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第九章 蜗杆传动,9.1 概述,蜗杆传动图,一、蜗杆传动的特点和应用,1、特点：,单级传动比大; 结构紧凑; 传动平稳，无噪音; 可自锁; 传动效率低; 成本高。,2、应用：,机床：数控工作台、分度 汽车：转向器 冶金：材料运输 矿山：开采设备 起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯,二、蜗杆传动的类型 1、按蜗杆形状分,环面蜗杆传动,锥蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,2、根据齿面形状不同分为：,普通蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动,3、阿基米德蜗杆,在轴剖面：直线齿廓 法剖面：凸曲线 垂直轴剖面：阿基米德螺线 车削加工，不能磨削，精度低。,蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同 在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合,9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算,中间平面上的参数作为设计基准,一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择,1 、蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和压力角,旋向相同,2 、蜗杆分度圆直径d1和导程角,为了限制蜗轮滚刀的数目并便于滚刀的标准化，因此对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1（表9-1）,导程角：,普通蜗杆传动的m与d1搭配值 （表9-1）,3 、传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2,蜗杆头数Z1通常取为：1，2，3，4，或6,Z2=iZ1，一般取Z2=2880,4 、传动中心距a和变位系数x2,标准中心距,变位蜗杆传动（只对蜗轮变位）,（1） 变位前后，蜗轮的齿数不变: Z2= Z2 而传动中心距改变: aa,一般取 x 1,按变位后的尺寸加工、安装,（2）变位前后，传动中心距不变 a=a 蜗轮的齿数变化: Z2 Z2,一般取 x 1,5 相对滑动速度S,m/s,式中： d1-蜗杆分度圆直径，mm n1-蜗杆的转速，r/min -蜗杆分度圆上的导程角, 度,二、蜗杆传动的几何尺寸计算,9.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择,一、蜗杆传动的失效形式和设计准则,失效形式：主要是齿面胶合、点蚀和磨损，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。,设计准则：通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力。 在选择许用应力时，要适当考虑胶合和磨损失效因素的影响。 对闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆强度和刚度进行计算。,二、蜗杆和蜗轮的常用材料,对蜗杆和蜗轮材料的要求：不仅要求具有足够的强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨性和跑和性能。,蜗杆材料：一般用碳素钢或合金钢制成,蜗轮材料：一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁,9.4 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算,一、蜗杆传动的受力分析和计算载荷,1 受力分析,而法向力,取,，,则有,N,式中： T1、T2分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，N.mm, T2=iT1，N.mm, 传动效率，i 传动比 d1 、 d2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径, mm,压力角， =20 蜗杆分度圆柱上的导程角，度,力的方向： 确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的方法同外啮合圆柱齿轮传动，而轴向力Fa的方向则可根据相应的圆周力Ft的方向来判定，即Fa1与 Ft2方向相反， Ft1与 Fa2的方向相反。 也可按照主动件左右手定则来判断。,力的方向判断例题,2 蜗杆传动的计算载荷,计算载荷=K*名义载荷,式中KA工作情况系数 K动载荷系数 K齿向载荷分布系数,二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算,校核公式为：,设计公式为：,MPa,mm3,ZE弹性系数，对于青铜或 铸铁蜗轮与钢制蜗杆 配对时，取,蜗轮材料的许用接触应力，MPa,式中：,式中：,应力循环次数N=107时，蜗轮材料的基本许用接触应力，MPa,寿命系数,9.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,一、蜗杆传动的效率,式中：1啮合效率,2 3分别为轴承效率和搅油效率 一般取2 3=0.950.96,蜗杆传动的总效率,二、蜗杆传动的润滑,润滑的目的：防止胶合和磨损、提高效率,开式：定期涂润滑脂,闭式：浸油或喷油,三、蜗杆传动的热平衡计算,单位时间内由摩擦损耗的功率产生的热量为,W,式中：P1蜗杆传动的功率，KW 蜗杆传动的总效率,单位时间由箱体外壁散发到空气中的热量为,W,式中 Ks散热系数 A散热面积 t达到平衡时，箱体内的 油温，t在800以内 t0周围空气温度， t0=200,根据热平衡条件H1=H2可求得既定工作条件下的油温,在既定工作条件下，保持正常油温所需要的散热面积,一般应使t在80以下,若t80或有效的散热面积不足时,则必须,采取措施,以提高其散热能力,常用措施: 1 、合理设计箱体结构,铸出或焊上散热片,以增大散热面积,2 、在蜗轮轴上装置风扇,进行人工通风,以提高散热系数,3 、在箱体油池内装设蛇形冷却水管,4 、采用压力喷油循环润滑,9.6 蜗杆和蜗轮的结构,一 蜗杆的结构,车削：有退刀槽，,二、蜗轮的结构,蜗轮可制成整体式或装配式 1 整体式,2 齿圈压配式,3 螺栓联接式,4 镶铸式,斜齿圆柱齿轮蜗杆减速器,齿轮传动、蜗杆传动的应用,圆柱齿轮减速器,
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