蜗轮蜗杆传动的设计-2010ppt电子教案.ppt

《蜗轮蜗杆传动的设计-2010ppt电子教案.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蜗轮蜗杆传动的设计-2010ppt电子教案.ppt（80页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、蜗轮蜗杆传动的设计-2010ppt5.1 概述概述组成组成蜗蜗杆杆传传动动用用于于传传递递空空间间交交错错轴轴间间的的运运动动和和动动力力，常用的轴交错角为常用的轴交错角为90。主要由主要由蜗杆蜗杆和和蜗轮蜗轮组成。组成。蜗蜗杆杆相相当当于于螺螺旋旋，有有单单头头和和多多头头、左左旋旋和和右右旋旋之之分。分。蜗轮则是变异的齿轮。蜗轮则是变异的齿轮。蜗杆传动中一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。蜗杆传动中一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。n主要是刀具的加工时的位置、装夹角主要是刀具的加工时的位置、装夹角度、刀具形状、刀具的种类等不同而形度、刀具形状、刀具的种类等不同而形成了不同类型的蜗杆传动。成了不同

2、类型的蜗杆传动。一、蜗杆传动的类型一、蜗杆传动的类型 1、圆柱蜗杆传动、圆柱蜗杆传动 按照齿廓曲线不同分为按照齿廓曲线不同分为ZAZA型、型、ZNZN型、型、ZIZI型、型、ZKZK型、型、ZCZC型。型。a阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)最常用最常用蜗杆齿廓蜗杆齿廓横截面：阿基米德螺旋线横截面：阿基米德螺旋线纵截面：直齿齿条纵截面：直齿齿条蜗轮齿廓蜗轮齿廓中间截面：渐开线中间截面：渐开线中间平面，蜗杆传动中间平面，蜗杆传动 如同直齿如同直齿齿条与渐开线齿轮齿条与渐开线齿轮齿条与渐开线齿轮齿条与渐开线齿轮啮合啮合（1 1）普通圆柱蜗杆传动）普通圆柱蜗杆传动结论结论b法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆(Z

3、N)蜗杆齿廓蜗杆齿廓横截面：延伸渐开线横截面：延伸渐开线法截面：直廓法截面：直廓Nc渐开线蜗杆渐开线蜗杆(ZI)蜗杆齿廓：横截面：渐开线蜗杆齿廓：横截面：渐开线=8o45od锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(ZK)（2）圆弧圆柱蜗杆传动）圆弧圆柱蜗杆传动(ZC)中间平面中中间平面中蜗杆齿廓：凹圆弧蜗杆齿廓：凹圆弧蜗轮齿廓：凸圆弧蜗轮齿廓：凸圆弧2、环面蜗杆传动、环面蜗杆传动中间平面中：中间平面中：蜗杆、蜗轮为直线齿廓蜗杆、蜗轮为直线齿廓 3、锥蜗杆传动、锥蜗杆传动二、蜗杆传动的特点二、蜗杆传动的特点1 1）传动比大）传动比大;2 2）结构紧凑）结构紧凑,传动平稳，噪声小；传动平稳，噪声小；3

4、3）摩擦、磨损严重，效率低；）摩擦、磨损严重，效率低；4 4）蜗轮需减摩、耐磨材料制造，成本高；）蜗轮需减摩、耐磨材料制造，成本高；5 5）当蜗杆的导程角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆）当蜗杆的导程角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性能；传动具有自锁性能；6 6）对制造和安装误差较为敏感，安装中心距的精度要）对制造和安装误差较为敏感，安装中心距的精度要求较高。求较高。三、普通圆柱蜗杆传动的精度nGB/T10089-1988对蜗杆、蜗轮和蜗杆传动规定了12个精度等级，1级精度最高，依次降低。与齿轮公差相仿，蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的公差也分成三个公差组。n普通圆柱蜗杆传动的精度，一般以69

5、级应用得最多。5.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸寸中间平面中间平面 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。面。1 1、模数、模数m m和压力角和压力角 正确啮合条件正确啮合条件d1Bpda2a2da2d2df 2Ldf1da1hahfh 蜗轮、蜗杆旋向相同蜗轮、蜗杆旋向相同一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择n蜗杆的头数z1通常为1，2，4，6。n当要求蜗杆传动具有大的传动比或蜗轮主动自锁时，取z1=1，此时传动效率较低；n当要求蜗杆传动具有较高的传动效率时，取z1=2，4，6。2

6、2、蜗杆头数蜗杆头数z z1 1、蜗轮齿数、蜗轮齿数z z2 2及传动比及传动比 in蜗轮的齿数主要由传动比来确定,蜗轮的齿数z2=i12 z2n为了避免蜗轮轮齿发生根切，理论上应使不小于17。但当z226时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性，通常规定z2 28。n当z280时，由于蜗轮直径较大，使得蜗杆的支承跨度也相应增大，从而降低了蜗杆的刚度。n故在动力蜗杆传动中，常取z2=2880。蜗杆头数蜗杆头数z1和蜗轮齿数和蜗轮齿数z2z1 少少 i 增加增加z1多多 增加增加 加工困难加工困难一般一般z1=1,2,4,6z2 少少 产生根切产生根切 z2 17 传动平稳性不佳传动平稳性不佳

7、z2 28z2 多多 d2(=m z2)增加增加 蜗杆跨距增加蜗杆跨距增加 刚度降低刚度降低 z2 80 28 z2 80分析分析1分析分析2d2 大d2 小 传动比传动比 i 和齿数比和齿数比 u蜗杆主动蜗杆主动蜗轮主动蜗轮主动注意注意3、蜗杆分度圆直径、蜗杆分度圆直径d1和和直径系数直径系数qd1=m q直径系数模数分度圆直径注意：注意：d1 m z14、蜗杆导程角、蜗杆导程角引入直径系数引入直径系数q的目的？的目的？限制滚刀数限制滚刀数目及便于滚刀的标准化。目及便于滚刀的标准化。问题问题分析分析：z1(q)旋向相同旋向相同：蜗杆左：蜗杆左(右右)蜗轮蜗轮 左左(右右)=d d1 11 1

8、1 1dd1 1lp pa1a11 15、中心距、中心距 a注意注意变位目的变位目的 配凑中心距配凑中心距配凑传动比配凑传动比提高传动能力或效率提高传动能力或效率变位特点变位特点蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位原因原因避免滚刀尺寸变化避免滚刀尺寸变化二、蜗杆传动的变位二、蜗杆传动的变位 n为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力及传动效率，常采用变位蜗杆传动。n变位方法与齿轮传动的变位方法相似，也是在切削时，利用刀具相对于蜗轮毛坯的径向位移来实现的。但是在蜗杆传动中，由于蜗杆的齿廓形状和尺寸要与加工蜗轮的滚刀形状与尺寸相同，所以为了保持刀具尺寸不变，蜗杆尺寸是不能变动的，因而

9、只能对蜗轮进行变位。变位前变位前变位后变位后变位后蜗轮的分度圆与节圆仍旧重合变位后蜗轮的分度圆与节圆仍旧重合d2=d2=m*z2或或d2=d2=m*z2，但蜗杆在中间平面上的节线有所改变，不再与分度线重但蜗杆在中间平面上的节线有所改变，不再与分度线重合合d1=m*（q+2x2）（及当）（及当x20时时d1d1）。(1)若凑中心距若凑中心距：变位前后齿数不变，即：变位前后齿数不变，即(2)若凑传动比若凑传动比：变位前后中心距不变，即：变位前后中心距不变，即三几何尺寸计算三几何尺寸计算(见课本见课本p108表表5-4）具体见P105表5-2蜗杆基本参数及蜗轮参数匹配一失效形式一失效形式：齿面点蚀，

10、轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损滑动速度滑动速度 vs5.3圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择则和材料选择 二、二、设计准则：设计准则：开式开式闭式闭式热平衡计算热平衡计算（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易 导致导致 胶合）胶合）蜗杆轴刚度计算蜗杆轴刚度计算（由于蜗杆受力变形，影响轮齿正确啮合）（由于蜗杆受力变形，影响轮齿正确啮合）由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动速度较大，由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动速度较大，润润滑、散热不良时滑、散热不良时，温升较高，从而增加

11、了胶合与磨损的可温升较高，从而增加了胶合与磨损的可能性，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。能性，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。要进行要进行热平衡计算热平衡计算。但但充分润滑时充分润滑时：有利于油膜的形成，：有利于油膜的形成，滑动速度越大，滑动速度越大，摩擦系数越小，提高了传动效率。摩擦系数越小，提高了传动效率。Z290对材料的要求对材料的要求：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性三、蜗杆传动的常用材料三、蜗杆传动的常用材料n蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造，高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr，并经渗碳淬火；也可用40、45钢或

12、40Cr并经淬火。这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。n通常要求蜗杆淬火后的硬度为(4055)HRC，经氮化处理后的硬度为(5562)HRC。n一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45钢，并经调质处理，其硬度为(220300)HBW。蜗杆：蜗杆：n常用的蜗轮材料为铸锡青铜（ZCuSn10P1，ZCuSn5Pb5Zn5）、铸铝铁青铜（ZCuA110Fe3）及灰铸铁（HT150，HT200）等。n锡青铜耐磨性最好，但价格较高，用于滑动速度3 m/s的重要传动；n铝铁青铜的耐磨性较锡青铜差一些，但价格较便宜，一般用于滑动速度4 m/s的传动；n滑动速度不高(2 m/s)，可采用灰铸铁制造。蜗轮：

13、蜗轮：蜗杆蜗杆碳钢碳钢 如：如：40 45 合金钢如：合金钢如：40Cr20Cr20CrMnTi蜗轮蜗轮较软（多选青铜）较软（多选青铜）vs3m/s 重要场合：重要场合：铸锡青铜如：铸锡青铜如：ZCuSn10P1 ZCuSn5Pb5Zn5vs 4m/s 较重要场合：铝铁青铜如：较重要场合：铝铁青铜如：ZCuAl10Fe3vs 80 oC时如何？时如何？（增加散热能力）（增加散热能力）增加散热能力的措施增加散热能力的措施增加散热面积增加散热面积高速轴上装风扇高速轴上装风扇装冷却管路装冷却管路问题问题蜗杆传动的散热措施蜗杆传动的散热措施油泵油泵冷冷却却器器蜗杆传动的散热措施蜗杆传动的散热措施四、蜗

14、杆传动的润滑四、蜗杆传动的润滑润润滑滑对对蜗蜗杆杆传传动动有有特特别别重重要要的的意意义义。蜗蜗杆杆传传动动的的设设计计包包括括合合理理地地选选择润滑油和润滑方式择润滑油和润滑方式。实实验验证证明明，当当啮啮合合条条件件、箱箱体体结结构构、工工作作环环境境等等一一定定时时，蜗蜗杆杆传传动动的的承载能力、效率与润滑油的粘度、粘度指数及添加剂有关。承载能力、效率与润滑油的粘度、粘度指数及添加剂有关。润滑油的粘度及润滑方式的选取见表。润滑油的粘度及润滑方式的选取见表。1润滑油粘度选择润滑油粘度选择高速轻载高速轻载选粘度小选粘度小低速重载低速重载选粘度大选粘度大2润滑方式润滑方式vs 5m/s 油池蜗

15、杆浸油油池蜗杆浸油vs 510m/s 油池或喷油蜗轮浸油油池或喷油蜗轮浸油vs 10m/s 喷油喷油下蜗杆式下蜗杆式侧蜗杆式侧蜗杆式蜗杆浸油一齿高蜗杆浸油一齿高上蜗杆式：上蜗杆式：浸油浸油1/3蜗轮外径蜗轮外径一蜗杆：整体式（可车可铣）一蜗杆：整体式（可车可铣）二蜗轮二蜗轮齿圈式：齿圈式：青铜齿圈与铸铁轮芯配合青铜齿圈与铸铁轮芯配合H7/r6而成，加装紧定螺钉而成，加装紧定螺钉 用于尺寸不太大，工作温度变化较小的场合用于尺寸不太大，工作温度变化较小的场合螺栓联接式：螺栓联接式：用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮，用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮，可用普通螺栓也可用铰制孔用螺栓进行联接可用普通螺栓也可用铰

16、制孔用螺栓进行联接整体绕铸式：整体绕铸式：主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮拼铸式：拼铸式：在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿，在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿，只用于成批制造的蜗轮只用于成批制造的蜗轮5.6圆柱蜗杆、蜗轮的结构设计蜗杆结构蜗杆结构蜗杆通常与轴做成一个整体。只有当蜗杆通常与轴做成一个整体。只有当时，才采用装配式。时，才采用装配式。齿圈式齿圈式螺栓连接式螺栓连接式浇铸浇铸式式整体式整体式蜗轮结构蜗轮结构整体式蜗轮整体式蜗轮齿圈式蜗轮齿圈式蜗轮铰制孔螺栓连接式铰制孔螺栓连接式浇铸式浇铸式Fa2Fa3Ft1Z1Fr1Fa1Z2n4Ft4Fr4F

17、a41、已知：一对锥齿轮与蜗杆传动，、已知：一对锥齿轮与蜗杆传动，Z1的转向如图示，的转向如图示，求：（求：（1）定出蜗杆和蜗轮的合理旋向及蜗轮的转向。）定出蜗杆和蜗轮的合理旋向及蜗轮的转向。（2）绘出主动锥齿轮和蜗轮的受力方向）绘出主动锥齿轮和蜗轮的受力方向n1n3n2右旋右旋练习练习 2 2、已知：斜齿轮、蜗杆减速器。、已知：斜齿轮、蜗杆减速器。Z Z1 1的转向和旋向如图，的转向和旋向如图，若使中间轴受力最小，画出若使中间轴受力最小，画出1 1）蜗轮的转向和旋向）蜗轮的转向和旋向 。2 2）画）画出出Z Z2 2和蜗杆传动的受力图。和蜗杆传动的受力图。Z1Z2Ft2Fr2Fa2Ft4Fa4Fr4Ft3Fa3Fr3Z3Z4右旋；顺时针转动右旋；顺时针转动n1 1n2 2n3 3练习练习此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢