《蜗杆传动重点》PPT课件

作者：朱理,第七章 蜗杆传动,7.1,概述,作用：,用于传递交错轴之间的回转运动和动力。,蜗杆主动、蜗轮从动。,90,形成：,若单个斜齿轮的齿数很少（如,z,1,=1,）而且,1,很大时，,轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。,1,1,所得齿轮称为,蜗杆,而啮合件称为,蜗轮,。,蜗杆,2,2,蜗轮,蜗杆传动,蜗杆传动的特性,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,圆柱蜗杆,7.1.2,蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,环面蜗杆,锥蜗杆,锥蜗杆传动中，蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋形成的，而蜗轮在外观上就像一个曲线锥齿轮，它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机加工而成的。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,普通圆柱蜗杆的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。,7.1.2,蜗杆传动的类型,普通圆柱蜗杆,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆,圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。,传动特点：,1）,传动效率高，一般可达,90%,以上；,2）,承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的,1.52.5,倍；,3）,结构紧凑。,7.1.2,蜗杆传动的类型,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,阿基米德蜗杆,阿基米德蜗杆(ZA),7.1.2,蜗杆传动的类型,阿基米德螺线,2,单刀加工,轴面,法面,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,阿基米德蜗杆(ZA),阿基米德蜗杆,7.1.2,蜗杆传动的类型,双刀加工,阿基米德螺线,法面,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,渐开线蜗杆(ZI),7.1.2,蜗杆传动的类型,渐开线蜗杆,渐开线,基圆,轴面,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,法向直廓蜗杆(ZN),7.1.2,蜗杆传动的类型,d,x,延伸渐开线,车刀对中齿厚中心法面,法面,轴面,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆(ZK),是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣削或磨削，加工时工件作螺旋运动，刀具作旋转运动。,7.1.2,蜗杆传动的类型,2,近似于阿基米德螺线,砂轮,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,环面蜗杆传动特点：,（1）,传动效率高，一般可达,85,%,90%,；,（2）,承载能力高，约为,阿基米德蜗杆,的,24,倍；,（3）,要求制造和安装精度高。,7.1.2,蜗杆传动的类型,环面蜗杆,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,锥蜗杆传动特点：,（1）同时接触的点数较多，重合度大；,（2）传动比范围大，一般为10360；,（3）承载能力和传动效率高；,（4）制造安装简便，工艺性好。,阿基米德蜗杆,最常用,7.1.2,蜗杆传动的类型,锥蜗杆,d,蜗杆旋向：,左旋、右旋(常用),1,1,判定方法：,与斜齿轮的旋向判断方法相同。,中间平面,中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。,正确啮合条件是中间平面内参数分别相等：,m,x,1,=,m,t,2,=,m，,x,1,=,t,2,=,取标准值,在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。,7.2.1 圆柱蜗杆传动的基本参数,2,7.2,普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算,1,1,1,t,t,2,蜗轮蜗杆轮齿旋向相同.,蜗轮右旋,若,90,蜗杆右旋,1,+,1,90,1,+,2,为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定,d,1,只能取标准值,。,1,2,定义,s,=,e,的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。,d,1,2.蜗杆的分度圆直径d,1,d,2,e,s,3.蜗杆头数,z,1,和蜗轮齿数,z,2,蜗杆头数,z,1,即螺旋线的数目,。,蜗杆转动一圈，相当于齿条移动,z,1,个齿，推动蜗轮转过,z,1,个齿。,通常取,z,1,=1 2 4 6,d,1,蜗杆头数,z,1,主要根据传动比和效率两个因素来选定。,蜗杆头数,z,1,小,传动比,i,大,，,但效率低，多用于自锁蜗杆。,蜗杆头数,z,1,大,传动比,i,小,，,但效率高，多用于传递动力蜗杆。,蜗轮齿数,z,2,=,iz,1,。为保证传动平稳性，避免根切和干涉，通常规定,z,min,=28,。,z,1,、,z,2,的取值见表7.2。,则,z,2,max,=80,，通常取,z,2,=2880,。,z,2,过大,蜗杆长度,刚度、啮合精度,结构尺寸,4.蜗杆的导程角,将分度圆柱展开得,=,z,1,p,a1,/d,1,=,mz,1,/d,1,tan,1,=l/d,1,d,1,l,p,a1,1,=,z,1,/q,表7.2蜗杆头数,z,1,和蜗轮齿数,z,2,的荐用值,i=z,2,/z,1,z,2,z,1,78,913,1424,i=z,2,/z,1,z,2,z,1,4,34,23,2832,2752,2872,2527,2840,40,23,12,1,5081,2880,40,5.传动比,i,和齿数比,u,传动比,z,1,z,2,=,n,2,n,1,i,=,若想得到大,i,可取：,z,1,=1,，但传动效率低。,对于大功率传动,可取：,z,1,=2,，或,4,。,=,u,齿数比,a,=(,d,1,+,d,1,)/2,6.蜗杆传动的标准中心距,=,m,(,q,+,z,1,),/2,7.2.2 普通圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算,由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比,i,z,1,z,2,计算求得,m、d,1,计算几何尺寸(见表7.3),a,r,1,r,2,1,2,C,P,7.3,普通圆柱蜗杆传动的滑动速度和传动效率,蜗杆传动的相对滑动速度,v,s,v,1,v,2,蜗杆传动的相对滑动速度的大小由下列公式求得：,式中：,v,1,蜗杆分度圆的圆周速度(m/s)；,d,1,蜗杆分度圆的直径(mm)；,n,1,蜗杆的转速(r/min)；,蜗杆导程角。,d,2,d,1,P,1,2,7.3.2,蜗杆传动的效率,功率损耗,：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。,蜗杆传动总效率计算公式为,=,1,2,3,蜗杆主动时，总效率计算公式为,2,-轴承效率，,2,=0.99(一对轴承),1,-啮合效率，当蜗杆为主动时,3,-搅油效率，,3,=0.980.99,式中:,v,称为当量摩擦角，,v,=tan,-1,f,v,f,v,为当量摩擦系数，,v，,f,v,取值见表 7.5,7.4.1,蜗杆传动的失效形式、设计准则,7.4,普通圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料选择,蜗杆传动的特点是齿面相对滑动速度大，导致发热严重和磨损加剧。,在蜗杆传动中,轮齿的受力情况与齿轮传动基本相同,因而轮齿的失效形式也和齿轮一样,有,轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形,而由于蜗杆传动效率低,其齿面相对滑动速度大、发热量大,更容易发生,胶合、点蚀、磨损,故在设计蜗杆传动时,就应根据这些失效形式来确定它们的设计准则。,但由于目前对胶合和磨损的计算还缺乏成熟的方法,因而通常仍,用接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算蜗轮的承载能力,而在选取许用应力时适当考虑胶合和磨损的影响将其值取低点。,由于蜗杆齿是连续螺旋,且其材料强度也较高,所以失效总是出现在蜗轮上,故只需对蜗轮进行强度计算,其设计准则为：,蜗杆传动的设计准则,对于闭式蜗杆传动,对于开式蜗杆传动,另外对于闭式蜗杆传动由于散热困难,故要进行热平衡计算,以避免过高的温升引起润滑失效导致齿面胶合；,由于,其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度,故按齿面接触疲劳强度来设计,而按齿根弯曲疲劳强度校核；,由于其承载能力主要取决于齿根弯曲疲劳强度，故只按齿根弯曲疲劳强度进行设计。,蜗杆的刚度计算,为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行,材料,蜗轮齿圈采用青铜：,减摩、耐磨性、抗胶合,。,蜗杆采用碳素钢与合金钢：,表面光洁、硬度高。,材料牌号选择,高速重载蜗杆：,20Cr,20CrMnTi,(渗碳淬火,5662HRC,),或,40Cr 42SiMn 45,(表面淬火,4555HRC,),一般蜗杆：,40 45,钢调质处理(硬度为220,250HBS,),蜗轮材料：,v,S,12,m/s时,ZCuSn10P1锡青铜制造。,v,S,12,m/s时,ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜,v,S,4,m/s时,ZCuAl10Fe3铝青铜。,v,S,4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。,当,v,s,1015 m/s时，采用压力喷油润滑。,本章重点,：1.蜗杆传动的设计准则；,*,2.蜗杆传动的受力分析；,3.蜗杆传动的设计参数选择。,作业,：7.1、7.3。,