蜗杆传动上课版.ppt

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1、蜗杆传动,10-1蜗杆传动概述,蜗杆传动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。,1 蜗杆传动概述,1传动比大，一般 i=1080，最大1000；,2重合度大，传动平稳，噪声低；,4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。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。,一、蜗杆传动的特点：,3结构紧凑，可实现反行程自锁；,1、按蜗杆形式分类,圆柱蜗杆传动,环面蜗杆,锥蜗杆,二、蜗杆传动的类型,2 按刀具加工位置分,阿基米德蜗杆,法向直廓蜗杆,渐开线蜗杆,蜗杆传动的类型,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；,重

2、合度大；承载能力和效率较高。,二、蜗杆传动的类型,本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。,蜗杆传动概述,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。,2、按蜗杆头数分,多头蜗杆：,3、按旋向分,右旋,一般采用右旋,一 蜗杆传动的失效形式,1.齿面间相对滑动速度v；,蜗杆传动摩擦磨损严重。,2.齿轮的失效形式,2 蜗杆传动的失效形式 材料 结构和精度,蜗轮齿面的胶合、磨粒磨损（最终导致 断齿）等。,3 蜗杆传动的计算准则,对于闭式蜗轮传动，通常按齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。,对于开式蜗轮传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数z2大于

3、90时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。,由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。,适用于齿面滑动速度 较高的传动。,4.常用材料,蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢,8 m/s 的场合。（抗胶合能力差）,2 m/s 的场合。,（抗胶合能力强，抗点蚀能力差）,基本要求：足够的强度、减摩擦、耐磨和抗胶合。,5 蜗杆和蜗轮的结构,蜗杆的结构,由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体(蜗杆轴)。,无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。,有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度 较前一种差。,当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分

4、开制作。,蜗杆和蜗轮的结构2,蜗杆和蜗轮的结构,蜗轮的结构,为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：,组合式蜗轮,6 普通圆柱蜗杆传动精度等级及其选择,高 低,精度等级 1，2，6，7，8，9，10，11，12,远景 常用,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，圆周速度v23m/s,9级精度一般

5、用于不重要的低速传动机构或手动机构,3 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸,主平面(中间平面）：通过蜗杆轴线并与垂直于蜗轮轴线的平面。,ZA蜗杆传动在主平面内，相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。,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。,一、基本齿廓,中间平面上基本齿廓和渐开线齿轮基本齿廓基本相同。,、,二、模数m,正确啮合条件：,标准值(与齿轮不同,表13.4),蜗杆导程角,三、齿形角,刀具基准齿形的齿形角：,阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆：轴向齿形角,法向直廓蜗杆：法向齿形角,3 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸,四、蜗杆分度圆直径d1,刀具数量,加工蜗轮时的滚刀与尺寸与与之啮合的蜗杆尺寸相

6、同，但m一定时，由于z1和的变化，d1是变化的，即需要配备很多加工蜗轮的滚刀。,正确啮合条件：,mx1=mt2=m,=（蜗轮、蜗杆旋向相同）,x1=t2=20,主要参数与几何尺寸,五、蜗杆导程角,制造困难,传递动力时:头数z1,采用多头蜗杆,传递运动时:保证自锁(),z1,采用单头蜗杆,六、蜗杆直径系数q,d1、m为标准值,q为导出值,不一定为整数。,m一定时，qd1蜗杆刚度,z1一定时，q，自锁性,小m蜗杆选用大q，保证强度和刚度适于小P 大m蜗杆选用小q，保证效率适于大P,七、z1、z2,蜗杆头数z1：蜗杆上蜗旋线的数目。z1=1、2、4、6等,传递动力：,（传动平稳性，避免根切）,(z2

7、d2蜗杆轴长刚度),一般取z2=3280,z1z2：互质均匀磨损,八、i、u,蜗杆主动时:,z1g效率，但加工困难。,z1 传动比 i，但传动效率。,九、中心距a,（应按系列值选取）,十、变位系数,1、变位目的：配凑中心距；凑传动比。,2、变位方法：与齿轮变位相同,靠刀具的移位实现变位。,故：蜗杆尺寸不能变动，只能对蜗轮变位,加工蜗轮时的滚刀与蜗杆尺寸相同，加工时滚刀只作径向移动，尺寸不变。,3 变位类型,1）齿数不变，凑a,2）a不变，齿数变化，凑i,普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别：,传动比 i,斜齿齿轮传动,蜗杆传动,i=d2/d1,i d2/d1,m、,法面为标准值,中间平面为标准值,

8、1=-2,=,旋向相同,d1,d1=mnz1/cos,d1=mq,且为标准值,一、蜗杆传动的受力分析,轮齿所受的法向力Fn，可分解为：切向力Ft、径向力Fr、轴向力Fa。,在不计摩擦力时，有以下关系：,式中：n蜗轮的法向压力角，,T2蜗轮的转矩，,蜗杆传动的设计计算,方向判定：,1）蜗轮转向,已知：n1、旋向n2,左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2n2,2）各分力方向,Fr：指向各自轮心,蜗杆与n1反向,蜗轮与n2同向,蜗杆：左、右手定则,蜗轮：,3）旋向判定,练习：,n1,练习,右旋,求蜗杆的旋向？,求蜗杆的转向？,练 习,已知：蜗杆轴为输入，大锥齿轮轴为输出，轴转向如图。试：确定蜗轮旋向。,1.n4 n3 n2 Ft2 Fa2,2.Fa3 Fa2 Ft1 n1,作业：,证明：能自锁的蜗杆传动，其效率小于0.5,件1为主动件，根据已知条件对各件进行受力分析，判断各轴的转向和各件的螺旋线方向。要求使中间轴受力最小。,