江苏大学机械原理及设计第十三章蜗杆传动.ppt

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1、机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系Friday,January Friday,January 20,202320,2023机机 械械 原理及设计原理及设计（）第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动11-111-1蜗杆传动的特点蜗杆传动的特点11-2 11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算11-411-4普通圆柱蜗杆传动承载能力计算普通圆柱蜗杆传动承载能力计算11-3 11-3 蜗杆传动的失效形式和材料选择蜗杆传动的失效形式和材料选择11-5 11-5 普通圆柱

2、蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算11-611-6蜗杆、蜗轮的结构设计蜗杆、蜗轮的结构设计机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一工作特点一工作特点1传动比大，结构紧凑（传动比大，结构紧凑（i=580最大最大 i=1000）2传动平稳，噪音小传动平稳，噪音小3反行程易自锁：反行程易自锁：v4效率低，发热量大，选减摩材料效率低，发热量大，选减摩材料二蜗杆传动类型二蜗杆传动类型2环面蜗杆传动环面蜗杆传动1圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动（1）普通圆柱蜗杆传动）普通圆柱蜗杆传动（2）圆弧圆柱蜗杆传动）圆弧圆柱蜗杆传动(Z

3、C)11-111-1蜗杆传动的特点蜗杆传动的特点主要是刀具的主要是刀具的加工时的位置、装夹角度、刀具形状、刀具的加工时的位置、装夹角度、刀具形状、刀具的种类等不同而形成了不同类型的蜗杆传动。种类等不同而形成了不同类型的蜗杆传动。3锥蜗杆传动（略）锥蜗杆传动（略）机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系a阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)最常用最常用蜗杆齿廓蜗杆齿廓横截面：阿基米德螺旋线横截面：阿基米德螺旋线纵截面：直齿齿条纵截面：直齿齿条蜗轮齿廓蜗轮齿廓中间截面：渐开线中间截面：渐开线中间平面，蜗杆传动中间平面，蜗杆传动 如同直齿如同直齿齿条与渐开线齿轮齿条与渐开线齿轮齿条与渐开线齿轮齿条与

4、渐开线齿轮啮合啮合（1 1）普通圆柱蜗杆传动）普通圆柱蜗杆传动1圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动结论结论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系b法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)蜗杆齿廓蜗杆齿廓横截面：延伸渐开线横截面：延伸渐开线法截面：直廓法截面：直廓N机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系c渐开线蜗杆渐开线蜗杆(ZI)蜗杆齿廓：横截面：渐开线蜗杆齿廓：横截面：渐开线=8o45o机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系d锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(ZK)机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系（2）圆弧圆柱蜗杆传动）圆弧圆柱蜗杆传动(ZC)中间平面中中间平面中蜗杆齿廓：凹圆弧

5、蜗杆齿廓：凹圆弧蜗轮齿廓：凸圆弧蜗轮齿廓：凸圆弧2环面蜗杆传动环面蜗杆传动中间平面中：中间平面中：蜗杆、蜗轮为直线齿廓蜗杆、蜗轮为直线齿廓机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一主要参数一主要参数1模数模数 m 和压力角和压力角：m a1=mt2=m(标准值标准值)a1=t2=(标准值标准值20o)11-2 11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d1和和直径系数直径系数qd1=m q直径系数模数分度圆直径注意：注意：d1 m z13蜗杆导程角蜗杆导程角引入直径系数

6、引入直径系数q的的目的？目的？限制滚刀数限制滚刀数目及便于滚刀的标准化。目及便于滚刀的标准化。问题问题机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系分析分析：z1(q)旋向相同旋向相同：蜗杆左：蜗杆左(右右)蜗轮蜗轮 左左(右右)=机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系4蜗杆头数蜗杆头数z1和蜗轮齿数和蜗轮齿数z2z1 少少 i 增加增加z1多多 增加增加 加工困难加工困难一般一般z1=1,2,4,6z2 少少 产生根切产生根切 z2 17 传动平稳性不佳传动平稳性不佳 z2 28z2 多多 d2(=m z2)增加增加 蜗杆跨距增加蜗杆跨距增加 刚度降低刚度降低 z2 80 28 z2 8

7、0分析分析1分析分析2d2 大d2 小机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系5传动比传动比 i 和齿数比和齿数比 u蜗杆主动蜗杆主动蜗轮主动蜗轮主动注意注意机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系6中心距中心距 a7变位系数变位系数 x变位目的变位目的 配凑中心距配凑中心距配凑传动比配凑传动比提高传动能力或效率提高传动能力或效率变位特点变位特点 蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位原因原因避免滚刀尺寸变化避免滚刀尺寸变化注意注意机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系变位前变位前变位后变位后变位后蜗轮的分度圆与节圆仍旧重合变位后蜗轮的分度圆与节圆仍旧重合d2=d2

8、=m*z2或或d2=d2=m*z2，但蜗杆在中间平面上的节线有所改变，不再与分度线重但蜗杆在中间平面上的节线有所改变，不再与分度线重合合d1=m*（q+2x2）（及当）（及当x20时时d1d1）。机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系(1)若凑中心距若凑中心距：变位前后齿数不变，即：变位前后齿数不变，即(2)若凑传动比若凑传动比：变位前后中心距不变，即：变位前后中心距不变，即二几何尺寸计算二几何尺寸计算(见课本见课本p254表表11-3）具体见P242表11-2蜗杆基本参数及蜗轮参数匹配机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一失效形式和设计准则一失效形式和设计准则失效形式失效形式：

9、齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损滑动速度滑动速度 vs11-3 11-3 蜗杆传动的失效形式和材料选择蜗杆传动的失效形式和材料选择机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系设计准则设计准则开式开式闭式闭式热平衡计算热平衡计算（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易 导致导致 胶合）胶合）蜗杆轴刚度计算蜗杆轴刚度计算（由于蜗杆受力变形，影响轮齿正确啮合）（由于蜗杆受力变形，影响轮齿正确啮合）由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动速度较大，由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动速度较大，润润滑、散热不良时滑、散热

10、不良时，温升较高，从而增加了胶合与磨损的可温升较高，从而增加了胶合与磨损的可能性，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。能性，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。要进行要进行热平衡计算热平衡计算。但但充分润滑时充分润滑时：有利于油膜的形成，：有利于油膜的形成，滑动速度越大，滑动速度越大，摩擦系数越小，提高了传动效率。摩擦系数越小，提高了传动效率。机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二材料选择二材料选择对材料的要求对材料的要求：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性蜗杆蜗杆碳钢碳钢 如：如：40 45 合金钢如：合金钢如：40Cr

11、20Cr20CrMnTi蜗轮蜗轮较软（多选青铜）进行时效处理较软（多选青铜）进行时效处理vs3m/s 重要场合：重要场合：铸锡青铜如：铸锡青铜如：ZCuSn10P1 ZCuSn5Pb5Zn5vs 4m/s 较重要场合：铝铁青铜如：较重要场合：铝铁青铜如：ZCuAl10Fe3vs 10m/s 喷油喷油下蜗杆式下蜗杆式侧蜗杆式侧蜗杆式蜗杆浸油一齿高蜗杆浸油一齿高上蜗杆式：上蜗杆式：浸油浸油1/3蜗轮外径蜗轮外径机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三热平衡计算三热平衡计算 目的目的：控制温升，防止胶合控制温升，防止胶合 条件条件：发热量发热量H1=散热量散热量H2式中式中机械工程学院机械设计

12、系机械工程学院机械设计系若若 to 80 oC时如何？时如何？（增加散热能力）（增加散热能力）增加散热能力的措施增加散热能力的措施增加散热面积增加散热面积高速轴上装风扇高速轴上装风扇装冷却管路装冷却管路问题问题机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一蜗杆：整体式（可车可铣）一蜗杆：整体式（可车可铣）二蜗轮二蜗轮齿圈式：齿圈式：青铜齿圈与铸铁轮芯配合青铜齿圈与铸铁轮芯配合H7/r6而成，加装紧定螺钉而成，加装紧定螺钉 用于尺寸不太大，工作温度变化较小的场合用于尺寸不太大，工作温度变化较小的场合螺栓联接式：螺栓联接式：用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮，用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮，可用普通螺栓也

13、可用铰制孔用螺栓进行联接可用普通螺栓也可用铰制孔用螺栓进行联接整体绕铸式：整体绕铸式：主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮拼铸式：拼铸式：在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿，在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿，只用于成批制造的蜗轮只用于成批制造的蜗轮11-611-6蜗杆、蜗轮的结构设计蜗杆、蜗轮的结构设计机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系本章结束本章结束谢谢 谢谢 大大 家家 ！谢谢谢谢大大家家 ！