第07章蜗杆传动.ppt
第七章 蜗杆传动,第一节 概述 第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第三节 蜗杆传动的受力分析 第四节 蜗杆传动的相对滑动速度和效率第五节 蜗杆传动的设计,第一节 概述,一、蜗杆传动及特点 二、蜗杆传动的类型,一、蜗杆传动的特点,1.传动比大，结构比较紧凑。动力传动中单级传动比=1080，分度机构中传动比 可达1000。2.传动平稳，冲击、噪声小。3.相对速度较大，效率较低，摩擦磨损较严重，不适用于大功率长期连续工作。4.为防止或减轻磨损及胶合，常用青铜等贵重金属制造蜗轮，成本高。5.为了避免过热，需要良好的润滑条件和散热装置。6反行程自锁，如铸工车间运铁水包的升降机构。,二、蜗杆传动的类型,蜗杆传动,圆柱面蜗杆 圆弧面蜗杆 圆锥面蜗杆,阿基米德圆柱蜗杆法向直廓蜗杆渐开线蜗杆,(a)圆柱面蜗杆传动(b)环面蜗杆传动(c)锥面蜗杆传动,蜗杆传动的类型通常根据蜗杆形状和加工方法分类。,第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,一、正确啮合条件二、主要参数和几何尺寸计算,一、正确啮合条件,中间平面：对于两轴线垂直交错的阿基米德圆柱蜗杆传动，通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在中间平面内蜗杆蜗轮的啮合传动相当于渐开线齿轮与齿条的啮合传动。,正确啮合条件为：,二、主要参数和几何尺寸计算,由于在中间平面上蜗杆传动相当于渐开线齿轮与齿条的传动，所以蜗杆传动的计算，以中间平面的参数为准，并直接应用齿轮传动的几何关系进行几何计算。1模数和压力角 2.蜗杆头数（齿数），蜗轮齿数 3蜗杆分度圆直径 和导程角 4传动比 5中心距 a,1模数和压力角,2.蜗杆头数（齿数），蜗轮齿数,由传动比并考虑效率来选定。一般为=14。传递运动，要求传动比大，取小值。传递动力，取大值，传动效率和承载能力高；太多，蜗杆加工困难。蜗轮齿数 应根据传动比 和 选取。不宜大于80。,3蜗杆分度圆直径 和导程角,为了限制蜗轮滚刀的数目并有利于标准化，规定了蜗杆分度圆直径的系列值，即将蜗杆直径系数 标准化。,123,5中心距a 蜗杆传动的标准中心距为,4传动比,几何尺寸计算公式略,45,第三节 蜗杆传动的受力分析,一、力的大小计算,二、力的方向判断,蜗杆传动各分力的方向可以按圆柱齿轮相同的方法确定，但应注意蜗杆和蜗轮各分力方向之间的关系：,第四节 蜗杆传动的相对滑动速度和效率,一、滑动速度 二、效率 三、自锁,一、滑动速度,式中，为蜗杆的节圆直径(mm)；为蜗杆转速(rmin)；为蜗杆的导程角。,蜗杆传动的总效率为 为啮合效率；轴承效率；溅油效率。,二、蜗杆传动效率,开式传动,闭式传动,初步设计时，蜗杆传动的总效率可以参考下面的数值。,蜗杆主动时 或，,三、自锁,当蜗轮为主动，且 时，啮合效率 为负值，即蜗杆传动发生“自锁”。对于这种蜗杆传动，当蜗杆为主动时其传动效率极低，通常效率50。另外，在振动条件下摩擦系数的值波动可能很大，因此不宜单靠蜗杆传功的自锁作用来实现制动，在重要场合应另外设计制动装置。,第五节 蜗杆传动的设计,一、失效形式、设计准则和材料选择 二、蜗轮轮齿强度和蜗杆的刚度计算 三、热平衡计算 四、润滑方式选择 五、蜗杆和蜗轮的结构,一、失效形式、设计准则和材料选择,1失效形式 由于蜗杆传动齿面间相对滑动速度大，发热量大，其失效形式主要是齿面胶合，其次是点蚀、断齿、磨损和塑性变形等。2设计准则：强度失效总是发生在蜗轮上，所以只对蜗轮的轮齿进行承载能力计算。进行齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算，通过降低许用应力来考虑胶合、磨损失效的影响。对闭式传动应进行热平衡计算。3蜗杆、蜗轮常用材料：原则：具有一定强度，良好的耐磨性和抗胶合的性能。蜗杆材料 一般情况：45、35SiMn、40Cr，表面淬火 HRC 4550 高速重载：20Cr、15Cr、20CrMnTi，渗碳淬火 5662 HRC 低速轻载或不重要传动：45、40，调质HBS 220300 蜗轮材料 一般情况：ZCuAl10Fe3 高速传动：ZCuSn10Pl、ZCuSn5Pb5Zn5 低速轻载或不重要传动：HT150、HT200,二、蜗轮轮齿强度和蜗杆的刚度计算,1.蜗轮轮齿强度计算（计算方法与斜齿轮类似）,接触疲劳强度,弯曲疲劳强度,2.蜗杆刚度计算(视为以齿根圆直径为直径的轴）,一般取y=d1/1000,三、热平衡计算,在单位时间产生的热量为,单位时间内散逸的热量为,1.热平衡计算目的：控制油温稳定地处于规定的范围内。,热平衡温度,2.提高散热能力的措施：增加散热面积：例如，在箱体外壁合理设计并铸出或焊上散热筋片；提高表面传热系数：例如，在蜗杆端部加装风扇；在减速器油池中加装蛇形冷却水管进行冷却；采用喷油润滑。,（一般）,四、润滑方式选择,1.目的 润滑是减少摩擦磨损最有效的手段。还可用润滑油进行冷却，以保证正常油温和黏度。2.方式 蜗杆传动所采用的润滑油、润滑方式及润滑装置与齿轮传动相同。,五、蜗杆和蜗轮的结构,1.蜗杆结构,2.蜗轮结构,车削蜗杆,铣削蜗杆,螺钉连接式 螺栓联接式 整体浇铸式 轮箍式或拼铸式,
