涡轮蜗杆简介课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1 蜗杆传动的特点和类型,蜗杆传动,2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,概述,3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构,1 蜗杆传动的特点和类型 蜗杆传动2,1,5 圆柱蜗杆传动的强度计算,6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,4 圆柱蜗杆传动的受力分析,5 圆柱蜗杆传动的强度计算6 圆柱蜗杆传动的效率,2,概述,蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成。用于空间交错轴之间的传动，通常两轴交错角=90。,传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。,蜗杆传动广泛应用于各种机器和仪器中。,概述 蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成。用于空间交,3,1 蜗杆传动的特点和类型,一、,蜗杆传动的特点,二、蜗杆传动的类型,1 蜗杆传动的特点和类型一、蜗杆传动的特点 二、蜗杆传动的,4,一、蜗杆传动的特点,优点：,结构紧凑;工作平稳、噪声小;传动比大;在一定条件下，可以实现自锁。,但效率低；蜗轮齿圈用青铜制造，成本较高。,缺点：,按蜗杆形状分,圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动,锥面蜗杆传动,二、蜗杆传动的类型,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,一、蜗杆传动的特点优点：结构紧凑;工作平稳、噪声小;传动比大,5,圆柱蜗杆按其螺旋面的形状分为：,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,普通圆柱蜗杆传动,1、蜗杆的形状,2、蜗杆的旋向,蜗杆有左、右旋之分，常用的是右旋蜗杆。,3、蜗杆的制造精度（,参看P183,）,圆柱蜗杆按其螺旋面的形状分为：阿基米德蜗杆渐开线蜗杆普通圆柱,6,端面齿廓形状为：,切削刃的平面通过蜗杆轴线,NN法向剖面,II轴向剖面,车刀切削刃夹角,2,0,40,端面齿廓形状为：切削刃的平面通过蜗杆轴线NN法向剖面II,7,切削刃的平面与基圆或上或下相切。,切削刃的平面与基圆或上或下相切。,8,圆柱蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,9,环面蜗杆,环面蜗杆,10,锥蜗杆,锥蜗杆,11,2 圆柱蜗杆传动的主 要参数和几何尺寸,一、,圆柱蜗杆传动的主要参数,二、,圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算,2 圆柱蜗杆传动的主 要参数和几何尺寸一、圆柱,12,在中间平面内,一、圆柱蜗杆传动的主要参数,1、模数,m,和压力角,蜗轮加工,滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆,正确啮合条件：,m,a1,=,m,t2,=,m,a1,=,t2,=,=20,蜗杆轴向模数,蜗轮端面模数,标准模数,蜗杆轴向压力角,蜗轮端面压力角,中间（主）平面,通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。,a下标表示轴向参数,t下标表示端面参数,在中间平面内一、圆柱蜗杆传动的主要参数1、模数 m 和压,13,蜗杆导程角,与蜗轮螺旋角,之关系,=90 时：,=,且旋向相同,z,1,=1、2、4,2、蜗杆头数,z,1,、蜗轮齿数,z,2,及传动比,i,（P184）,i,=,n,1,/,n,2,=,z,2,/,z,1,=,d,2,/,d,1,?,d,2,/,d,1,但,z,1,少，效率低,要得到大传动比时取：,z,1,=1,z,1,过多,制造困难,z,2,=,i z,1,=26 80,常取,z,2,=32 63,为提高效率可取：,z,1,1,蜗杆导程角与蜗轮螺旋角之关系=90 时：,14,3、蜗杆直径系数,q,及导程角,d,1,标准系列值,限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化。,d,1,=m q,q,与导程角,之关系：,q =d,1,/,m,蜗杆直径系数：,螺旋线导程,轴向齿距,3、蜗杆直径系数 q 及导程角 d1 标准系列值,15,4、齿面间相对滑动速度,v,s,由此可见，,v,s,v,1,、,v,2,所以蜗杆传动摩擦损失大，效率低。,在节点C处，蜗杆速度为,v,1,，蜗轮速度为,v,2,，则齿面间沿蜗杆螺旋线方向的相对滑动速度为,v,s,，有：,4、齿面间相对滑动速度 vs由此可见，vs v1、v,16,在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合,蜗杆传动设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。,在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合蜗杆传动设计计算都以中间平,17,涡轮蜗杆简介课件,18,二、几何尺寸计算,中心距,a,=(,d,1,+,d,2,)/2=,m,(,q,+,z,2,)/2,其他尺寸计算见P186表12-3,普通圆柱蜗杆传动与斜齿轮传动的区别：,传动比,i,齿轮传动,蜗杆传动,i,=,d,2,/,d,1,i,d,2,/,d,1,m,、,法面为标准值,中间平面为标准值,1,=-,2,=,旋向相同,d,1,d,1,=,m,n,z,1,/cos,d,1,=,mq,且为标准值,二、几何尺寸计算中心距 a=(d1+d2)/2=m(q,19,3,蜗杆传动的失效形式、材料 和结构,一、,蜗杆传动的失效形式及材料选择,二、,蜗杆和蜗轮结构,3 蜗杆传动的失效形式、材,20,一、蜗杆传动的失效形式及材料选择,1、失效形式,齿面点蚀,齿面胶合,齿面磨损和轮齿断裂等,由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上。,材料要求：不仅有足够的强度，减摩、耐磨和抗胶合能力良好。,碳素钢,45号钢 调质或淬火,蜗 杆,合金钢,20C,r,、20C,r,M,n,T,i,、40C,r,铸锡,青铜,ZC,u,S,n,10P1 适合高速,蜗 轮,铸铝青铜 ZC,u,Al,9F,e,3 低速重载,灰铸铁 HT200 低速轻载,减摩性好,2、材料选择,一、蜗杆传动的失效形式及材料选择1、失效形式齿面点蚀齿面胶合,21,二、,蜗杆和蜗轮结构,蜗杆结构,蜗轮结构,蜗杆绝大多数和轴制成一体，称为蜗杆轴。,轮齿部分青铜,轮毂部分钢,二、蜗杆和蜗轮结构蜗杆结构蜗轮结构蜗杆绝大多数和轴制成一体，,22,涡轮蜗杆简介课件,23,4 圆柱,蜗杆传动的受力分析,1、,确定蜗轮的旋转方向,2、,蜗杆与蜗轮作用力判断,4 圆柱蜗杆传动的受力分析 1、确定蜗轮的旋转方向2、蜗杆与,24,1、确定蜗轮的旋转方向,蜗轮的旋转方向与蜗杆的,旋向,和蜗杆的,旋转方向,有关。,方法：,左右手定则,左旋蜗杆用左手定则判断,右旋蜗杆用右手定则判断,判断时把,蜗杆看成螺杆，,蜗轮,看成螺母,1、确定蜗轮的旋转方向 蜗轮的旋转方向与蜗杆的,25,用右手定则判断,1、四指弯曲与蜗杆转动方向一致。,2、拇指的指向为螺杆相对螺母前进的方向。,用右手定则判断1、四指弯曲与蜗杆转动方向一致。2、拇指的指向,26,用左手定则判断,左旋蜗杆,用左手定则判断左旋蜗杆,27,2、蜗杆与蜗轮受力分析,圆周力F,t1,蜗杆传动的受力分析,同斜齿轮相似。,齿面上的法向力F,n,分解成三个相互垂直的分力，分别为：,轴向力,F,a1,径向力,F,r1,蜗杆,蜗轮,圆周力F,t2,轴向力,F,a2,径向力,F,r2,2、蜗杆与蜗轮受力分析圆周力Ft1 蜗杆传,28,各力方向：,1、蜗杆上的圆周力F,t1,起阻力作用，其方向与蜗杆回转方向相反。,蜗轮上的圆周力F,t2,起驱动作用，其方向与蜗轮回转方向相同。,2、径向力F,r,分别指向各自的圆心。,3、蜗杆轴向力F,a1,，按“左、右手定则”来判断。,蜗轮轴向力F,a2,与,蜗杆圆周力,F,t1,方向相反。,各力方向：1、蜗杆上的圆周力Ft1起阻力作用，其方向与蜗杆,29,各力关系：,各力大小：,各力关系：各力大小：,30,5 圆柱蜗杆传动的强度计算,5 圆柱蜗杆传动的强度计算,31,一、齿面接触疲劳强度计算,1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）,2）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗轮类似斜齿轮,特点：,因此，蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似，,其强度公式可仿照斜齿轮的计算方法推导,一、齿面接触疲劳强度计算1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原,32,设计公式,说明：,m,、,d,1,相互关联，,故设计时计算,m,2,d,1,，,m,2,d,1,求出后，查表6-1选择合适的,m,、,d,1,如：,m,2,d,1,4800，则,m,8、,d,1,80,由于齿形的原因，通常蜗轮轮齿的弯曲强度比接触强度大得多，所以只是在受强烈冲击、,z,2,特多或开式传动中计算弯曲强度才有意义。,二、轮齿的弯曲强度,设计公式 说明：m、d1相互关联，故设计时计算 m2d1，,33,6,圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,一、,圆柱蜗杆传动的效率,二、,圆柱蜗杆传动的润滑,三、,圆柱蜗杆传动的热平衡计算,6 圆柱蜗杆传动的效率、润,34,一、,圆柱蜗杆传动的效率,=,1,2,3,与齿轮传动类似：,2,3,0.950.97,轮齿啮合的功率损耗,轴承中摩擦损耗,搅动箱体内润滑油的油阻损耗,啮合效率类似于螺旋副：,故：,一、圆柱蜗杆传动的效率=123 与齿轮传动类似：,35,设计之初，,未知，可按,z,1,初选：,由上式可知，,z,1,z,1,=1 时，,=0.70.75,z,2,=2 时，,=0.750.82,z,2,=4 时，,=0.870.92,当,时，蜗杆传动具有自锁性，但效率很低,4 m/s时蜗杆上置,有利于润滑,避免过大的搅油损失,蜗杆下置,蜗杆上置,三、,圆柱蜗杆传动的热平衡计算,对象,连续工作的闭式蜗杆传动,目的,控制油温，防止胶合,二、圆柱蜗杆传动的润滑 一般情况下，采用浸油润滑vs 很大,37,闭式传动中，热量是通过箱壳散热，要求箱体内的油温 t（,C）和周围空气温度 t,0,（,C）之差不超过允许值：,如果超过温差允许值，可采用下述冷却措施：,闭式传动中，热量是通过箱壳散热，要求箱体,38,涡轮蜗杆简介课件,39,