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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,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,*,第8章 蜗杆传动,8-1 蜗杆传动的类型、特点、,参数和尺寸,8,-2,蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用,材料,8,-3 蜗杆传动的受力分析及强度计算,8-6 蜗杆传动的安装与维护,8-,5,蜗杆与蜗轮的结构,8,-,4 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,第8章 蜗杆传动8-1 蜗杆传动的类型、,1,作用：,用于传递交错轴之间的回转运动和动力。,90,1,1,组成:,蜗杆、蜗轮。,蜗杆,2,2,蜗轮,一、特点及应用,8-1 蜗杆传动的类型、特点、参数和尺寸,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。,2,改进措施：,将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，,所得蜗轮蜗杆为,线接触,。,点接触,优点：,传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小、,可自锁。,通常i=8,80,缺点：,传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。,线接触,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，点接触优点：,3,二、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,阿基米德螺线,2,阿基米德蜗杆,单刀加工,阿基米德蜗杆(ZA),青岛科技大学专用 潘存云教授研制,二、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,4,中间平面,1.正确啮合条件,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,t2,=m,a1,=m,，,t2,=,a1,=,取标准值,在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。,三、圆柱蜗杆传动的主要参数,2,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,中间平面1.正确啮合条件中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线,5,ZA蜗杆：,a,=20,轴向,模数m取标准值，与齿轮模数系列不同。,第一系列,1,1.25,1.6,2,2.5,3.15,4,5,6.3 8 10,12.5,16,20,25,31.5,40,第二系列,1.5,3,3.5,4.5,5.5 6,7,12,14,蜗杆模数,m,值,GB10088-88,2.模数m和压力角,压力角,ZN蜗杆：,n,=20,法向,ZI蜗杆：,n,=20,ZK蜗杆：,n,=20,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,ZA蜗杆：a=20轴向模数m取标准值，与齿轮模数系,6,为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定,d,1,只能取标准值。,蜗轮蜗杆轮齿旋向相同.,若,90,1,2,1,1,+,1,90,蜗轮右旋,蜗杆右旋,1,+,2,定义s=e,的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。,d,1,e,s,d,2,3.蜗杆的分度圆直径d,1,1,1,t,t,2,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1只能取标准值。蜗轮蜗杆轮,7,4.蜗杆头数,z,1,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 6,5.蜗杆的导程角,将分度圆柱展开得：,=,z,1,p,a1,/d,1,=,mz,1,/d,1,tg,1,=,l,/d,1,d,1,l,p,a1,1,d,1,=,z,1,/q,1,1,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,4.蜗杆头数z1蜗杆头数z1：即螺旋线的数目。蜗杆转动一,8,6.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。,蜗轮齿数：,z,2,=,i,z,1,为避免根切：,z,2,26,一般情况：,z,2,80,z,2,过大,蜗杆长度,刚度、啮合精度,结构尺寸,=,u,-齿数比,7.蜗轮齿数,z,2,表8-2 蜗杆头数,z,1,与蜗轮齿数,z,2,的推荐值,传动比i,5 715 1430 2982,蜗杆头数,z,1,6 4 2 1,蜗轮齿数,z,2,2931 2961 2961 2982,a,=(,d,1,+,d,1,)/2,8.蜗杆传动的标准中心距,=m(q+,z,1,),/2,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,6.传动比 i 和齿数比 u传动比 :z1z2 =,9,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,表 8-3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算,名 称,计 算 公 式,蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径,齿顶高,齿根高,顶圆直径,根圆直径,蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距,径向间隙,中心距,蜗 杆,蜗 轮,d,1,=mq d,2,=mz,2,h,a,=m h,a,=m,d,f,=1.2mq d,f,=1.2mq,d,a1,=m(q+2)d,a1,=m(q+2),d,f1,=m(q-2.4)d,f2,=m(q-2.4),p,a1,=p,t2,=p,x,=,m,c=0.2 m,a=0.5(d,1,+d,2,)m=0.5m(q+z,2,),青岛科技大学专用 潘存云教授研制,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,10,一、,蜗杆传动的失效形式及材料选择,主要,失效形式：,胶合、点蚀、磨损、齿根折断。,8-3,蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料,二、蜗杆传动的设计准则,*蜗杆的刚度计算,*蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算,*蜗轮的齿面接触疲劳强度计算,为了防止齿面过度磨损引起的失效，应进行：,*传动系统的热平衡计算,为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行：,为了防止过热引起的失效，就要进行：,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,一、蜗杆传动的失效形式及材料选择主要失效形式：胶合、点蚀,11,1,1,p,2,1,2,p,由相对运动原理可知:,v,2,=,v,1,+,v,S,齿面间滑动速度,v,S,=v,1,/cos,v,S,=v,2,2,+,v,1,2,作速度向量图，得:,v,2,=v,1,tg,蜗轮的转向:,v,2,2,2,CW,蜗轮转向的确定,v,S,t,t,v,1,v,2,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,11p212p由相对运动原理可知:v2=v1+vS,12,1,1,1,2,p,1,2,p,右旋蜗杆：,伸出左手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的,切向速 度,v,p2,的方向与拇指指向相同。,用手势确定蜗轮的转向,：,左旋蜗杆：,用右手判断，方法一样。,2,2,v,2,v,2,蜗轮的转向,因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动，有一种实用且简便的转向判别方法：,a,r,1,r,2,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,1112p12p右旋蜗杆：伸出左手，四指顺蜗杆转向，则蜗,13,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,6,m/s时,ZCuAl10Fe3铝青铜。,v,S,1015 m/s,时，采用压力喷油润滑。,当,v,1,4 m/s,时，采用蜗杆在上的结构。,r,a,/3,一个齿高,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,二、蜗杆传动的润滑若润滑不良，效率显著降低早期胶合或磨,27,三、,蜗杆传动的热平衡计算,由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内，油温升高，润滑失效，导致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此，对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算,由热平衡条件：,H,1,=H,2,得：,t,1,=,t,2,+,d,S,1000P,1,(1-),其中：,P,1,-蜗杆传递的功率；,d,-表面散热系数；一般取：,d,=8.1517.45 W/(m,2,),S,-散热面积,m,2,指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。,摩擦损耗产生的热量:,H,1,=1000P,1,(1-),箱璧散发的热量:,H,2,=,d,S(t,1,-t,2,),-蜗杆传递的效率；,t,1,-工作油温，一般取：,6070,t,2,-工作环境温度，一般取：,20,保持工作温度所需散热面积：,S,=m,2,d,(,t,1,t,2,),1000P,1,(1-),青岛科技大学专用 潘存云教授研制,三、蜗杆传动的热平衡计算由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及,28,当工作油温：,t,0,80,或散热面积不足时，应采取散热措施：,1）增加散热面积-,加散热片；,2）提高表面传热系数-,加风扇、冷却水管、循环油冷却。,油泵,冷却器,冷却水,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,当工作油温：t0 80 或散热面积不足时，,29,一、蜗杆的结构:,通常与轴制成一体,z,1,=1或2时：b,1,(11+0.06z,2,)m,z,1,=4时:b,1,(12.5+0.09z,2,)m,b,1,蜗杆轴,蜗杆长度,b,1,的确定：,8-5,蜗杆与蜗轮的结构,1),无退刀槽结构：,加工螺旋部分时只能用铣制的办法。,2),有退刀槽：,加工螺旋部分时只能用铣制的办法。,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,一、蜗杆的结构:通常与轴制成一体z1=1或2时：b1,30,车削中工件旋转，形成主切削运动。刀具沿平行旋转轴线运动时，就形成内、外园柱面。刀具沿与轴线相交的斜线运动，就形成锥面。仿形车床或数控车床上，可以控制刀具沿着一条曲线进给，则形成一特定的旋转曲面。采用成型车刀，横向进给时，也可加工出旋转曲面来。车削还可以加工螺纹面、端平面及偏心轴等,车削,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,车削中工件旋转，形成主切削运动。刀具沿平行旋转轴线运动时，就,31,主切削运动是刀具的旋转。卧铣时，平面的形成是由铣刀的外圆面上的刃形成的。立铣时，平面是由铣刀的端面刃形成的。提高铣刀的转速可以获得较高的切削速度，因此生产率较高,。,铣削,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,主切削运动是刀具的旋转。卧铣时，平面的形成是由铣刀的外圆面上,32,
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