蜗杆传动2学习.pptx
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1、潘存云教授研制改进措施:将刀具做成蜗杆状,用范成法切制蜗轮,所得蜗轮蜗杆为线接触。点接触优点: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。分度机构:i=1000,i=1000,通常i=8i=88080缺点:传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造,成本高。传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造,成本高。线接触第1页/共51页潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制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 圆柱蜗杆7.2 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 环面蜗杆锥蜗杆 锥蜗杆传
2、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。第2页/共51页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 7.2 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 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,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。潘存云教授研制普通圆柱蜗杆第3页/共51页潘存云教
3、授研制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 7.2 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 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。第4页/共51页潘存云教授研制类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗
4、杆传动圆柱蜗杆传动 7.2 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 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 阿基米德螺线2阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆单刀加工单刀加工阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)第5页/共51页潘存云教授研制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 7.2 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 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆
5、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双刀加工双刀加工潘存云教授研制阿基米德螺线第6页/共51页潘存云教授研制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 7.2 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 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)渐开线蜗杆渐开线基圆第7页/共51页潘存云教授研制类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆
6、传动圆柱蜗杆传动 7.2 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 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 潘存云教授研制dx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向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)第8页/共51页潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制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 7.2 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 阿基米
7、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 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)dx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第9页/共51页潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制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 7.2 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 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)2近似于阿基米德螺线是
8、一种非线性螺旋齿面蜗杆。是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工,只能在铣不能在车床上加工,只能在铣削或磨削,加工时工件作削或磨削,加工时工件作螺旋螺旋运动运动,刀具作,刀具作旋转运动旋转运动。砂轮砂轮第10页/共51页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 7.2 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 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,一般可达传动效率高,一般可达859
9、0%;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。潘存云教授研制环面蜗杆第11页/共51页潘存云教授研制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 7.2 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 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:锥蜗杆1)同时接触的点数较多,重合度大;同时接触的点数较多,重合度大;2)传动比范围大,一般
10、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第12页/共51页潘存云教授研制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:v v1 17.5 m/s -77.5 m/s -7级精度;级精度;v v1 1 3 m/s -8 3 m/s -8级精度;级精度;v v1 11.5 m/s -90,正变位 x12 12 m/s m/s时 ZCuSn10P1ZCuSn10
11、P1锡青铜制造。vS S 12 12 m/s m/s时 ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜vS S 6 6 m/sm/s时 ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe3铝青铜。vS S 2 2 m/sm/s时球墨铸铁、灰铸铁。7.4 普通蜗杆传动的承载能力计算普通蜗杆传动的承载能力计算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。二、蜗杆传动的常用材料二、蜗杆传动的常用材料 第26页/共51页*蜗杆的刚度计算蜗杆的刚度计算 *蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算*蜗轮的齿面接触疲劳强度计算蜗轮的齿面接触疲劳强度计算为了防止齿面过度磨损引起的失效,应
12、进行:为了防止齿面过度磨损引起的失效,应进行:*传动系统的热平衡计算传动系统的热平衡计算 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:为了防止过热引起的失效,就要进行:为了防止过热引起的失效,就要进行:三、蜗杆传动的设计准则三、蜗杆传动的设计准则 第27页/共51页在开式传动中,主要失效为:在开式传动中,主要失效为:齿面磨损和轮齿折齿面磨损和轮齿折断,断,按齿根的弯曲疲劳强度设计。按齿根的弯曲疲劳强度设计。在闭式传动中,主要失效为:在闭式传动中,主要失效为:齿面胶合或点蚀,齿面胶合或点蚀,按齿面的接触疲劳强度设计,按齿根的弯曲疲劳按齿面的接触疲劳强度设计,按
13、齿根的弯曲疲劳强度校核。还要进行强度校核。还要进行热平衡热平衡计算。计算。第28页/共51页潘存云教授研制潘存云教授研制四、圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的受力分析Ft2Fr2Fa2Ft1Fr1Fa12法向力可分解为三个分力:圆周力:Ft轴向力:Fa径向力:Fr且有如下关系:Ft1=Fa2 Fr1=Fr2 Fa1=Ft2=2T1/d1=2T2/d2=Ft2 tg式中:T1、T1分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。T2=T1 i 2第29页/共51页潘存云教授研制潘存云教授研制1 11p212p由相对运动原理可知:v2=v1+vS 齿面间滑动速度vS S=v1/cos vS=v2 2+v1 2作
14、速度向量图,得:v2=v1 tg蜗轮的转向:v22 22 2CW蜗轮转向的确定 vSttv1v2第30页/共51页潘存云教授研制潘存云教授研制1 11 112p12p右旋蜗杆:伸出右手,四指顺蜗杆转向,则蜗轮的 切向速 度vp2p2的方向与拇指反向相同。用手势确定蜗轮的转向:左旋蜗杆:用左手判断,方法一样。2 22 2v2v2蜗轮的转向因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动,有一种实用且简便的转向判别方法:ar1r2第31页/共51页潘存云教授研制潘存云教授研制蜗杆传动受力方向的判定 12pFa1Ft2Fr1Fr22 22)2)蜗轮切向力指向与其转动方向一致,且 Ft2=-=-Fa1;4)4)蜗轮蜗杆所
15、受径向力垂直于各自的轴线,且 Ft1=-=-Fa2;3)3)蜗杆切向力指向与其转动方向相反,且 Ft1=-=-Fa2;1)1)蜗杆所受扭矩T T1 1与转动方向1 1一致;T T1 1T T1 11 11 1Ft1Ft1Fa2Fa2第32页/共51页练习:n1n1Fr1Fr2Ft1xFa2Fa1Ft2右旋n2Fr1Fr2Ft1Fa2xFa1Ft2n2已知:蜗杆轴为输入,大锥齿轮轴为输出,轴转向如图。试:确定各轮转向、旋向及受力。1.n4 n3 n2 Ft2 Fa2 2.Fa3 Fa2 Ft1 n1蜗轮右旋n4输出1234蜗杆右旋第33页/共51页五、圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的强度计算
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