机械设计基础第第5章蜗杆.ppt

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1、聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系 第第5 5章章 蜗杆传动蜗杆传动学习目标：学习目标：1、了解了解蜗杆传动的类型、应用特点，蜗轮蜗杆的结构；蜗杆传动的类型、应用特点，蜗轮蜗杆的结构；2、掌握掌握普通圆柱蜗杆传动的主要参数；普通圆柱蜗杆传动的主要参数；3、掌握掌握蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料；蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料；4、掌握掌握普通圆柱蜗杆传动的受力分析及强度计算方法；普通圆柱蜗杆传动的受力分析及强度计算方法；5、了解了解蜗杆传动的效率及热平衡计算。蜗杆传动的效率及热平衡计算。重点内容：重点内容：1、掌握掌握蜗杆传动的失效形式及设计准则；蜗杆传动

2、的失效形式及设计准则；2、掌握掌握普通圆柱蜗杆传动的受力分析和设计计算。普通圆柱蜗杆传动的受力分析和设计计算。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系5.1 5.1 概述概述作用作用：用于传递空间交错轴之间的回转运动和动力。用于传递空间交错轴之间的回转运动和动力。一般一般蜗杆主动、蜗轮从动蜗杆主动、蜗轮从动。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（如（如z1=1）而且而且很大很大 时，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蜗轮蜗轮聊

3、城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系改进措施改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成将刀具做成蜗杆状，用范成法切制法切制蜗轮蜗轮，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、自锁性。自锁性。分度机构：分度机构：i=300,通常通常i=1080缺点：缺点：传动效率低、蜗轮齿圈用传动效率低、蜗轮齿圈用青铜青铜制造，成本高。制造，成本高。线接触线接触摩擦、磨损摩擦、磨损严重。严重。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系机床：数控工作台、分度机构机床：数控工作台、分度机构汽

4、车：转向器汽车：转向器冶金：材料运输冶金：材料运输矿山：开采设备矿山：开采设备起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯应用：应用：聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 环面蜗杆环面蜗杆锥蜗杆锥蜗杆圆柱蜗杆圆柱蜗杆5.1.1 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系普通圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆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 锥蜗杆传

5、动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 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，的车刀切制而成，车刀安装位置不同车刀安装位置不同，加工出的蜗杆，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。齿面的齿廓形状不同。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系圆弧圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅圆弧圆柱蜗杆传动与普通

6、圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为是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。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系 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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆ZA渐开线蜗杆渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆ZN 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 ZK阿基米

7、德螺线阿基米德螺线2单刀加工单刀加工阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆ZN 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆ZK 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ZA双刀加工双刀加工阿基米德螺线阿基米德螺线特点：特点：便于便于车削加工，车削加工，但磨削困难但磨削困难聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程

8、系汽车工程系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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆ZA渐开线蜗杆渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆ZN 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆ZK 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特点：特点：便于车便于车削加工，可滚削加工，可滚铣，可平面砂铣，可平面砂轮磨削。轮磨削。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系延伸渐开线延伸渐开线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 锥蜗杆传动锥蜗杆传动

9、 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆ZA渐开线蜗杆渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆ZN 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆ZK dx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)聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆ZA渐开线蜗杆渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆ZN 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆Z

10、K 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特点：特点：便于便于车削加工，车削加工，直母线砂轮直母线砂轮磨齿。磨齿。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆ZA渐开线蜗杆渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆ZN 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆ZK 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

11、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，只能工，只能铣削或磨削铣削或磨削，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。砂轮砂轮聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆ZA渐开线蜗杆渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆ZN 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆ZK 环面蜗杆传动特点：环面蜗杆传动特点：1）传动效率高传动效率高，一般可达，一般可达859

12、0%；2）承载能力高承载能力高，约为，约为阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆的的24倍；倍；3）要求要求制造和安装精度高制造和安装精度高。环面蜗杆环面蜗杆聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系锥蜗杆锥蜗杆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 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 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动ZC 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆ZA渐开线蜗杆渐开线蜗杆ZI 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆ZN 锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆ZK 锥蜗杆传动特点：锥蜗杆传动特点：1）同时接触的同时接触的点数较多点数较多，重合度大；，重合度大；2）传动比范围大

13、）传动比范围大，一般为，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ZA最常用最常用聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系d 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：对于一般动力传动，按如下等级制造：v1 5 m/s -7级精度；级精度；v1 3 m/s -8级精度；级精度；v1 1.5 m/s -9级精度；级精度；判定方法：判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同

14、。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系5.2 5.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算中间平面中间平面 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。5.2.1 5.2.1 主要参数主要参数中间平面中间平面正确啮合条件是中间平面内参数分别相等：正确啮合条件是中间平面内参数分别相等：2mt2=ma1=m在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合1 1、正确啮合条件、正确啮合条件t2=a1=聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系压力角压力角:=20模

15、数模数m取标准值，取标准值，与齿轮模数系列不同与齿轮模数系列不同。分度传动，推荐用分度传动，推荐用 =15动力传动，推荐：动力传动，推荐：=252 2、模数、模数m和压力角和压力角 第一系列第一系列1,1.25,1.6,2,2.5,3.15,4,5,6.3 8 10,12.5,16,20,25,31.5,40第二系列第二系列1.5,3,3.5,4.5,5.5 6,7,12,14蜗杆模数蜗杆模数m值值 GB10088-88蜗轮蜗杆轮齿旋向相同。蜗轮蜗杆轮齿旋向相同。蜗轮右旋蜗轮右旋蜗杆右旋蜗杆右旋ZA：aZI、ZN、ZK：n聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系为了减少加工蜗轮

16、滚刀的数量，规定为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1只能取标准值。只能取标准值。定义定义s=e的假想圆柱称为蜗杆的分度圆柱。的假想圆柱称为蜗杆的分度圆柱。d d1 1e es sd d2 23.3.蜗杆的分度圆直径蜗杆的分度圆直径d d1 1规定比值规定比值 为蜗杆的为蜗杆的直径系数直径系数。q=d1/m一般取一般取:q=8 18。m不变的话，不变的话，q,d1,蜗杆蜗杆刚度刚度聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系表表5-2 普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系4

17、、传动比、传动比i、蜗杆头数、蜗杆头数z1和蜗轮齿数和蜗轮齿数z2蜗杆头数蜗杆头数z1：即：即螺旋线的数目螺旋线的数目蜗蜗杆杆转转动动一一圈圈，相相当当于于齿齿条条移移动动z1个个齿，推动蜗轮转过齿，推动蜗轮转过z1个齿。个齿。通常：通常：z1=1 2 4 6dn2n1i=传动比：传动比：z1z2 =蜗轮齿数：蜗轮齿数：z2=i z1 为避免根切：为避免根切：z2 17一般情况：一般情况：28z280 若想得到大若想得到大 i,可取：可取：z1=1，但传动效率低。，但传动效率低。对于大功率传动对于大功率传动,可取：可取：z1=2，或，或 4。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工

18、程系表表5-3 蜗杆头数蜗杆头数z1与蜗轮齿数与蜗轮齿数z2的推荐值的推荐值传动比传动比i 5 715 1430 2982 蜗杆头数蜗杆头数z1 6 4 2 1 蜗轮齿数蜗轮齿数z2 2931 2961 2961 2982 5、蜗杆的导程角、蜗杆的导程角将分度圆柱展开得：将分度圆柱展开得：=z1 pa/d1=mz1/d1 tan1=l/d1 dd1 1lp pa a1 1d d1 11 11 16、中心距、中心距a=r1+r2=m(q+z2)/2=z1/q 聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系5.2.3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(表表)由蜗

19、杆传动的功用，以及给定的传动比由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i,z1 z2 计算求得计算求得 m、d1 计算几何尺寸计算几何尺寸表表 5-4 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 名名 称称 计计 算算 公公 式式 蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径 齿顶高齿顶高 齿根高齿根高 顶圆直径顶圆直径 根圆直径根圆直径 蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距 径向间隙径向间隙 中心距中心距 蜗蜗 杆杆蜗蜗 轮轮d1=mq d2=mz2 ha=m ha=m df=1.2mq df=1.2mq da1=m(q+2)da1=m(q+2)df

20、1=m(q-2.4)df2=m(q-2.4)pa1=pt2=px=mc=0.2 ma=0.5(d1+d2)m=0.5m(q+z2)聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系5.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料5.3.1 失效形式和设计准则失效形式和设计准则a.失效形式：失效形式：齿面齿面点蚀点蚀、胶合胶合和和磨损磨损，通常发生在，通常发生在蜗轮蜗轮。b.设计准则：设计准则：1)闭式：闭式：按接触强度设计，按弯曲强度校核按接触强度设计，按弯曲强度校核(Z290)，连续工作，要进行连续工作，要进行热平衡计算热平衡计算。2)开式：开式：按弯曲强度

21、进行设计。按弯曲强度进行设计。*蜗杆的刚度计算蜗杆的刚度计算 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：聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系5.3.2 常用材料常用材料材料材料蜗轮齿圈采用蜗轮齿圈采用青铜青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。减摩、耐磨性、抗胶合。材料牌号选择材料牌号选择（表（表5-5）：高速重载蜗杆：高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火渗碳淬火5662HRC)或或40Cr 42SiMn 45(表面淬火表面淬火4555HRC)一般蜗杆：一般蜗杆：40 45 钢调质处理钢调质处理(硬度为硬度为220250HBS)蜗轮材

22、料：蜗轮材料：vS 12 m/s时时 ZCuSn10P1锡青铜制造。锡青铜制造。vS 12 m/s时时 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜锡青铜vS 6 m/s时时 ZCuAl10Fe3铝青铜。铝青铜。vS 2 m/s时时 球墨铸铁、灰铸铁。球墨铸铁、灰铸铁。蜗杆采用蜗杆采用碳素钢碳素钢与与合金钢合金钢：表面光洁、硬度高。表面光洁、硬度高。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系5.4.1 蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析5.4 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

23、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 tan T1、T2分别为作用在蜗杆与蜗轮分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩上的扭矩T2=T1 i 1聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系1 11 1伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗杆所受轴向力伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗杆所受轴向力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：用左手判断，方法一样左旋蜗杆：用左手判断，方法一样2 22 2ar1r212pv212p右旋蜗杆右旋蜗

24、杆Fa1Fa1v2聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系12p蜗杆传动受力方向的判定：蜗杆传动受力方向的判定：Fr1Fr222)蜗轮切向力指向与其转动方向一致，且蜗轮切向力指向与其转动方向一致，且 Ft2=-Fa1；4)蜗轮蜗杆所受径向力垂直于各自的轴线，且蜗轮蜗杆所受径向力垂直于各自的轴线，且 Fr1=-Fr2；3)蜗杆切向力指向与其转动方向相反，且蜗杆切向力指向与其转动方向相反，且 Ft1=-Fa2；1)蜗杆所受扭矩蜗杆所受扭矩T1与转动方向与转动方向1相同；相同；T1T1Ft1Fa2Ft1Fa2Ft2Fa111Fa1Ft2聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽

25、车工程系Ft2Fa12Ft1Fa2Fr2Fr1聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系Fa3Fa2Ft1Fa1Ft2Fr2Fr11聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系一、蜗轮齿面接触疲劳强度计算一、蜗轮齿面接触疲劳强度计算MPa-蜗轮材料的许用接触应力，蜗轮材料的许用接触应力，MPaK-载荷系数，取载荷系数，取K=KA Kv K 5.4.2 蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算mmZ-接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数。接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数。ZE-材料系数材料系数聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系0.2 0.2

26、5 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.60 d1/a3.6 3.2 2.8 2.4 2.0 影响系数影响系数Z ZZC蜗杆蜗杆表表5-6 5-6 使用系数使用系数KA工作类型工作类型 I II IIII II III 载荷性质载荷性质 均匀、无冲击均匀、无冲击 不均匀、小冲击不均匀、小冲击 不均匀、大冲击不均匀、大冲击 每小时启动次数每小时启动次数 25 2550 50 50 起动载荷起动载荷 小小 较较 大大 大大 KA 1 1.15 1.21 1.15 1.2 动载系数动载系数Kv ，当当V2 3 m/s,Kv=11.1 当当V2 3 m/s,Kv=1.11.2 齿

27、向载荷分布系数齿向载荷分布系数K，当载荷平稳时，当载荷平稳时 ,取取K=1=1 当载荷变化时当载荷变化时 ,取取K=1.1=1.11.3 1.3 ZA,ZI,ZN,ZK蜗杆蜗杆图图5.12 圆柱圆柱蜗杆传动的接蜗杆传动的接触系数触系数Z聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系表表5-8 灰铸铁及铸铝铁青铜蜗轮的许用接触应力灰铸铁及铸铝铁青铜蜗轮的许用接触应力 H H MPa材材 料料 滑动速度滑动速度 vs s(m/s)(m/s)蜗蜗 杆杆 蜗蜗 轮轮 0.25 0.25 0.5 1 2 3 445 其他情况其他情况 HRC45 HRC45 其他其他 滑动速度滑动速度 fv v

28、 v v fv v v v fv v v v fv v v v fv v v v 0.01 0.11 6 17 0.12 651 0.18 1012 0.18 1012 0.19 10450.10 0.08 4 34 0.09 543 0.13 724 0.14 758 0.16 9050.50 0.055 309 0.065 343 0.09 509 0.09 509 0.1 5431.00 0.045 235 0.055 309 0.07 4 0.07 4 0.09 5092.00 0.035 2 0.045 235 0.055 309 0.07 4vs m/s聊城大学聊城大学 汽车学院汽

29、车学院 汽车工程系汽车工程系由热平衡条件：由热平衡条件：1 1=2,2,得：得：ti=t0+d S1000P1(1-)其中：其中：P1 1-蜗杆传递的功率；蜗杆传递的功率；d-表面散热系数；一般取：表面散热系数；一般取：d=8.1517.45 W/(m2)S S-散热面积散热面积,m,m2 2,指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%50%计算。计算。摩擦损耗产生的热量摩擦损耗产生的热量:1=1000P1(1-)箱壁散发的热量箱壁散发的热量:2=d S(ti-t0)-蜗

30、杆传递的效率；蜗杆传递的效率；ti-工作油温，一般取：工作油温，一般取：6070 t0-工作环境温度，一般取：工作环境温度，一般取：20 保持工作温度所需散热面积：保持工作温度所需散热面积：S=m2d(ti t0)1000P1(1-)5.5.3 蜗杆传动的蜗杆传动的热平衡计算热平衡计算聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系 当工作油温：当工作油温：ti 80 或散热面积不足时，应采取散热或散热面积不足时，应采取散热措施：措施：1 1）增加散热面积）增加散热面积-加散热片；加散热片；2 2）提高表面传热系数）提高表面传热系数-加风扇、冷却水管、循环油冷却。加风扇、冷却水管、循环

31、油冷却。油泵油泵冷冷却却器器冷冷却却水水聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系蜗杆传动的散热措施蜗杆传动的散热措施聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系5.6 蜗杆传动的结构蜗杆传动的结构蜗杆的结构蜗杆的结构:通常与轴制成一体通常与轴制成一体z1=1或或2时：时：b1(11+0.06z2)mmz1=4时时:b1(12.5+0.09z2)mmb1 蜗杆轴蜗杆轴蜗杆长度蜗杆长度b1的确定：的确定：1)无退刀槽结构：无退刀槽结构：加工螺旋部分时只能用铣制

32、的办法。加工螺旋部分时只能用铣制的办法。2)有退刀槽：有退刀槽：加工螺旋部分时可用车制或铣制的办法。加工螺旋部分时可用车制或铣制的办法。聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系蜗轮齿宽角蜗轮齿宽角 90130 轮圈厚度轮圈厚度 C 1.6m+1.5 mm轮缘宽度轮缘宽度B 0.75da 0.67 da 蜗轮顶圆直径蜗轮顶圆直径de2 da2+2m da2+1.5m da2+2m 蜗杆头数蜗杆头数Z11 2 4蜗轮的常用结构：蜗轮的常用结构：整体式整体式组合式组合式过盈配合过盈配合de2de2de2de2BBBBccc组合式组合式螺栓联接螺栓联接组合式铸造组合式铸造骑缝螺钉骑缝螺

33、钉48个，孔心向硬边偏移个，孔心向硬边偏移=23mm聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系整体式蜗轮整体式蜗轮齿圈式蜗轮齿圈式蜗轮聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系铰制孔螺栓连接式铰制孔螺栓连接式拼铸式拼铸式聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系1、与齿轮传动相比较，、与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。不能作为蜗杆传动的优点。A、传动平稳、传动平稳B、传动比可以较大、传动比可以较大C、可产生自锁、可产生自锁D、传动效率高、传动效率高2、阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的、阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的 模数，应符合标准值。模数，应符合标

34、准值。A、端面、端面B、法面、法面C、中间平面、中间平面3、在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，、在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，将使传动效率将使传动效率 。A、提高、提高B、减小、减小C、不变、不变D、增大也可能减小、增大也可能减小4、在其它条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度、在其它条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度 。A、增加、增加B、不变、不变C、减小、减小D、可能增加也可能减小、可能增加也可能减小DCBA聊城大学聊城大学 汽车学院汽车学院 汽车工程系汽车工程系5、蜗杆常用材料是、蜗杆常用材料是 。A、HT150B、ZCuSn10P1C、4

35、5号钢号钢D、GCr156、对蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过、对蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致高导致 。A、材料的机械性能下降、材料的机械性能下降B、润滑油变质、润滑油变质C、蜗杆热变形过大、蜗杆热变形过大D、润滑条件恶化而产生胶合失效、润滑条件恶化而产生胶合失效7、在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径、在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径取标准值，其目的是取标准值，其目的是 。A、限制加工蜗杆的刀具数量、限制加工蜗杆的刀具数量B、限制加工蜗轮刀具的数量，并便于刀具的标准化、限制加工蜗轮刀具的数量，并便于刀具的标准化C、便于装配、便于装配D、提高加工精度、提高加工精度CDB