蜗轮蜗杆传动课件.ppt
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,1,（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 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。,2,蜗杆传动的类型和特点,蜗杆传动由蜗杆、蜗轮与机架组成。一般蜗杆为主动件、蜗轮为从动件。蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般两轴交角为90，如图所示。蜗杆传动具有自锁性，作减速运动。广泛应用于各种机械和仪器设备中。,3,11.1.1 蜗杆传动的类型,4,优点：传动比大、机构紧凑；。若只传递运动（如分度运动），其传动比可达1000。传动平稳、无噪音；反向行程时可自锁，安全保护。缺点：齿面相对滑动速度大，易磨损，效率低，一般为0.70.8，当具有自锁时，效率小于0.5；效率低、成本较高。,11.1.2 蜗杆传动的特点,5,11.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算,通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。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。,6,11.2.1 蜗杆传动的主要参数及其选择,1.蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2 和传动比i,蜗杆头数z1=14：单头：传动比大，易自锁，效率低，精度高。多头：传动比小，但加工困难，精度降低。,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。,7,2.模数m和压力角,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，,8,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。,3.蜗杆螺旋线升角,蜗杆螺旋线的导程为：,螺旋升角与导程的关系：,9,4蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q,蜗杆的分度圆直径：,直径系数：,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。,由,（已标准化）,得,10,5.标准中心距a,11.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算,蜗杆传动的几何尺寸计算见表11.3,蜗杆传动的正确啮合条件,11,蜗杆传动的滑动速度,较大的VS易发生齿面磨损和胶合；如润滑条件良好（形成油膜条件）则较大的VS则有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率。,1.齿面间滑动速度,11.3 蜗杆传动的失效形式和计算准则,11.3.1 蜗杆传动的失效形式,12,2.失效形式：,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：主要失效是齿面磨损和轮齿折断。 设计准则：按齿根弯曲疲劳强度为设计准则。（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。,13,11.4 蜗杆传动的材料和结构,11.4.1 蜗杆传动的材料,要求：足够的强度；良好的减摩、耐磨性；良好的抗胶合性。,为了减摩，通常蜗杆用碳钢和合金钢制成，高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳(shentan)淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。 蜗轮用有色金属，常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。,14,11.4.2 蜗杆、蜗轮的结构,1.蜗杆的结构,蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴。,（1）铣(xi)制蜗杆,（2）车制蜗杆,15,2.蜗轮的结构,常用蜗轮的结构形式如下：,整体式蜗轮,齿圈式蜗轮,镶xiang铸式蜗轮,螺栓联接式蜗轮,16,11.5 蜗杆传动的强度计算,1力的大小,11.5.1 蜗杆传动的受力分析,Fn分解为三个相互垂直的力：切向力Ft、径向力Fr、轴向力 Fa。由于蜗杆与蜗轮轴交角为90,故蜗杆切向力Ft1与蜗轮轴向力Fa2、蜗轮切向力Ft2与蜗杆轴向力Fa1、蜗杆径向力Fr1与蜗轮径向力Fr2为作用力与反作用力。,17,各力的大小计算如下:,T1、T2分别为作用在蜗杆和蜗轮上的转矩,18,2.蜗杆蜗轮受力方向,蜗杆切向力Ft1是阻力，方向与蜗杆转动方向相反，蜗轮切向力Ft2与其回转方向相同；两径向力Fr1和Fr2分别指向各自的轮心；轴向力Fa1的方向根据蜗杆的螺旋线旋向和回转方向，应用左、右手定则来确定。,19,2022/12/1,20,设计公式：,11.5.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核,11.5.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算,校核公式：,蜗轮轮齿弯曲疲劳强度所限定的承载能力, 大都超过齿面点蚀和热平衡计算所限制的承载能力, 因此，一般不进行弯曲强度计算。,21,：,11.5.4 蜗杆的刚度计算,蜗杆刚度条件：,许用最大挠度：,截面惯性矩I：,22,11.6蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,11.6.1 蜗杆传动的效率,闭式蜗杆传动的总效率包括三部分: 轮齿啮合摩擦损失效率、轴承摩擦损失效率及零件搅动润滑油飞溅损失效率。,总效率：,啮合摩擦损失效率：,通常取,则蜗杆传动的总效率：,23,11.6.2 蜗杆传动的润滑,目的：1）提高效率；2）降低温升，防止磨损和胶合。,蜗杆上置式浸油润滑，润滑效果较差，但搅油损失小；蜗杆下置式浸油润滑,润滑效果较好，但搅油损失大。,11.6.3 蜗杆传动热平衡计算,摩擦热使温升较高，润滑油粘度下降，加剧磨损和胶合。所以，闭式蜗杆传动应进行热平衡计算。,热平衡条件：,24,如t180时采取措施： 1加散热片以增大散热面积。 2蜗杆轴端加风扇，用强制风冷却。 3在传动箱内安装循环冷却管路。 4采用压力喷油润滑。,25,26,11.7 普通蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护,蜗杆传动的精度选择,GB10089-88对圆柱蜗杆传动规定了112个精度等级。,1级精度最高，其余等级依次降低，12级为最低，69级精度应用最多,6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构，圆周速度v25m/s,7级精度用于中等精度的运输机或高速传递动力场合,速度v27.5m/s,8级精度一般用于一般的动力传动中，圆周速v23m/s,9级精度一般用于不重要的低速传动机构或手动机构,27,蜗杆传动安装,蜗杆传动安装要求精度高。应使蜗轮的中间平面通过蜗杆的轴线。,为保证传动的正确啮合，工作时蜗轮的中间平面不允许有轴向移动，因此蜗轮轴支撑应采用两端固定的方式。,蜗杆传动的维护很重要，又注意周围的通风散热情况。,28,11.8 常用各类齿轮传动的选择,11.8.1 各类齿轮传动性能的比较,29,11.8.2 传动类型的选择,在选择传动类型时应考虑以下几个方面,传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。,在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿轮放在高速级,圆柱齿轮和谐齿轮相比，一般斜齿轮的强度比直齿轮高，且传动平稳，所以用于高速场合。直齿轮用于低速场合,直齿圆锥齿轮仅用于V5m/s的场合，高速时可采用曲面齿等。,30,由工作条件确定选用开式传动或闭式传动。,蜗杆的圆周速度v4m/s时采用上置式蜗杆传动。,联合使用齿轮、蜗杆传动时，有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形势。前者结构紧凑，后者传动效率较高。,31,1、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,32,1、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、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,A,C,D,B,33,7、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,34,10、在蜗杆传动中，标准化了的参数有（ ）。 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,35,12、标准蜗杆 传动的中心距计算公式应力,A,B,C,D,13、蜗杆蜗轮啮合面间的滑动速度Va与蜗杆的圆周速度V1之间有( )关系A Va=V1 B VaV1 C VaV1 D Va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,36,1、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,37,2、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。,38,2022/12/1,39,
