蜗轮蜗杆课件

蜗轮蜗杆第第7章章 蜗杆传动蜗杆传动7.17.1 概述概述7.27.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7.37.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的失效形式、材料和结构7.47.4 圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的受力分析7.67.6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算7.57.5 圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的强度计算蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动的特点和类型作用：作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。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。蜗杆主动、蜗轮从动。909011 1蜗杆蜗杆22 2蜗轮蜗轮蜗轮蜗杆优点：优点： 传动比大、结构紧凑；传动比大、结构紧凑； 传动平稳，噪声传动平稳，噪声小；小；一定条件下可自锁。一定条件下可自锁。缺点：缺点： 传动效率低；传动效率低；蜗轮齿圈用青铜制造，成本蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。高。蜗轮蜗杆环面蜗杆环面蜗杆圆柱蜗杆圆柱蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆 阿基米德螺线阿基米德螺线渐开线渐开线基圆基圆2蜗轮蜗杆d d蜗杆旋向：左旋、右旋蜗杆旋向：左旋、右旋( (常用常用) )1 11 1判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。蜗轮蜗杆中间平面中间平面中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。2蜗轮蜗杆模数模数m m取标准值，与齿轮模数系列不同。取标准值，与齿轮模数系列不同。第一系列第一系列1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40第二系列第二系列1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14蜗杆模数蜗杆模数m值值 GB10088-88GB10088-881. 模数模数m和压力角和压力角 蜗轮蜗杆d d1 1e e s sd d2 2蜗轮蜗杆m11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90表表62 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm 20 q=12.5 28 q=17.51.6蜗轮蜗杆3. 蜗杆头数蜗杆头数z1蜗杆头数蜗杆头数z1 ：即螺旋线的数目。即螺旋线的数目。d d蜗轮蜗杆表表12-2 蜗杆头数蜗杆头数z1与蜗轮齿数与蜗轮齿数z2的推荐值的推荐值传动比传动比i 713 1427 2840 40蜗杆头数蜗杆头数z1 4 2 2、1 1蜗轮齿数蜗轮齿数z2 2852 2854 2880 40蜗轮蜗杆若若 9090 1 12 2tt2 21 1 1 1+1 1 90901 1+2 21 11 1s=es=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。将分度圆柱展开得：将分度圆柱展开得：= z= z1 1 p px1x1/d/d1 1 = mz= mz1 1/d/d1 1 tgtg1 1= =l/d/d1 1 4. 蜗杆的导程角蜗杆的导程角dd1 1lp px1x11 1d d1 11 11 1蜗轮蜗杆5.5.蜗轮齿数蜗轮齿数z26.传动比传动比i与齿数比与齿数比u7.标准中心标准中心距距蜗轮蜗杆圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算表表 12-3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算名名 称称计计 算算 公公 式式蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径齿顶高齿顶高齿根高齿根高顶圆直径顶圆直径根圆直径根圆直径蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距径向间隙径向间隙中心距中心距蜗蜗 杆杆蜗蜗 轮轮d1 =mq d2=mz2 ha=m ha=m df =1.2mq df =1.2mq da1=m(q+2) da1=m(q+2) df1=m(q-2.4) df2=m(q-2.4) pa1=pt2= px= mc=0.2 ma=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2)蜗轮蜗杆7.37.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的失效形式、材料和结构7.3.17.3.1蜗杆传动的失效形式及设计准则蜗杆传动的失效形式及设计准则主要主要失效形式：失效形式： 胶合、点蚀、磨损。胶合、点蚀、磨损。蜗轮蜗杆材料材料蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。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。蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。材料牌号选择：材料牌号选择：高速重载蜗杆：高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi(20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火渗碳淬火5662HRC) ) 或或 40Cr 42SiMn 45 (40Cr 42SiMn 45 (表面淬火表面淬火4555HRC) )一般蜗杆：一般蜗杆：40 45 40 45 钢调质处理钢调质处理( (硬度为硬度为220220250HBS) )蜗轮材料：蜗轮材料： vS S 12 m/s 12 m/s时时 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1锡青铜制造。锡青铜制造。vS S 12 m/s 12 m/s时时 ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜锡青铜vS S 6 m/s 6 m/s时时 ZCuAl10Fe3 ZCuAl10Fe3铝青铜。铝青铜。vS S 2 m/s 45 其他情况其他情况 HRC45 滑动速度滑动速度 vs m/s f f f 0.01 0.11 6.28 0.12 6.84 0.18 10.2 0.10 0.08 4.57 0.09 5.14 0.13 7.4 0.50 0.055 3.15 0.065 3.72 0.09 5.14 1.00 0.045 2.58 0.055 3.15 0.07 4 2.00 0.035 2 0.045 2.58 0.055 3.15 3.00 0.028 1.6 0.035 2 0.045 2.58 4.00 0.024 1.37 0.031 1.78 0.04 2.29 5.00 0.022 1.26 0.029 1.66 0.035 2 8.00 0.018 1.03 0.026 1.49 0.03 1.72 10.0 0.016 0.92 0.024 1.37 15.0 0.014 0.8 0.020 1.15 24.0 0.013 0.74蜗轮蜗杆 对动力传动，宜采用多头蜗杆对动力传动，宜采用多头蜗杆 蜗杆加工困难蜗杆加工困难 过大过大当当 28 时，效率时，效率增加很少。增加很少。当当 时，蜗杆具有自锁性，但效率时，蜗杆具有自锁性，但效率很低。很低。252.5512.50.51 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。时，采用压力喷油润滑。当当v1 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。时，采用蜗杆在上的结构。蜗轮蜗杆 7.5.3 7.5.3 蜗杆传动的热平衡计算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对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差：对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差： t =i iA A1000P1000P1 1(1-)tg(1-)tg tt=( t-tt=( t-t0 0 )-)-温度差；温度差； P P1 1-蜗杆传递的功率；蜗杆传递的功率；i i-表面散热系数；一般取：表面散热系数；一般取：i i=1017 W/(m2 )A A-散热面积散热面积, m, m2 2, , 指箱体外壁与空气接触而内壁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，其散热面积按散热面积按50%50%计算。计算。蜗轮蜗杆t-t-温差许用值，一般取：温差许用值，一般取： tt=6070 要求油温：要求油温： t = t0+ t 90 不能满足要求时，可采取冷却措施：不能满足要求时，可采取冷却措施：1 1）增加散热面积）增加散热面积-加散热片；加散热片；2 2）提高表面传热系数）提高表面传热系数- 加风扇、冷却水管、循环油冷却。加风扇、冷却水管、循环油冷却。油泵油泵冷冷却却器器冷冷却却水水蜗轮蜗杆7.67.6、蜗杆蜗轮的结构设计蜗杆蜗轮的结构设计蜗杆通常与轴制成一体蜗杆通常与轴制成一体z1=1或或2时：时：b1 (11+0.06z2)mz1= 4时时: b1 (12.5+0.09z2)mb1 蜗杆轴蜗杆轴蜗杆长度蜗杆长度b1的确定：的确定：蜗轮蜗杆本本 章章 重重 点点(1)(1)熟悉蜗杆传动的特点。熟悉蜗杆传动的特点。(2)(2)了解蜗杆传动的类型、应用、材料和结构。了解蜗杆传动的类型、应用、材料和结构。(3)(3)掌握普通圆柱蜗杆的主要参数和几何尺寸计算。掌握普通圆柱蜗杆的主要参数和几何尺寸计算。