第十章-蜗杆课件.ppt
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1、第十章第十章第十章第十章 蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动1.1.普通圆柱蜗杆传动的类型、特点及应用;普通圆柱蜗杆传动的类型、特点及应用;2.2.普通圆柱蜗杆传动的主要参数几何计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数几何计算3.3.蜗杆传动的失效、材料选择和结构蜗杆传动的失效、材料选择和结构4.4.蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算5.5.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1.1.普通圆柱蜗杆传动的主要参数几何计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数几何计算2.2.蜗杆传动的失效、材料选择和结构蜗杆传动的失效、材料选择和结构3.3.蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润
2、滑和热平衡计算本章主要教学内容本章主要教学内容本章教学重点本章教学重点10.1 蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动的特点和类型一、概述一、概述 蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的,在绝大多数情况下,两轴在绝大多数情况下,两轴在空间是相互垂直的,轴交错角为在空间是相互垂直的,轴交错角为9090度。度。一般蜗杆为主动件,蜗轮为从动件。多用于减速,也可用一般蜗杆为主动件,蜗轮为从动件。多用于减速,也可用于增速。于增速。蜗杆传动最大传动功率可达蜗杆传动最大传动功率可达750kw 750kw,通常用在,通常用在50kw50kw以下;以下;最高滑动速度可达最高滑动速度可达35m/s 35m
3、/s。蜗杆传动具有螺旋机构的某蜗杆传动具有螺旋机构的某些特点,蜗轮相当于螺母,蜗杆些特点,蜗轮相当于螺母,蜗杆相当于螺杆,有右旋、左旋及单相当于螺杆,有右旋、左旋及单头、多头之分,多用右旋蜗杆。头、多头之分,多用右旋蜗杆。1)传动比大,结构紧凑;)传动比大,结构紧凑;1.蜗杆传动的特点:2)具有自锁性;)具有自锁性;3)传动平稳,无噪声。)传动平稳,无噪声。4)机械效率低;)机械效率低;5)蜗杆轴向力较大,轴承磨损大。)蜗杆轴向力较大,轴承磨损大。优点优点缺点缺点2.蜗杆传动的应用蜗杆传动的应用 两轴交错、传动比较大,传递功率不太大或间歇工作的场合。两轴交错、传动比较大,传递功率不太大或间歇工
4、作的场合。一般可达一般可达1080分度机构可达分度机构可达1000二、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的类型按蜗杆螺旋线旋向:分为左旋和右旋,一般采用右旋。两者原理相同,计算方法也相同,只是作用力的方向不同(径向力除外)。单头:单头:主要用于传动比较大的场合,要求自锁的传动主要用于传动比较大的场合,要求自锁的传动 必须采用单头。必须采用单头。多头:多头:主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。按蜗杆头数不同分类普普通通圆圆柱柱蜗蜗杆杆传传动动环面蜗环面蜗杆传动杆传动锥蜗锥蜗杆传杆传动动同时啮合齿数多,传动平稳;齿面利于润滑油膜形成,传动效率较高;同时啮合齿数多
5、,重合度大;传动比范围大(10360);承载能力和效率较高;可节约有色金属。阿基米德蜗杆(ZA型)其螺旋面的形成与螺纹的形成相同。通常在无需磨削加工的情况下广泛采用,需要时要采用特制截面形状的砂轮。渐开线蜗杆(ZI型)端面齿廓为渐开线,与蜗杆基圆柱相切的截面上齿廓是直线,所以使用专用机床可以用平面砂轮磨削,容易得到高精度。法向直廓蜗杆(ZN型)螺线的导程角很大。加工时刀具的切削平面在垂至于齿槽(或齿厚)中点螺旋线的法平面内。可以磨削出极接近于延伸渐开线蜗杆的轮廓,可与蜗轮得到正确啮合。(ZC型)用具有圆弧形刀刃的刀具切出具有凹 圆弧齿廓的螺旋线。在基本条件相同时,比普通圆柱蜗杆传动承载能力约大
6、50,效率约高815。传动比大、速度高时效果更为明显。按蜗杆形状不同分类圆弧圆弧圆柱圆柱蜗杆蜗杆传动传动圆柱蜗杆机构圆柱蜗杆机构环面蜗杆机构环面蜗杆机构锥蜗杆机构锥蜗杆机构渐开线蜗杆渐开线蜗杆端面齿廓为渐开线,与蜗杆基圆柱相切的截面上齿廓是直线,所以使用专用机床可以用平面砂轮磨削,容易得到较高的精度。2 2)渐开线蜗杆()渐开线蜗杆(ZI ZI 型)型)圆弧齿圆柱蜗杆圆弧齿圆柱蜗杆 用具有圆弧形刀刃的刀具切出具有凹圆弧齿廓的螺旋线,在基本条件相同时,比普通圆柱蜗杆传动承载能力约大 50,效率约高 8 15。传动比大。2.圆弧圆柱蜗杆传动(圆弧圆柱蜗杆传动(ZC 型)型)环面蜗杆的齿顶轴向外形是
7、以凹圆弧为母线所形成一个环面蜗杆的齿顶轴向外形是以凹圆弧为母线所形成一个内凹内凹的的环面,蜗杆的环面包围蜗轮。环面,蜗杆的环面包围蜗轮。优点:优点:这种蜗杆传动同这种蜗杆传动同时参与啮合的齿数多,时参与啮合的齿数多,重合度大,形成油膜条重合度大,形成油膜条件好,因而承载能力高,件好,因而承载能力高,约为普通圆柱蜗杆传动约为普通圆柱蜗杆传动的的 2 2 4 4 倍;效率可倍;效率可达达0.850.850.9 0.9;缺点是缺点是:它的制造和安它的制造和安装精度要求较高。装精度要求较高。3.环面蜗杆传动环面蜗杆传动三、精度等级的选择三、精度等级的选择 蜗杆的制造:蜗杆可以在车床上切制,也可在特种铣
8、床上蜗杆的制造:蜗杆可以在车床上切制,也可在特种铣床上用圆盘铣刀或指形铣刀铣制,为了保证正确的啮合,蜗轮要用圆盘铣刀或指形铣刀铣制,为了保证正确的啮合,蜗轮要用与蜗杆同样大小的滚刀来切制。用与蜗杆同样大小的滚刀来切制。蜗杆的等级选择:主要依据蜗轮分度圆线速度大小进行蜗杆的等级选择:主要依据蜗轮分度圆线速度大小进行选择。选择。蜗杆传动规定了蜗杆传动规定了1212个精度等级,对于动力传动要按照个精度等级,对于动力传动要按照 6 69 9级精度制造。级精度制造。对于测量、分度等要求运动精度高的传动,要按照对于测量、分度等要求运动精度高的传动,要按照5 5级或级或 5 5级以上的精度制造。级以上的精度
9、制造。10.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数、几何尺寸及计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数、几何尺寸及计算 设计标准蜗杆传动时,一般是先根据给定的传动比,选择蜗设计标准蜗杆传动时,一般是先根据给定的传动比,选择蜗杆的头数和蜗轮的齿数,再根据强度条件来确定传动的主要杆的头数和蜗轮的齿数,再根据强度条件来确定传动的主要参数。参数。中间平面:中间平面:垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面,称为中垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面,称为中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿渐开线齿条与齿轮的啮合。条与齿轮的啮合。正确啮合条件:正确啮合条件:且蜗轮与蜗
10、杆旋向相同且蜗轮与蜗杆旋向相同一、蜗杆蜗轮正确啮合条件一、蜗杆蜗轮正确啮合条件2=1 因为蜗杆的轴向齿距因为蜗杆的轴向齿距 pa 应与蜗轮端面齿距应与蜗轮端面齿距 pt 相等,故相等,故蜗杆的轴向模数蜗杆的轴向模数 ma 应与蜗轮的端面模数应与蜗轮的端面模数 mt 相等。相等。1.模数模数 m 和压力角和压力角蜗杆模数系列和齿轮模数系列有所不同,国标蜗杆模数系列和齿轮模数系列有所不同,国标 GB10088-88 对蜗杆模数作了规定。对蜗杆模数作了规定。第一系列第一系列11.251.622.53.15456.381012.516202531.540第二系列第二系列1.533.54.55.5671
11、214二、蜗杆机构的主要参数及其选择二、蜗杆机构的主要参数及其选择ma1=mt22.蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径 d1蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径 d d1 1 :亦称蜗杆中圆直径,是齿厚与齿槽宽:亦称蜗杆中圆直径,是齿厚与齿槽宽相等的圆柱。相等的圆柱。为了蜗杆刀具尺寸的标准化为了蜗杆刀具尺寸的标准化,系列化,将蜗杆分度圆直径系列化,将蜗杆分度圆直径 d1规定为标准值参见下页表规定为标准值参见下页表 格格。国家标准国家标准GB/T10085-88GB/T10085-88中规定将蜗杆的分度圆直径标准化,且中规定将蜗杆的分度圆直径标准化,且与其模数相匹配。与其模数相匹配。目的:目的:为了限制加工蜗
12、轮用的蜗轮滚刀的数目及加工精度。为了限制加工蜗轮用的蜗轮滚刀的数目及加工精度。3.蜗杆直径系数蜗杆直径系数 q 因因 d1 和和 m 均为标准值,故均为标准值,故 q 为导出值,不一定是整数。对为导出值,不一定是整数。对于动力蜗杆传动,于动力蜗杆传动,q值均为值均为7 18;对于分度蜗杆传动,;对于分度蜗杆传动,q值约值约为为 16 30。蜗杆直径系数:蜗杆分度圆直径与模数蜗杆直径系数:蜗杆分度圆直径与模数 m m 的比值。的比值。角的范围为角的范围为 3.5 27 度,其值越大,传动效率越高,一般度,其值越大,传动效率越高,一般认为,当认为,当小于或等于小于或等于 3 30 时,蜗杆传动具有
13、自锁性。但实时,蜗杆传动具有自锁性。但实际工作中,蜗杆传动的自锁性还和蜗杆支承轴承有关。要求传际工作中,蜗杆传动的自锁性还和蜗杆支承轴承有关。要求传动效率较高时,常取导程角为动效率较高时,常取导程角为 15 30,此时常采用非阿基,此时常采用非阿基米德蜗杆。米德蜗杆。4.蜗杆分度圆柱上螺旋升角蜗杆分度圆柱上螺旋升角d1=mq5.传动比 i,蜗杆头数 z1,蜗轮齿数 z2蜗杆头数:蜗杆头数:蜗杆头数少易于得到大传动比,但导程角小,效率低,发热多,故重载不宜采用单头蜗杆,要求反向自锁时头数取 1。蜗杆头数多,效率高,但导程角大,制造困难。常用的蜗杆头数有 1、2、4、6 等。传动比 i蜗杆头数与传
14、动比、传动效率蜗杆头数与传动比、传动效率及制造难易程度有关。及制造难易程度有关。蜗轮齿数:蜗轮齿数:z2 iz1,为避免产生根切,为避免产生根切,z2不应少于不应少于26。为增。为增加传动平稳性,蜗轮宜取多些齿数,但蜗轮齿数越多,蜗轮加传动平稳性,蜗轮宜取多些齿数,但蜗轮齿数越多,蜗轮尺寸也越大,蜗杆轴越长,则刚度越小,故齿数不宜多于尺寸也越大,蜗杆轴越长,则刚度越小,故齿数不宜多于 100,一般取,一般取 28 80 个齿。个齿。z2 和和 z1 间最好避免有公因数,以利间最好避免有公因数,以利于均匀磨损。于均匀磨损。从上图中可以看到圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸,有关尺寸的计算公式见表 5.4
15、10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的失效形式、材料和结构一、蜗杆涡轮齿面间的相对滑动一、蜗杆涡轮齿面间的相对滑动vsV1=d1n1/(601000)滑动速度的大小,对齿面的润滑滑动速度的大小,对齿面的润滑情况、齿面失效形式、发热以及情况、齿面失效形式、发热以及传动效率等都有很大影响。传动效率等都有很大影响。1、失效形式:、失效形式:.蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似,有齿面蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似,有齿面胶合胶合、疲劳点蚀疲劳点蚀、磨损磨损、轮齿折断轮齿折断等。等。一般地,蜗轮的强度较弱,所以失效总是在一般地,蜗轮的强度较弱,所以失效总是在蜗轮上蜗轮上发生,又发生,又因蜗
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- 第十 蜗杆 课件
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