08机械设计基础-蜗杆传动解析.ppt

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1、上页上页下页下页总目录总目录本章本章 第章 蜗杆传动 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算蜗杆传动的材料和结构 普通圆柱蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护上页上页下页下页总目录总目录本章本章（一）教学要求（一）教学要求 1、了解蜗杆传动特点、类型 2、掌握蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 3、熟悉普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件、强度计算及热平衡计算等。（二）教学的重点与难点（二）教学的重点与难点 重点：普通圆柱蜗杆传动的几何参数计算、正确啮合条件、强度计算。难点：蜗杆传动的受力分析。上页上页下页下页总目录总目录本章本章1 1

2、蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。一般蜗杆为主动件，用于蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。一般蜗杆为主动件，用于传递交错轴间的运动和动力，通常两轴交错角传递交错轴间的运动和动力，通常两轴交错角为为9090 。上页上页下页下页总目录总目录本章本章一、蜗杆传动的类型一、蜗杆传动的类型 1 1、按蜗杆的外形分类、按蜗杆的外形分类圆圆柱柱蜗蜗杆杆传传动动 上页上页下页下页总目录总目录本章本章环环面面蜗蜗杆杆锥蜗杆锥蜗杆 上页上页下页下页总目录总目录本章本章BACK上页上页下页下页总目录总目录本章本章1.传动比大：结构紧凑，动力传动i=7 80；2.传动平稳：连续的螺旋齿,逐渐

3、进入啮合和退出，故冲击小、噪声低；3.可自锁：升角小于当量摩擦角时；4.传动效率低：滑动速度大，摩擦与磨损严重。5.制造成本较高：为了减摩耐磨，通常蜗轮齿圈需要用贵 重的青铜等材料制造，蜗杆则采取淬硬后磨削工艺，因此制造成本较高。6.不能实现互换：由于蜗轮是用与其匹配的蜗杆滚刀加工的，因此，仅模数和压力角相同的蜗杆与蜗轮是不能任意互换的。二、蜗杆传动的特点和应用二、蜗杆传动的特点和应用蜗杆传动与齿轮传动相比，具有以下特点：蜗杆传动适用于传动比大、传递功率不大且不作长期蜗杆传动适用于传动比大、传递功率不大且不作长期连续运转的场合。连续运转的场合。上页上页下页下页总目录总目录本章本章-2 蜗杆传动

4、的主要参数及几何尺寸计算 一、蜗杆主要参数及其选择一、蜗杆主要参数及其选择 1 1、模数、模数m m和压力角和压力角 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面（主平面）。在中间平面上，蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。（如图-5）图图-上页上页下页下页总目录总目录本章本章 蜗杆传动的设计计算都是以中间平面内的参数和几何关系为标准。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。根据正确啮合条件，蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数；蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角。规定中间平面上的模数和压力角为标准值，则:阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件当轴交错角=90时，还必须让蜗

5、杆的导程角与蜗轮的螺旋角上页上页下页下页总目录总目录本章本章 在在中间平面，即平面，即蜗杆轴向平面与蜗轮端面的蜗杆轴向平面与蜗轮端面的m m和压力角和压力角 相相 等，且为标准值。（见表等，且为标准值。（见表.）2 2、蜗杆分度圆柱上的导程角、蜗杆分度圆柱上的导程角蜗杆螺旋线的导程为：螺旋升角与导程的关系：通常蜗杆螺旋线的升角 ，升角小时传动效率低，但可实现自锁；升角大时传动效率高，但蜗杆的车削加工困难。上页上页下页下页总目录总目录本章本章3.蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d1蜗杆的分度圆直径：由 当模数一定时，q值越小，d1越小，升角越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度和强度降低。得（已标准化）直

6、径系数：上页上页下页下页总目录总目录本章本章4.蜗杆头数蜗杆头数z1、传动比、传动比、蜗轮齿数蜗轮齿数z2蜗杆头数z1=14：单头：易自锁，效率低，精度高。多头：，但加工困难，精度降低。一头两个头三个头上页上页下页下页总目录总目录本章本章传动比：注意：蜗杆传动的传动比仅与蜗杆的头数和蜗轮的齿数有关，而不等于分度圆直径之比。为避免蜗轮发生根切z2应不少于26个齿，但若z2过大，蜗轮直径增加，相应蜗杆越长，刚度越小。蜗轮齿数z2 常在2880 范围内选取。蜗轮齿数：上页上页下页下页总目录总目录本章本章 主要有点蚀、齿根折断、齿面胶合和磨损。最常见失效是齿面胶合和过度磨损。（1）开式传动：主要失效是

7、齿面磨损和轮齿折断。设计准则：按齿根弯曲疲劳强度设计。（2）闭式传动：主要失效是胶合、磨损和点蚀。设计准则：按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，另计算热平衡和蜗杆刚度。一、蜗杆传动的失效形式-3 蜗杆传动的强度计算 上页上页下页下页总目录总目录本章本章力的大小力的大小 ：圆周力 轴向力 径向力 二、蜗杆传动的受力分析二、蜗杆传动的受力分析上页上页下页下页总目录总目录本章本章Ft主反从同 Fr指向各自的轴线 Fa1蜗杆左、右手螺旋定则 轴向力 径向力圆周力 蜗轮转向的判别：Fa1的反向即为蜗轮的角速度2方向判定蜗轮转向 例1 判定蜗轮转向 例2上页上页下页下页总目录总目录本章本章按主

8、平面内斜齿轮与齿条啮合进行强度计算 校核公式 （二）蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 对于闭式蜗杆传动，Z280，很少出现蜗轮轮齿折断，一般无需进行轮齿弯曲疲劳强度计算。设计公式 定m,q（表）（一）蜗轮齿面接触疲劳强度计算三、蜗杆传动的强度计算上页上页下页下页总目录总目录本章本章V蜗轮分度圆圆周速度，m/sv1蜗杆分度圆圆周速度，m/s蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs 较大的VS引起：1、易发生齿面磨损和胶合 2、如润滑条件良好,有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率 一、蜗杆传动的滑动速度一、蜗杆传动的滑动速度-4 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 上页上页下页下页总目录总目录本章本章由啮

9、合摩擦损耗所决定的效率 轴承的效率 蜗杆或蜗轮搅油引起的效率 当量摩擦角 查表蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率 Z1 1，2，4，6效率 0.7，0.8，0.9，0.95二、蜗杆传动的效率二、蜗杆传动的效率上页上页下页下页总目录总目录本章本章三、三、蜗杆传动的润滑蜗杆传动的润滑 四、四、蜗杆传动的热平衡计算蜗杆传动的热平衡计算原因效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降,润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。设蜗杆传动功率为设蜗杆传动功率为P（K W）,效率为效率为 自然冷却方式，单位时间散热量为自然冷却方式，单位时间散热量为 Kd箱体表面散热系数 S 箱体散热面积 t 油的工作温度

10、t0环境温度 上页上页下页下页总目录总目录本章本章达到热平衡时达到热平衡时 可得到热平衡时的温度可得到热平衡时的温度 如如 t 80时措施：时措施：1 加散热片以增大散热面积加散热片以增大散热面积 2 蜗杆轴端加风扇，强制风冷却蜗杆轴端加风扇，强制风冷却 3 在传动箱内安装循环冷却管路在传动箱内安装循环冷却管路 上页上页下页下页总目录总目录本章本章-5 蜗杆蜗轮常用材料及结构一、蜗杆、蜗轮的材料 针对蜗杆传动的齿面间有较大的相对滑动，较易出现胶合和磨损的特点，要求蜗杆蜗轮的材料组合不仅要求有足够的强度，还要求具有良好的减摩耐磨性和抗胶合能性能。1、蜗杆材料、蜗杆材料蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制

11、造。2、蜗轮材料、蜗轮材料常用的蜗轮材料为铸锡青铜，例如ZCuSn10Pb1,ZCuSn5Pb5Zn5，其抗胶合、减摩及耐磨性能都较好，但价格较贵，因此用于滑动速度较高的场合上页上页下页下页总目录总目录本章本章 二、蜗杆、蜗轮的结构上页上页下页下页总目录总目录本章本章齿圈式齿圈式整整体体式式蜗轮的结构上页上页下页下页总目录总目录本章本章镶铸式镶铸式螺栓连接式螺栓连接式BACK上页上页下页下页总目录总目录本章本章-6 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护一、精度选择：一、精度选择：由于蜗杆传动啮合轮齿的刚度较齿轮传动大，所以制造精度对传动的影响比齿轮传动更显著，因此在同样场合下，应采用较高的精度。

12、蜗杆传动规定了12级精度。二、蜗杆传动的安装与维护二、蜗杆传动的安装与维护1、蜗杆、蜗轮的安装调整 在蜗杆传动中，蜗杆中心线位于主平面上，蜗杆与蜗轮中心距应准确，在装配时，应仔细调整蜗轮的轴向位置，否则难以正确啮合，齿面会在短时间内严重磨损。上页上页下页下页总目录总目录本章本章2、蜗杆传动的跑合和试运转 蜗杆传动装配后，须经跑合，以使齿面接触良好。跑和时采用低速运转，通常 ，逐步加载至额定载荷，跑和1h5h。若发现蜗杆齿面上粘有青铜，应立即停车，用细砂纸打去，再继续跑合。跑和好以后，应清洗全部零件，换新润滑油，并把此时蜗轮与蜗杆的相对轴向位置打上标记，便于以后拆装时配对和调整到位。上页上页下页

13、下页总目录总目录本章本章1、蜗杆传动特点、类型2、蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算3、普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件4、普通圆柱蜗杆传动的受力分析、强度计算及热平衡计算。总 结上页上页下页下页总目录总目录本章本章1、当两轴线（）时，可采用蜗杆传动。A 平行 B 相交 C 垂直交错2、在蜗杆传动中，通常（）为主动件。A 蜗杆 B 蜗轮 C 蜗杆蜗轮都可以3、阿基米德蜗杆的（）模数，应符合标准数值。A 法向 B 端面 C 轴向4、蜗杆传动自锁时，应使蜗杆导程角（）当量摩擦角。A 大于 B小于 C等于5、起吊重物用的手动蜗杆传动装置，应采用（）蜗杆。A 单头、小导程角 B 单头、大导程角 C 多头、

14、小导程角 D多头、大导程角6、计算蜗杆传动的传动比时,公式()是错误的。复习思考题ACDB上页上页下页下页总目录总目录本章本章7、为减少蜗轮滚刀数量，有利于刀具标准化，规定()为标准值。A 蜗轮齿数 B 蜗杆头数 C蜗杆分度圆直径8、蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要针对（）来进行。A蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度 B蜗轮齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度 C蜗杆齿面接触强度和齿根弯曲强度D蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度9、蜗杆传动中，蜗杆常用材料（），蜗轮常用材料有（）。A 铸铝 B碳钢 C铸铁 D黄铜 E锡青铜 F合金钢 G工程塑料上页上页下页下页总目录总目录本章本章10、在蜗杆传动中，标

15、准化了的参数有（）。蜗杆的头数蜗轮的齿数蜗杆的模数蜗杆的分度圆直径 蜗杆的导程角蜗杆的压力角 蜗轮的分度圆直径11、为使蜗杆传动具有自锁性，应采用()和()的蜗杆。单头 多头 大导程角 小导程角上页上页下页下页总目录总目录本章本章12、标准蜗杆 传动的中心距计算公式应力 A A B B C D 13、蜗杆蜗轮啮合面间的滑动速度V与蜗杆的圆周速度V1之间有()关系A V=V1 B VV1 C VV1 D V与V1没关系14、蜗杆传动的主要失效形式是A齿面疲劳点蚀 B齿根的弯曲折断 C齿面的胶合和磨损；D齿面的塑性变形上页上页下页下页总目录总目录本章本章1、试分析图示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋线方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向（用各分力表示）。习 题上页上页下页下页总目录总目录本章本章2、图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆I为主动件，为使轴、上传动件的轴向力能相抵消，试确定：（1）蜗杆的转向1；（2）一对斜齿轮3、4轮齿的旋向；（3）用图表示轴上传动件的受力（用各分力表示）情况。