机械设计第12章蜗杆传动.ppt

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1、蜗杆传动的特点和类型圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,第十二章 蜗杆传动,12-1蜗杆传动的特点和类型,(一)蜗杆传动的类型:,取决于蜗杆,阿基米德蜗杆传动（ZA）,渐开线蜗杆传动（ZI）,法向直廓蜗杆传动(ZN),锥面包络蜗杆传动(ZK),工件螺旋运动，刀具旋转,圆柱蜗杆传动(螺旋面形状),导程角 轮齿方向与端面的夹角螺旋角轮齿方向与轴线的夹角,1.外形:蜗杆短螺杆 蜗轮特殊的斜齿轮 螺母的一部分,2.具有螺旋传动的特点:,自锁条件:(当量摩擦角),效率计算:,展开:,(二)蜗杆的形成,

2、象齿条与斜齿轮啮合,4.蜗轮齿宽方向呈凹弧型蜗轮部分包容蜗杆,将点接触线接触,加工蜗轮滚刀中圆直径d1,减少磨损,胶合的机率,H承载力,受力分析相同,传动比计算类同：iZ2/Z1d2/d1,强度计算仿斜齿轮,3.具有齿轮传动的特点,(三)蜗杆传动的特点:,优点:,缺点:,1.很大，一般i880,分度i=10002.传动平稳,噪音低3.可自锁,结构紧凑,1.Vs大效率低,发热大可自锁时502.需贵重金属价高3.不宜用于大功率长期工作,12-2 圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算,轴交角90轴线垂直以中间平面 参数为准,1.中间平面,(一)主要参数,二.几何尺寸计算,过蜗杆轴线并垂直于 蜗轮轴线的平

3、面,2.传动比i,蜗杆头数Z1,蜗轮齿数Z23.蜗杆分度圆直径1;直径系数q;导程角4.齿面间滑动速度Vs:5.中心距,正确啮合条件:,ma1mt2ma1t2,旋向相同,传动比i:i=n1/n2=Z2/Z1d2/d1,Z1=1,2,4 Z1少 Z1多,Z2=iZ1 Z1、Z2查表12-2 P.184,Z2少 Z2多,结构过大蜗杆刚度Z280,效率高,加工难度大,自锁性好,效率低,Z226,2.传动比i,蜗杆头数Z1,蜗轮齿数Z2,作业：12-1 P.192,11 Z1/q 直径系数 q=d1/m,为减少滚刀的规格数量1定为标准值 1与搭配 表12-1 p.184,4.齿面间滑动速度Vs:,22

4、1=mq 1,V1：蜗杆的园周速度 V2：蜗轮的园周速度,3.蜗杆分度圆直径1;直径系数q;导程角,(二)几何尺寸计算,C*=0.2;df=d2(ha*+C*)m=d2.4 m,0.5(12)0.5m(q+Z2)0.5(12),5.中心距,1.失效形式:,2.部位:,闭式 开式胶合、点蚀、磨损,蜗轮轮齿上(结构、材料),(一)蜗杆传动的失效形式,蜗轮,非锡青铜、,锡青铜,(二)蜗杆、蜗轮的材料,(三)蜗杆、蜗轮的结构,12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构,(二)蜗杆、蜗轮的材料,1.对材料的要求：2.蜗杆的材料,最好淬火钢(低碳钢渗碳淬火;中碳钢表面淬火)其余调质钢低速、人力传动、铸铁蜗轮

5、,减摩、耐磨、抗胶合,高的强度及光洁度、足够的刚度,3.蜗轮的材料,最好锡青铜 ZCuSn10p1(10-1)ZCuSn5PbZn5(5-5-5)其余铝青铜、灰铸铁、尼龙,减摩、抗胶合、抗点蚀,碳素钢、合金钢,蜗杆的结构通常为整体式,蜗轮的结构通常为组合式,(三)蜗杆、蜗轮的结构,蜗杆三个分力：Fr1,Ft1,Fa1,蜗轮三个分力：Fr2,Ft2,Fa2,1.蜗杆、蜗轮旋向相同,2.作用力的大小(将Fn分解),12-4 蜗杆传动的受力分析,右,Fr1,Fr2,Fr1,Fr2,Ft2,Fa1,Ft1,Fa2,Ft1,Fa1,Ft2,Fa2,右,4.蜗轮的转向,与Fa 1 反向,3.作用力的方向(

6、示意图）,二.蜗轮齿面接触强度计算,12-5圆柱蜗杆传动的强度计算:P.167,主要失效形式:胶合、磨损、点蚀 仿斜齿轮强度计算齿面接触强度计算,1.计算齿面接触强度(当冲击大、脆性材料(才折断)弯曲强度)2.只计算蜗轮的强度 3.考虑胶合热平衡计算,(一)强度计算依据:,(二)蜗轮齿面接触强度计算 P.188,许用接触应力Mpa蜗轮锡青铜(点蚀)接触强度计算表(12-5)非锡青铜(胶合)条件性计算表(12-6),校核公式,Mpa(12-15),设计公式,mm3(12-16),K=1.11.3载荷系数;d1蜗杆分度圆直径mm d 2蜗轮分度圆直径mm;Z2蜗轮的齿数 T2蜗轮上的转矩 Nmm,

7、(二)蜗杆传动的润滑(三)蜗杆传动的热平衡计算,10-6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,VS大,摩擦、磨损大发热大、效率低,1 啮合效率 2、3 轴承及搅油效率;导程角;,(12-19),当量摩擦系数,当量摩擦角表(12-6)p.190,(一)蜗杆传动的效率:p.176,1.蜗杆传动的效率:,当自锁 50当振动大时摩擦自锁 不可靠另加制动装置,(二)蜗杆传动的润滑 P.178,油池润滑:Vs510m/s V14m/s上置式喷油润滑:Vs1015m/s,按1 来估算P177,2.的估算,T2=T1 i12,(三)蜗杆传动的热平衡计算:p.179,Vs大效率低、发热大要求散热及时,否则磨损胶

8、合热平衡计算,单位时间发热量 同时间散热量,11000P1(1)W 2tA(t-t0)W,(10-23),1.计算公式:,1 2,(1)增大散热面积(2)提高散热系数t：,2.改善散热措施:,小结：1.蜗杆传动的特点：i很大，一般i=780,分度 500；平稳；紧凑；可自锁 s大效率低,发热大贵重金属价高2.参数计算:中间平面m、标准 11tg mZ1 i=Z2/Z1 d2/d1 3.蜗杆传动受力分析 4.蜗杆传动的主要失效形式及强度计算依据5.蜗杆传动效率及热平衡计算目的及方法。,1.螺旋角,导程角,中间平面,2.主要参数,过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面,3.正确啮合条件:,4.1定为标准值?,5.蜗杆传动的主要失效形式,d1=mZ1?,d1=mq,6.蜗杆传动效率计算;,;强度计算依据,热平衡计算的方法,