机械传动蜗杆传动.ppt

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1、,8.1 蜗杆传动的类型和特点8.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸8.3 蜗杆传动的失效形式及材料选择8.4 蜗杆传动的强度计算8.5 蜗杆传动的效率与热平衡计算,第八章 蜗杆传动,8.1蜗杆传动的类型和特点 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，如右图所示。蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成。一般为蜗杆主动、蜗轮从动，具有自锁性，作减速运动。蜗杆传动广泛应用与各种机械和仪器设备之中。,蜗杆传动,一.蜗杆传动的类型,圆柱蜗杆传动,二.蜗杆传动 的特点1、蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。一般传动比 i=10-40，最大可达80。若只传递运动（如分度运动），其传动比可达1

2、000。2、传动平稳、噪音小。3、可制成具有自锁性的蜗杆。4、蜗杆传动的主要缺点是效率较低。5、蜗轮的造价较高。,蜗杆传动的特点和应用,8.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、蜗杆传动的主要参数及其选择,规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。,1.模数和压力角 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。,2.蜗杆分度圆直径d1及蜗杆直径系数q,3.蜗杆分度圆螺旋导程角 Z1、q已知时，导程角即为定值。4.蜗杆的头数Z1和蜗轮的齿数Z2可参考表。5.蜗杆传动传动比i i=n1/n2=Z2/Z16.蜗杆传动的中

3、心距a a=(d1+d2)/2=m(q+Z2)/2,二、蜗杆传动的几何尺寸计算,8.3 蜗杆传动的失效形式及材料选择,一、蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动相类似。由于材料和结构的原因,蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度,所以失效常发生在蜗轮轮齿上。蜗轮传动中由于蜗杆与蜗轮齿面间的相对滑动速度较大,效率低,摩擦发热大,因此其主要失效形式是蜗轮齿面的胶合、点蚀和磨损。,二、常用材料 由蜗杆传动的失效分析可知,蜗杆、蜗轮的材料要具有优良的减摩性、耐磨性和抗胶合性能,并具有足够的强度。常用的蜗轮材料有:铸锡青铜 ZCuSn10P1和ZCuSn5Pb5Zn5,适用于滑动速度较高的重

4、要传动；铸铝青铜ZCuAl9Fe4Ni4Mn2和ZCuAl10Fe3,其抗胶合能力虽比锡青铜差,但强度较高,价格便宜,一般用于滑动速度小于10 m/s的场合；滑动速度小于2 m/s时,可用灰铸铁。蜗杆材料主要为碳钢和合金钢。为了防止变形,常对蜗轮进行时效处理。常用的蜗杆、蜗轮配对材料见表。蜗轮常用材料的许用接触应力见表和表。,蜗杆、蜗轮配对材料,8.4 蜗杆传动的强度计算,二、蜗杆传动的受力分析1、蜗轮转向的确定,2、轮齿上的作用力,蜗杆传动受力分析,力的大小计算如下:,二、强度计算 1)蜗轮齿面接触强度的计算 蜗杆传动可以近似地看作齿条与斜齿轮的啮合传动,因此以赫兹应力公式为基础,考虑蜗杆和

5、蜗轮齿廓特点,可推出齿面接触疲劳强度的校核公式和设计公式。校核公式:,2)蜗轮轮齿弯曲疲劳强度的计算 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。只有在少数情况下,如在强烈冲击的传动中或蜗轮采用脆性材料时,计算其弯曲强度才有意义。需要计算时可参考有关书籍。,8.5 蜗杆传动的效率与热平衡计算 一、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。其中最主要的是啮合摩擦损失效率,其大小可近似用螺旋传动的效率公式计算。后两项功率损失不大,其效率一般为0.950.9

6、7。,因此,蜗杆主动时,蜗杆传动的总效率为,式中,为蜗杆导程角；v为当量摩擦角,可根据滑动速度vs由表查取。,蜗杆传动的当量摩擦系数fv和当量摩擦角v,蜗杆传动的总效率,2.蜗杆传动的热平衡计算 由于蜗杆传动相对滑动速度大,发热量大,若不及时散热,则会导致润滑不良而使轮齿磨损加剧,甚至产生胶合,因此,对闭式蜗杆传动应进行热平衡计算。蜗杆传动转化为热能所消耗的功率Ps为 Ps=1000(1-)P1 经箱体散发热量的相当功率Pc为 Pc=ksA(t1-t0),达到平衡时,Ps=Pc,因此可得到热平衡时润滑油的工作温度t1的计算公式:,普通蜗杆传动的箱体散热面积A,可用下式估算：,式中,a为中心距,单位为mm。,3.散热措施 如果润滑油的工作温度超过许用值,则可采用下述冷却措施:(1)增加散热面积。合理设计箱体结构,在箱体上铸出或焊上散热片。(2)提高表面传热系数。在蜗杆轴上装置风扇,或在箱体池内装设蛇形冷却水管,或用循环油冷却。,思考题,1蜗杆传动有什么特点？2简述蜗杆传动的主要类型。,