机械设计基础之蜗杆传动dhrl.docx
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1、第八章蜗蜗杆传动动具体内容容蜗杆传传动特点点和类型型;蜗杆杆传动的基基本参数数和几何何尺寸计计算;蜗蜗杆传动动的效率率、热平平衡计算算及润滑滑;蜗杆杆传动受受力分析析和计算算载荷;蜗杆传传动失效效形式和和设计准准则;蜗蜗杆传动动材料和和许用应应力;蜗蜗杆强度度计算;蜗杆刚刚度计算算;蜗杆杆传动的的结构设设计。重点蜗杆杆传动的的基本参参数和几几何尺寸寸计算;蜗杆传传动受力力分析;蜗杆强强度计算算;蜗杆杆刚度计计算。难点蜗杆杆传动受受力分析析。第一节蜗蜗杆传动动的特点点和类型型蜗杆传动动由蜗杆杆和蜗轮组组成(图8.1),用于于传递交交错轴之之间的运运动和动动力,通通常两轴轴间的交交错角。通常蜗蜗杆
2、1为主动动件,蜗蜗轮2为从动件。图8.1 蜗杆传动1蜗杆,2蜗轮一、蜗杆杆传动的的特点1、优点点传动比大大;工作作平稳,噪噪声低,结结构紧凑凑;在一一定条件件下可实实现自锁锁。2、缺点点发热大,磨磨损严重重,传动动效率低低(一般般为0.70.9);蜗轮轮齿圈常常采用铜铜合金制制造,成成本高。二、蜗杆杆传动的的类型根据蜗杆杆形状的的不同,蜗蜗杆传动动可分为为圆杆蜗蜗杆传动动、环面面蜗杆传传动和锥面蜗杆传传动三种种类型,如如图8.2所示示。(a)圆柱蜗杆传动 (b)环面蜗杆传动 (c)锥面蜗杆传动图8.2 蜗杆传动的类型根据加工工方法不不同,圆圆柱蜗杆杆传动又又分为阿阿基米德德蜗杆传传动(ZA型)
3、、法法向直廓廓蜗杆传传动(ZN型)、渐渐开线蜗蜗杆传动动(ZI型)和和圆弧圆圆柱蜗杆杆传动(ZC型)等等。前三三种称为为普通圆圆柱蜗杆杆传动,见图图8.3所示。(a)阿阿基米德德蜗杆(b)法向向直廓蜗蜗杆(c)渐渐开线蜗蜗杆图8.33 普通通蜗杆的的类型第二节圆圆柱蜗杆杆传动的的基本参参数和几几何尺寸寸计算在普通圆圆柱蜗杆杆传动中中,阿基基米德蜗蜗杆传动动制造简简单,在在机械传传动中应应用广泛泛,而且且也是认认识其他他类型蜗蜗杆传动动的基础础,故本本节将以以阿基米米德蜗杆杆传动为为例,介介绍蜗杆杆传动的的一些基基本知识识和设计计计算问问题。一、蜗杆杆传动的的基本参参数通过蜗杆杆轴线并并垂直于于
4、蜗杆轴轴线的平平面称为为中间平平面,见见图6.4。在中中间平面面内,蜗杆与与蜗轮的啮合合相当于于齿条和和齿轮的的啮合。因因此,设设计圆柱柱蜗杆传传动时,均均取中间间平面上上的参数数和几何何尺寸作作为基准准。图8.44阿基米米德蜗杆杆传动1、模数数和压力力角在中间平平面上蜗蜗杆传动动的正确确啮合条条件是8.1式中,蜗杆的的轴向模模数;蜗轮的的端面模模数;标准模模数,按按表6.1选取;蜗杆的的轴向压压力角;蜗杆的的端面压压力角;标准压压力角;蜗杆的的导程角角;蜗轮分分度圆柱柱上的螺螺旋角。表8.11常用标标准模数数值第一系列列1 11.255 11.6 2 2.5 3.15 4 55 6.33 8
5、 100 122.5 116 200 225 31.5 400第二系列列1.5 3 33.5 44.5 55.5 66 7 12 1142、蜗杆杆的导程程角和蜗蜗杆分度度圆直径径蜗杆分度度圆柱螺螺旋线上上任意一一点的切切线与端端面所夹夹的锐角角就称为为导程角角。见图6.4所示,将将蜗杆分分度圆展展开,设设为蜗杆杆的头数数,为蜗蜗杆螺旋旋线的导导程,为为蜗杆的的轴向齿齿距,则则8.2图8.44蜗杆分分度圆柱柱展开示示意图国家标准准规定蜗蜗杆分度度圆直径径为标准准值,且且与模数数有一定的搭搭配关系系,详教材材上表81所列。3、蜗杆杆头数、蜗蜗轮齿数数和传动动比蜗杆头数数,即蜗杆杆螺旋线线的线数数,
6、通常常为1、2、4、6。单头蜗蜗杆传动动比大,但但传动效效率低;多头蜗蜗杆则正正好相反反。一般般根据传传动比按按表8.2(教材上上表82)选取。表8.22蜗杆头头数的选选取传动比5871661533230880蜗杆头数数6421蜗轮齿数数。为了了避免蜗蜗轮轮齿齿发生根根切,为为了保证证传动平平稳性,不应小于28;但过大,蜗杆直径大,蜗杆支承跨距大,蜗杆刚度减小易挠曲、啮合精度降低。所以,一般取。蜗轮传动动比是蜗杆杆转速与与蜗轮转转速之比比。蜗杆杆传动中中,蜗杆杆转动一一周,蜗蜗轮转过过个齿,即即转过转转,所以以传动比比也是蜗蜗轮齿数数与蜗杆杆头数之之比。8.3二、蜗杆杆传动的的几何尺尺寸计算算
7、蜗杆传动动的几何何尺寸计计算见教教材上表表83。第三节蜗蜗杆传动动的效率率、热平平衡计算算及润滑滑一、蜗杆杆传动的的效率闭式蜗杆杆传动的的总效率率由啮合合效率、轴轴承效率率和搅油油效率三三部分组组成,即即8.4其中,当当蜗杆主主动时,啮合效率;一般取。所以,蜗杆传动的总效率为8.5式中,为为当量摩摩擦角,其其值与蜗蜗杆和蜗蜗轮的材材料、表表面硬度度、滑动动速度有有关,可可查表得得到(如如陈良玉玉、吴瑞瑞祥等人人所编写写的机械械设计基基础中均均有数据据表)。设计蜗杆杆传动时时,若按按计算蜗蜗轮转矩矩,总效效率可按按蜗杆头头数估取取,见p1135。表8.33 蜗杆杆传动效效率估计计蜗杆头数数1(自
8、锁锁)124,6开式传动动()总效率0.40.70.7750.7550.8820.8550.9950.6二、蜗杆杆传动热热平衡由于蜗杆杆传动摩摩擦损失失大,工工作时发发热量很很大。在在闭式传传动中,若若不及时时散热,箱箱体内的的工作温温度急剧升高高,润滑滑油的粘粘度极大大降低,润润滑油膜膜因此被被破坏,磨磨损随之之加剧。所所以,对对于连续续工作的的闭式蜗蜗杆传动动必须进进行热平平衡计算算,以保保证油温温处于规规定的范范围内。即8.6式中,为为环境温温度,一一般取20;为蜗杆杆传动功功率(kW);为箱箱体表面面散热系系数,通通常取1017WW/m2;为箱体体的散热热面积(m2),指指箱体外外壁与
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