蜗轮啮合点处各力蜗轮啮合点处各力(Ft、Fr、Fa)的方向的方向.第三十七页，讲稿共四十一页哦第三十八页，讲稿共四十一页哦b1 2 df1d1da1pz R1R2Bd2df2da2b2中间平面中间平面第三十九页，讲稿共四十一页哦 1=2O O1 1O O1 11 11 O O2 2 1=2O O1O O1O O2O O21 12 2第四十页，讲稿共四十一页哦感谢大家观看第四十一页，讲稿共四十一页哦