蜗杆传动z09零件部分.ppt
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1、12.1 蜗杆传动的类型和特点12.2 普通蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算12.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择12.4 蜗杆传动的受力分析 12.5 蜗杆传动的强度计算12.6 蜗杆传动的效率及热平衡计算,第12章 蜗杆传动,蜗杆传动的特点,蜗杆传动广泛应用于各种机械设备和仪表中,常用于减速且蜗杆为主动件,轴交角为90的场合。,蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成,用于传递空间两交错轴间的运动和动力。,蜗杆传动的类型和特点,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,加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。,阿基米德蜗杆(ZA型)车刀刀刃与蜗杆轴线在同一水平线上,加工出来的
2、蜗杆在 轴剖面的齿形是直线,在法向剖面内的齿形为曲线,垂直 于轴线剖面的齿形为阿基米德螺旋线。渐开线蜗杆(ZI型)车刀刀刃与蜗杆的基圆柱相切,在切于基圆柱的轴向剖面-内的齿形的一侧为直线,在轴向剖面和法向剖 面内的齿形均为曲线,端面的齿形为渐开线。法向直廓蜗杆(ZN型)车刀刀刃放在蜗杆齿面的法平面内,加工出来的蜗杆在法向 剖面内的齿形是直线,在轴剖面内的齿形为曲线,在端面上 的齿形为延伸渐开线锥面包络圆柱蜗杆(ZK型)将直母线梯形圆盘铣刀的直母线放置于蜗杆齿间的 法面内,蜗杆在各个剖面内的齿形都是曲线。,圆柱蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切
3、制而成的。,蜗杆传动的类型,蜗杆传动的类型和特点,环面蜗杆传动,环面蜗杆传动如图所示。蜗杆螺纹段的外形是以凹圆弧为母线所形成的旋转曲面。该传动同时啮合的齿对数增多,承载能力为普通圆柱蜗杆的24倍,齿间润滑油膜易形成和保持,效率高,体积小,寿命长,但制造、安装复杂。,蜗杆传动的类型和特点,锥蜗杆传动,如图所示,蜗杆为一等导程的锥形螺纹,故称锥蜗杆。涡轮像一个曲线齿圆锥齿轮,故称锥轮。他们的轴线在空间交错,交错角通常为90。锥蜗杆传动的特点是:啮合齿数多,重合度大,故传动平稳,承载能力高,涡轮能用淬火钢制造,可节省有色金属。,蜗杆传动的类型和特点,蜗杆传动的精度:142页 表7-1,普通圆柱蜗杆传
4、动的主要参数和几何尺寸计算,复习,蜗杆传动的滑动速度和效率,第三节 蜗杆传动的滑动速度和效率,一、齿面间相对滑动速度;,蜗杆传动中,在蜗杆与蜗轮齿面间会产生很大的滑动速度,由图得,二、蜗杆传动的效率,闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分:轮齿啮合时的摩擦损耗、轴承摩擦损耗和搅油损耗,故蜗杆传动的总效率为,式中 蜗杆传动的啮合效率,当蜗杆为主动件时:(其中 为蜗杆导程角,为当量摩擦角,查表7-4,147页)。,轴承效率及搅油效率,一般取。,蜗杆传动效率主要取决于,一般 随 的增大而提高,但 后,提高已不明显,而且大导程角的蜗杆制造困难,所以实用为。,蜗杆传动的滑动速度和效率,在传动尺寸设计出之前,为
5、近似地设计出蜗轮受的转矩T2,传动效率可如下估取:,蜗杆头数 z1 1 2 3 4,总效率 0.70 0.80 0.85 0.9,蜗杆传动的失效形式和计算准则和材料选择,第四节 蜗杆传动的失效形式及设计准则,蜗杆传动齿轮的受力情况与齿轮传动基本相同,故蜗杆传动的失效形式也与齿轮传动相似。但是,由滑动速度计算公式可知,蜗杆传动齿面间具有很大的滑动速度,同时,传动效率低,发热量大,因此,蜗杆传动的主要失效形式是胶合和磨损。,闭式蜗杆传动以胶合为主要失效形式,开式蜗杆传动主要是齿面磨损。,由于目前对胶合和磨损的计算尚无成熟的方法,故仍按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行条件性计算,只在许用应力数
6、值中适当考虑胶合和磨损的影响。,1.失效形式,2.设计准则,对闭式蜗杆传动,一般按齿面接触强度进行设计,按弯曲疲劳强度进行校核,并进行热平衡计算,以免过高的温升引起润滑失效,导致齿面胶合。,对于开式涡轮传动,通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。,蜗杆通常为细长轴,过大的弯曲变形将导致啮合区接触不良,因此,当蜗杆轴的支撑跨距较大时,应校核其刚度是否足够。,蜗杆材料的强度通常比蜗轮材料高,且蜗杆齿为连续的螺旋齿,故蜗杆副的失效一般出现在蜗轮上。通常只对蜗轮进行承载能力计算。,蜗杆传动的失效形式和计算准则和材料选择,3.蜗杆和蜗轮的材料选择,蜗杆常用材料为碳钢或合金钢。,高速重载的蜗杆常用15Cr、
7、20Cr渗碳淬火,或45钢、40Cr淬火。这样可以提高表面硬度,增加耐磨性。,低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。,蜗轮常用材料有:铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。,根据蜗杆传动的失效特点,蜗杆副材料不但应具有足够的强度,而且还应具有良好的减磨性和抗胶合性能。,实践证明,较理想的蜗杆副材料是磨削淬硬的钢制蜗杆匹配青铜蜗轮。,蜗杆传动的失效形式和计算准则和材料选择,蜗杆传动的受力分析,普通蜗杆传动的承载能力计算2,蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似,轮齿在受到法向载荷Fn的情况下,可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。,在不计摩擦力时,有以下关系:,蜗杆传动的受力分析,在分析蜗杆和蜗
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