第11章蜗杆传动--机械设计课件.ppt
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1、第第11章章 蜗杆传动蜗杆传动11-1 蜗杆传动概述蜗杆传动概述11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-3 普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4 普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算11-6 圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计11-5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算2021/9/23111-1 蜗杆传动蜗杆传动 概述概述 作用:作用:用于传递交错轴之间的回转运动和动力。用于传递交错轴之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动。蜗杆主动、蜗轮从动。9090形成:形成:若单个斜齿轮的齿数很少若单个斜齿轮的齿数很少
2、(如(如z1=1)而且而且1 1很很大时,大时,轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。11 1所得齿轮称为所得齿轮称为:蜗杆。蜗杆。而啮合件称为而啮合件称为:蜗轮。蜗轮。蜗杆蜗杆22 2蜗轮蜗轮2021/9/232改进措施:改进措施:将刀具做成蜗杆状,用范成法切制蜗轮,将刀具做成蜗杆状,用范成法切制蜗轮,所得蜗轮蜗杆为所得蜗轮蜗杆为线接触线接触。点接触点接触优点:优点:传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。分度机构:分度机构:i=1000,i=1000,通常通常i=8i=88080缺点:缺点:传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造,成
3、本高。传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造,成本高。线接触线接触2021/9/233类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆圆柱蜗杆11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 环面蜗杆环面蜗杆锥蜗杆锥蜗杆 锥蜗杆传动中,蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋形成的,而蜗轮在外观上就像一个曲线锥齿轮,它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机加工而成的。2021/9/234类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱
4、普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃直线刀刃的车刀切制而成,车刀安装位置不同,加工出的蜗杆的车刀切制而成,车刀安装位置不同,加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。齿面的齿廓形状不同。普通圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆2021/9/235类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆 圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅是圆弧圆柱蜗杆传动与普通
5、圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为加工用的车刀为圆弧刀刃圆弧刀刃。传动特点:传动特点:1)传动效率高,一般可达传动效率高,一般可达90%以上;以上;2)承载能力高,约为普通圆柱蜗杆的承载能力高,约为普通圆柱蜗杆的1.52.5倍;倍;3)结构紧凑。结构紧凑。2021/9/236类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 阿基米德螺线阿基米德螺线2阿
6、基米德蜗杆阿基米德蜗杆单刀加工单刀加工阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)2021/9/237类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆双刀加工双刀加工阿基米德螺线阿基米德螺线2021/9/238类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥
7、蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 渐开线蜗杆渐开线蜗杆(ZI)渐开线蜗杆渐开线蜗杆渐开线渐开线基圆基圆2021/9/239类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 dx延伸渐开线延伸渐开线
8、车刀对中齿厚中心法面车刀对中齿厚中心法面法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)2021/9/2310类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)dx延伸渐开线延伸渐开线2车刀对中齿槽中心法面车刀对中齿槽中心法面2021/9/2311类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动
9、的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(ZK)2近似于阿基米德螺线近似于阿基米德螺线是一种非线性螺旋齿面是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加蜗杆。不能在车床上加工,只能在铣削或磨削,工,只能在铣削或磨削,加工时工件作加工时工件作螺旋运动螺旋运动,刀具作刀具作旋转运动旋转运动。砂轮砂轮2021/9/2312类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的
10、类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 环面蜗杆传动特点:环面蜗杆传动特点:1)传动效率高,一般可达传动效率高,一般可达8590%;2)承载能力高,约为承载能力高,约为阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆的的24倍;倍;3)要求制造和安装精度高。要求制造和安装精度高。环面蜗杆环面蜗杆2021/9/2313类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗
11、杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 锥蜗杆传动特点:锥蜗杆传动特点:锥蜗杆锥蜗杆1)同时接触的点数较多,重合度大;同时接触的点数较多,重合度大;2)传动比范围大,一般为传动比范围大,一般为10360;3)承载能力和传动效率高;承载能力和传动效率高;4)制造安装简便,工艺性好。制造安装简便,工艺性好。阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆最常用最常用2021/9/2314d d蜗杆旋向:蜗杆旋向:左旋、右旋左旋、右旋(常用常用)1 11 1精度等级:精度等级:对于一般动力传动,按如下等级制造:对于一
12、般动力传动,按如下等级制造:v v1 17.5 m/s -77.5 m/s -7级精度;级精度;v v1 1 3 m/s -8 3 m/s -8级精度;级精度;v v1 11.5 m/s -912 12 m/s m/s时时 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1锡青铜制造。锡青铜制造。vS S 12 12 m/s m/s时时 ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜锡青铜vS S 6 6 m/sm/s时时 ZCuAl10Fe3 ZCuAl10Fe3铝青铜。铝青铜。vS S 2 2 m/sm/s时时球墨铸铁、灰铸铁。球墨铸铁、灰铸铁。11-4 普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传
13、动的承载能力计算蜗杆传动的特点是齿面相对滑动速度大,导致发热严重和磨损加剧。二、蜗杆传动的常用材料二、蜗杆传动的常用材料 2021/9/2323三、蜗杆传动的设计准则三、蜗杆传动的设计准则 *蜗杆的刚度计算蜗杆的刚度计算 *蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算*蜗轮的齿面接触疲劳强度计算蜗轮的齿面接触疲劳强度计算为了防止齿面过度磨损引起的失效,应进行:为了防止齿面过度磨损引起的失效,应进行:*传动系统的热平衡计算传动系统的热平衡计算 为了防止蜗杆刚度不足引起的失效,应进行:为了防止蜗杆刚度不足引起的失效,应进行:为了防止过热引起的失效,就要进行:为了防止过热引起的失效,就要进行
14、:2021/9/2324四、四、圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的受力分析Ft2Fr2Fa2Ft1Fr1Fa12法向力可分解为三个分力:法向力可分解为三个分力:圆周力:圆周力:Ft轴向力:轴向力:Fa径向力:径向力:Fr且有如下关系:且有如下关系:Ft1=Fa2 Fr1=Fr2 Fa1=Ft2=2T1/d1=2T2/d2=Ft2 tg式中:式中:T1、T1分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。T2=T1 i 22021/9/23251 11p212p由相对运动原理可知由相对运动原理可知:v2=v1+vS 齿面间滑动速度齿面间滑动速度vS S=v1/cos vS=v2
15、 2+v1 2作速度向量图,得作速度向量图,得:v2=v1 tg蜗轮的转向蜗轮的转向:v22 22 2CW蜗轮转向的确定蜗轮转向的确定 vSttv1v22021/9/23261 11 112p12p右旋蜗杆:右旋蜗杆:伸出左手,四指顺蜗杆转向,则蜗轮的伸出左手,四指顺蜗杆转向,则蜗轮的 切向速切向速 度度vp2p2的方向与拇指指向相同。的方向与拇指指向相同。用手势确定蜗轮的转向用手势确定蜗轮的转向:左旋蜗杆:左旋蜗杆:用右手判断,方法一样。用右手判断,方法一样。2 22 2v2v2蜗轮的转向蜗轮的转向因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动,有一种实用且简便的转向判别方法:ar1r22021/9/2327
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