蜗轮蜗杆传动.pptx
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1、第一节第一节 蜗杆传动的特点和类型u蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的,用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90。传动中一般蜗杆是主动件,蜗轮是从动件。第1页/共44页1传动比大,一般传动比大,一般 i=1080,最大可达,最大可达1000;2重合度大,传动平稳,噪声低;重合度大,传动平稳,噪声低;4 蜗杆传动的主要缺点蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大,效率低;齿面的相对滑动速度大,效率低;主要用于中小功率,间断工作的场合。主要用于中小功率,间断工作的场合。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。一、蜗杆传动的特点一、蜗杆传动的特点:3结构紧凑
2、,可实现反行程自锁;结构紧凑,可实现反行程自锁;5.蜗轮的造价较高。蜗轮的造价较高。第一节第一节 蜗杆传动的特点和类型第十二章 蜗杆传动第2页/共44页其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,加工出的蜗杆的齿廓形状不同。蜗杆的外形是圆弧回转面,同时啮合的齿数多,传动平稳;蜗杆的外形是圆弧回转面,同时啮合的齿数多,传动平稳;齿面利于润滑油膜形成,传动效率较高;齿面利于润滑油膜形成,传动效率较高;重合度大;承载能力和效率较高。重合度大;承载能力和效率较高。阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)蜗杆)渐开线蜗杆渐开线蜗杆 (ZI蜗杆)蜗杆)法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)蜗
3、杆)普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动二、蜗杆传动的类型本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。三、蜗杆传动的精度等级分为分为12个精度等级,个精度等级,常用常用59级。级。第一节第一节 蜗杆传动的特点和类型第十二章 蜗杆传动第3页/共44页u蜗杆分左旋和右旋。左左旋旋右右旋旋u蜗杆还有单头和多头之分。蜗杆还有单头和多头之分。第一节第一节 蜗杆传动的特点和类型第十二章 蜗杆传动第4页/共44页圆柱蜗杆环面蜗杆 普通圆柱蜗杆(按刀具位置不同)阿基米德蜗杆延伸渐开线(法向直
4、廓)蜗杆渐开线蜗杆圆锥蜗杆蜗杆的类型蜗杆的类型第5页/共44页阿基米德螺线阿基米德蜗杆(ZA)轴面-直线延伸渐开线蜗杆(ZI)延伸渐开线 加工:刀具平面垂直于螺线法面-直线特点:端面-延伸渐开线第十二章 蜗杆传动第一节第一节 蜗杆传动的特点和类型第6页/共44页渐开线基圆渐开线蜗杆(ZI)加工:刀刃与蜗杆的基圆柱相切特点:端面-渐开线 后两种蜗杆的加工,刀具安装较困难,生产率低,故常用阿基米德蜗杆。第十二章 蜗杆传动第一节第一节 蜗杆传动的特点和类型第7页/共44页第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第十二章 蜗杆传动一、圆柱蜗杆传动的主要参数一、圆柱蜗杆传动的主要参数:1.模数m和压力角主
5、平面=1中间平面:通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。第8页/共44页第十二章 蜗杆传动v由于蜗轮是用与蜗杆形状相仿的滚刀,按范成原理切制轮齿,由于蜗轮是用与蜗杆形状相仿的滚刀,按范成原理切制轮齿,所以所以ZA蜗杆传动中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开蜗杆传动中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。线齿轮与齿条的啮合。中间平面中间平面:通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。是是蜗杆的轴面蜗杆的轴面是是蜗轮的端面蜗轮的端面v 蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面(主平面)内确定。蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面(主平面)内确定。BLp主
6、平面主平面第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第9页/共44页第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第十二章 蜗杆传动在主平面内,蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。u蜗轮蜗杆正确啮合条件是蜗轮蜗杆正确啮合条件是:蜗杆的轴面模数蜗杆的轴面模数 mma a1 1和轴面压力和轴面压力角角 a a1 1应分别等于蜗轮的端面模数应分别等于蜗轮的端面模数mmt t2 2和端面压力角和端面压力角 t t2 2,即即 ma1=mt2=m a1=t2=u模数模数m的标准值,见表的标准值,见表12-1;压力角标准值为;压力角标准值为20,ZAZA蜗杆取蜗杆取轴向压力角为标准值,轴向压力角为标准值,ZIZI
7、蜗杆取法向压力角为标准值。蜗杆取法向压力角为标准值。u如图上图所示,如图上图所示,齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱(或或称为中圆柱称为中圆柱)。蜗杆分度圆。蜗杆分度圆(中圆中圆)直径用直径用d1表示,其值见表表示,其值见表12-1。蜗轮分度圆直径以。蜗轮分度圆直径以d2表示。表示。第10页/共44页v在两轴交错角为在两轴交错角为9090的蜗杆传动中,蜗杆分度圆柱上的导程的蜗杆传动中,蜗杆分度圆柱上的导程角角 应与蜗轮分度圆上的螺旋角应与蜗轮分度圆上的螺旋角 大小相等旋向相同大小相等旋向相同,即,即 =2.传动比传动比i、蜗杆头数、蜗杆头数z1和蜗轮齿
8、数和蜗轮齿数z2v设蜗杆头数为设蜗杆头数为z1,蜗轮齿数为,蜗轮齿数为z2,当蜗杆转一周时,蜗轮转过,当蜗杆转一周时,蜗轮转过 z1 个齿个齿(z1/z2周周)。因此,其传动比为。因此,其传动比为 vz1g g效率效率,但加工困难。,但加工困难。vz1 传动比传动比 i,但传动效率,但传动效率。(蜗杆头数与传动效率关系)v常取常取,z11,2,4,6。可根据传动比可根据传动比,参考表参考表 12-2中的荐中的荐用值选取。用值选取。第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第十二章 蜗杆传动第11页/共44页uz2=i z1。如 z2太小,将使传动平稳性变差。如 z2太大,蜗轮直径将增大,使蜗杆支承
9、间距加大,降低蜗杆的弯曲刚度。u一般取 z23280。(Z1与Z2的荐用值表:12-2)3.蜗杆直径系数q和导程角u由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的,为了限制滚刀的数目,国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1(参见表12-1)。u直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即:是导出值是导出值d1=q mz1mu当模数当模数m一定时,一定时,q值增大则蜗杆直径值增大则蜗杆直径d1增大,蜗杆的刚度提高。因此,增大,蜗杆的刚度提高。因此,对于小模数蜗杆,规定了较大的对于小模数蜗杆,规定了较大的q值,以保证蜗杆有足够的刚度。值,以保证蜗杆有足够的刚度。第二节圆
10、柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第十二章 蜗杆传动第12页/共44页第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸如图所示蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线为螺旋线。第十二章 蜗杆传动但制造困难自锁性好第13页/共44页4.齿面间滑动速度vsu蜗杆传动即使在节点蜗杆传动即使在节点C C处啮合,齿处啮合,齿廓之间也有较大的相对滑动,滑动廓之间也有较大的相对滑动,滑动速度速度vsvs 沿蜗杆螺旋线方向。设蜗沿蜗杆螺旋线方向。设蜗杆圆周速度为杆圆周速度为v v l l、蜗轮圆周速度、蜗轮圆周速度为为v v 2 2,由图,由图12-612-6可得可得u滑动速度的大小,对齿面的润滑情况、滑动速度的大小,对齿面的润滑情况、
11、齿面失效形式、发热以及传动效率等齿面失效形式、发热以及传动效率等都有很大影响。都有很大影响。第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第十二章 蜗杆传动第14页/共44页5.中心距a当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动,其中心距计算式为 a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)(12-4)注意:a0.5m(z1+z2)。中心距的常用值见表12-3注。二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算u设计蜗杆传动时,一般是先根据传动的功用和传动比的要求,选择蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2,然后再按强度计算确定模数m和蜗杆分度圆直径d1(或q),再根据表12-3计算出蜗杆、蜗轮的几何尺寸
12、(两轴交错角为90、标准传动)。第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第十二章 蜗杆传动第15页/共44页表表12-3 蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆传动的几何尺寸计算标准中心距标准中心距径向间隙径向间隙蜗轮螺旋角蜗轮螺旋角蜗杆导程角蜗杆导程角齿根圆直径齿根圆直径齿顶圆直径齿顶圆直径齿根高齿根高齿顶高齿顶高分度圆直径分度圆直径蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆计算公式计算公式符号符号名称名称第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第十二章 蜗杆传动第16页/共44页蜗轮的转向蜗轮的转向左右手法:左旋左手,右旋右手,四指转向 1,拇指反向;即为v2。第十二章 蜗杆传动第17页/共44页第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何
13、尺寸第十二章 蜗杆传动例例12-1 12-1 在带传动和蜗杆传动组成的传动系统中,初步在带传动和蜗杆传动组成的传动系统中,初步计算后取蜗杆模数计算后取蜗杆模数 m=4mmm=4mm、头数、头数 z z1 1=2=2、分度圆直径、分度圆直径d d1 1 =40mm=40mm,蜗轮齿数,蜗轮齿数 z z2 2=39=39,试计算蜗杆直径系数,试计算蜗杆直径系数q q、导程、导程角角及蜗杆传动中心距及蜗杆传动中心距 a a。解解(1)(1)蜗杆直径系数蜗杆直径系数 =40/4=10=40/4=10(2)(2)导程角导程角 由式(由式(12-212-2)得)得 =2/10=0.2=2/10=0.2 =
14、11.3099(111836“)=11.3099(111836“)(3)(3)传动中心距传动中心距 a=0.5(=0.5(q+z2)=0.54(10+39)=98mm =0.54(10+39)=98mm第18页/共44页第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第十二章 蜗杆传动讨论讨论 也可将蜗轮齿数改为也可将蜗轮齿数改为z z2 2=40=40,即中心距圆整为,即中心距圆整为 a=0.54(10+40)=100mma=0.54(10+40)=100mm。由此引起的传动比的变。由此引起的传动比的变化可在传动系统内部作适当调整。化可在传动系统内部作适当调整。如果是单件生产又允许采用非标准中心距,就
15、取如果是单件生产又允许采用非标准中心距,就取 a=98mma=98mm。在不改变传动比的情况下,若想将中心距圆整为在不改变传动比的情况下,若想将中心距圆整为 a=100mma=100mm,就只能采用变位传动了。方法是在切制蜗轮时将滚,就只能采用变位传动了。方法是在切制蜗轮时将滚刀外移刀外移2mm2mm,即将滚刀与被切蜗轮的中心距由,即将滚刀与被切蜗轮的中心距由98mm98mm增加到增加到100mm100mm。有关变位蜗杆传动的计算,参见机械设计手册。有关变位蜗杆传动的计算,参见机械设计手册。第19页/共44页第三节第三节蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的失效形式、材料和结构第十二章 蜗杆
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