《蜗杆传动重点》PPT课件.ppt

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1、作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动7.1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（如若单个斜齿轮的齿数很少（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蜗轮蜗轮蜗杆传动蜗杆传动 蜗杆传动的特性蜗杆传动的特性作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动

2、 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆圆柱蜗杆7.1.2 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。作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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直线刀刃普通圆柱蜗杆的

3、齿面一般是在车床上用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。7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型普通圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。加工用的车刀为圆弧刀刃。传动特点：传动特

4、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。7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)7.1.2 蜗杆传动的类

5、型蜗杆传动的类型阿基米德螺线阿基米德螺线2单刀加工单刀加工轴面轴面 法面法面作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型双刀加工双刀加工阿基米德螺线阿基米德螺线法面法面作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动类类型型环面蜗杆传动环面

6、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)7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型渐开线蜗杆渐开线蜗杆渐开线渐开线基圆基圆轴面轴面作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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

7、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)7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型dx延伸渐开线延伸渐开线车刀对中齿厚中心法面车刀对中齿厚中心法面 法面法面轴面轴面作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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)是一种非线性螺旋齿面是一种非线性螺旋齿面蜗杆。

8、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，加工时工件作螺旋运动，加工时工件作螺旋运动，刀具作旋转运动。刀具作旋转运动。7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型2近似于阿基米德螺线近似于阿基米德螺线砂轮砂轮作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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，

9、一般可达传动效率高，一般可达85%90%；（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。7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型环面蜗杆环面蜗杆作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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：（1）同时接触的点数较多，重合度大；

10、）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7.1.2 蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆锥蜗杆作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动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判定方法：判定方法：与斜齿轮的旋向判断方法相同。与斜齿轮的旋向判断方法相同。作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动中间平面中间平面中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。正确啮合条件是

11、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：mx1 1=mt2=m，x1=t2=取标准值在中间平面内，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。7.2.1 圆柱蜗杆传动的基本参数圆柱蜗杆传动的基本参数27.2 普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动1 11 11 1tt2 2蜗轮蜗杆轮齿旋向相同蜗轮蜗杆轮齿旋向相同.蜗轮右旋蜗轮右旋若若 9090蜗杆右旋蜗杆右旋 1 1+1 1 90901 1+2 2为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定为了减少加工蜗轮滚刀的数量

12、，规定d d1 1只能取标准值只能取标准值。1 12 2定义定义s s=e e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。d d1 12.2.蜗杆的分度圆直径蜗杆的分度圆直径d d1 1d d2 2e e s s作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动3.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 即螺旋线的数目即螺旋线的数目。蜗杆转动一圈，相当于齿条移动蜗杆转动一圈，相当于齿条移动z1个齿，推动蜗轮转过个齿，推动蜗轮转过z1个齿。个齿。通常取通常取 z1=1 2 4 6d d1 1蜗蜗杆杆头头数数z1主主要要根根据据传传动动比比和和效效率率两两个个因因

13、素来选定。素来选定。蜗杆头数蜗杆头数z1小小传动比传动比i大大，但效率低，多用于自锁蜗杆。但效率低，多用于自锁蜗杆。蜗蜗杆杆头头数数z1大大传传动动比比i小小，但但效效率率高高，多多用用于于传传递递动动力力蜗杆。蜗杆。蜗蜗轮轮齿齿数数z2=iz1。为为保保证证传传动动平平稳稳性性，避避免免根根切切和和干干涉涉，通常规定通常规定zmin=28。z1、z2的取值见表的取值见表7.2。则则z2max=80，通常取，通常取z2=2880。z2过大过大 蜗杆长度蜗杆长度 刚度、啮合精度刚度、啮合精度 结构尺寸结构尺寸作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动4.蜗杆的导程角蜗杆的导程角将分度圆柱

14、展开得将分度圆柱展开得 =z z1 1pa1/d1 =mz1/d1 tan1=l/d1 dd1 1lp pa1a11 1=z1/q 表表7.2蜗杆头数蜗杆头数z1和蜗轮齿数和蜗轮齿数z2的荐用值的荐用值i=z2/z1z2 z1789131424i=z2/z1z2 z143423283227522872252728404023121508128804040作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动5.传动比传动比 i 和齿数比和齿数比 u传动比传动比 z1z2 =n2n1i=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：

15、可取：z1=2，或，或 4。=u齿数比齿数比 a=(d1+d1)/26.蜗杆传动的标准中心距蜗杆传动的标准中心距=m(q+z1)/27.2.2 普通圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算普通圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算由蜗杆传动的功用，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(见表见表7.3)ar1r212C作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动P7.3普通圆柱蜗杆传动的滑动速度和传动效率普通圆柱蜗杆传动的滑动速度和传动效率蜗杆传动的相对滑动速度蜗杆传动的相对滑动速度vsv1v2蜗杆传动的相对滑动速度的大小蜗杆传动的

16、相对滑动速度的大小由下列公式求得：由下列公式求得：式中：式中：v1 蜗杆分度圆的圆周速度蜗杆分度圆的圆周速度(m/s)；d1 蜗杆分度圆的直径蜗杆分度圆的直径(mm)；n1 蜗杆的转速蜗杆的转速(r/min)；蜗杆导程角。蜗杆导程角。d2d1P12作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动7.3.2 蜗杆传动的效率蜗杆传动的效率功率损耗功率损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。蜗杆传动总效率计算公式为蜗杆传动总效率计算公式为=123蜗杆主动时，总效率计算公式为蜗杆主动时，总效率计算公式为2 2-轴承效率，轴承效率，2=0.99(一对轴承一对轴承)1

17、 1-啮合效率，当蜗杆为主动时啮合效率，当蜗杆为主动时3 3-搅油效率，搅油效率，3=0.980.99式中式中:v v称为当量摩擦角，称为当量摩擦角，v v=tan-1 f v vf v v为当量摩擦系数为当量摩擦系数，v v，f v v取值见表取值见表 7.5 作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动7.4.1 蜗杆传动的失效形式、设计准则蜗杆传动的失效形式、设计准则7.4普通圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料选择普通圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料选择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。在蜗杆传动中在蜗杆传动中,轮齿的受力情况与齿轮传动基本相轮齿

18、的受力情况与齿轮传动基本相同同,因而轮齿的失效形式也和齿轮一样因而轮齿的失效形式也和齿轮一样,有有轮齿折断、齿轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形,而由于而由于蜗杆传动效率低蜗杆传动效率低,其齿面相对滑动速度大、发热量大其齿面相对滑动速度大、发热量大,更更容易发生容易发生胶合、点蚀、磨损胶合、点蚀、磨损,故在设计蜗杆传动时故在设计蜗杆传动时,就应就应根据这些失效形式来确定它们的设计准则。根据这些失效形式来确定它们的设计准则。但由于目前对胶合和磨损的计算还缺乏成熟的方法但由于目前对胶合和磨损的计算还缺乏成熟的方法,因而通常仍因而通常仍用接触

19、疲劳强度和弯曲疲劳强度计算蜗轮的用接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算蜗轮的承载能力承载能力,而在选取许用应力时适当考虑胶合和磨损的而在选取许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响将其值取低点。影响将其值取低点。作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动 由于蜗杆齿是连续螺旋由于蜗杆齿是连续螺旋,且其材料强度也较高且其材料强度也较高,所以所以失效总是出现在蜗轮上失效总是出现在蜗轮上,故只需对蜗轮进行强度计算故只需对蜗轮进行强度计算,其设计准则为：其设计准则为：蜗杆传动的设计准则蜗杆传动的设计准则 对于闭式蜗杆传动对于闭式蜗杆传动对于开式蜗杆传动对于开式蜗杆传动 另外对于闭式蜗杆传动由于散热困难另外

20、对于闭式蜗杆传动由于散热困难,故要进行热平衡故要进行热平衡计算计算,以避免过高的温升引起润滑失效导致齿面胶合；以避免过高的温升引起润滑失效导致齿面胶合；由于由于其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度,故按故按齿面接触疲劳强度来设计齿面接触疲劳强度来设计,而按齿根弯曲疲劳强度校核；而按齿根弯曲疲劳强度校核；由于其承载能力主要取决于齿根弯曲疲劳强度，故由于其承载能力主要取决于齿根弯曲疲劳强度，故只按齿根弯曲疲劳强度进行设计。只按齿根弯曲疲劳强度进行设计。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，应进行作者：

21、朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动材料材料蜗轮齿圈采用青铜：蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合减摩、耐磨性、抗胶合。蜗杆采用碳素钢与合金钢：蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。表面光洁、硬度高。材料牌号选择材料牌号选择高速重载蜗杆：高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火渗碳淬火5662HRC)或或 40Cr 42SiMn 4540Cr 42SiMn 45(表面淬火表面淬火4555HRC)一般蜗杆：一般蜗杆：40 4540 45 钢调质处理钢调质处理(硬度为硬度为220220250HBS)蜗轮材料：蜗轮材料：vS S 1212 m/s m

22、/s时时 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1锡青铜制造。锡青铜制造。vS S 1212 m/s m/s时时 ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜锡青铜vS S 4 4 m/s m/s时时 ZCuAl10Fe3 ZCuAl10Fe3铝青铜。铝青铜。vS S 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。时，采用蜗杆在上的结构。当当vs 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。时，采用压力喷油润滑。作者：朱理作者：朱理第第七七章章 蜗蜗杆杆传传动动本章重点本章重点：1.蜗杆传动的设计准则；蜗杆传动的设计准则；*2.蜗杆传动的受力分析；蜗杆传动的受力分析；3.蜗杆传动的设计参数选择。蜗杆传动的设计参数选择。作业作业：7.1、7.3。