Transcript 蜗杆传动

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蜗杆传动是机械传动中的一种
重要型式，研究蜗杆传动时所涉及
的理论知识与齿轮传动有许多相同
之处。由于蜗杆传动本身具有的特
点，使其研究理论与齿轮传动又有
许多不同之处。
教学要求
基本内容
重点难点
问题思考
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音乐欣赏
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退结
出束
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§1. 蜗杆传动的类型及特点
§2.蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
§3. 蜗杆传动的主要失效形式
§4. 蜗杆蜗轮的常见结构
§5. 蜗杆传动的承载能力计算
§6. 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
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教学要求
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§1.
蜗杆传动的类型及特点
一、蜗杆传动的类型
单击…
单击…
单击…
1、实现大传动比；
2、传动平稳、噪声低；
3、可实现自锁；
4、齿面滑动速度大、效率低、制造成本高。
二、蜗杆传动的特点
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继续…
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法向直廓蜗杆（ZN)蜗杆
阿基米德蜗杆（ZA)蜗杆
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渐开线蜗杆（ZI)蜗杆
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锥面包络圆柱蜗杆（ZK)蜗杆
圆弧圆柱蜗杆（ZC)蜗杆
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§2.蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
一、主要参数：
1. 压力角  ：标准压力角 = 20
2. 模数 m ： m应符合标准蜗杆模数
蜗杆模数 （GB10088-88）mm
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
3. 导程角  1：
tg  1 = l／ d1= z1 px1／ d1= mz1／d1
z1—— 螺旋线头数；
l—— 导程；
px1 —— 轴向齿距；
d1—— 分度圆直径。
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§2.蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
4. 分度圆直径d1与直径系数q：
d1 须符合标准值，且与m匹配。
令 d1 / m = q —— 蜗杆直径系数。
则 d1= m q
5. 蜗轮齿数 z2及蜗杆头数 z1：
推荐z1= 1、2、4、6，
传动比 i12= 1／2= z2／z1
则 z2= iz1
传动比i
7~13
14~27
28~40
>40
蜗杆头数z1
4
2
2或1
1
蜗轮齿数z2
28~52
28~54
28~80
>40
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§2.蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
二、正确啮合条件：
1. 中间平面
—— 过蜗杆轴线并垂直
于蜗轮轴线的平面。
2. 正确啮合条件：
蜗轮端面模数mt2= 蜗杆轴面模数 mx1= m；
蜗轮端面压力角t2= 蜗杆轴面压力角x1 = ；
蜗轮螺旋角2 = 蜗杆导程角 1 （旋向相同）。
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§2.蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
三、几何尺寸：
计算公式
名称
分度圆直径
蜗杆
蜗轮
d1=mq
d2=mz2
da1=m(q+2)
齿顶圆直径
da2=m(z2+2)
df1=m(q-2.4)
齿根圆直径
df2=m(z2-2.4)
齿距
Pa1(蜗杆轴向齿距）=pt2(蜗轮端面齿距）=πm
径向间隙
C=0.2m
中心距
a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)
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§2.蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
四、蜗杆蜗轮的转向关系
1、判断蜗杆的旋向
2、判断蜗轮啮合点的速度方向
左旋用左手法则；
右旋用右手法则。
3、判断蜗轮的转向
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§3. 蜗杆传动的主要失效形式
一、主要失效形式
开式传动
单击…
闭式传动
单击…
单击…
单击…
二、设计准则 开式传动：主要保证蜗轮齿根弯曲疲劳强度
闭式传动：主要保证蜗轮齿面接触疲劳强度及
传动的热平衡。
继续…
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蜗轮轮齿折断
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蜗轮齿面磨损
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蜗轮齿面胶合
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蜗杆齿面点蚀
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§3. 蜗杆传动的主要失效形式
三、常用材料
低碳合金钢+渗碳淬火
高速重载
蜗杆
中碳钢或中碳合金钢+表面淬火
低速中载
蜗轮
中碳钢+调质
vs≥3 m/s 重要传动
铸造锡青铜
vs≤4 m/s 一般传动
铸造铝铁青铜
vs<2 m/s 不重要传动
灰铸铁
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§4. 蜗杆蜗轮常见结构
蜗
杆
结
构
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§4. 蜗杆蜗轮常见结构
蜗轮结构
整体式
拼铸式
螺栓联接式
齿圈式
组合式
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§5. 蜗杆传动的承载能力计算
Ft1  Fa 2 
2T1
d1
Fa1  Ft 2 
2T2
d2
T2  T1  i12  
Fr1  Fr 2  Ft 2tg
Fn 
Fa1
2T2

cos n cos d 2 cos n cos
蜗杆上圆周力与其啮合点速
度方向相反；蜗轮上的圆周
力与其啮合点运动方向相同；
径向力指向各自的轮心。
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§5. 蜗杆传动的承载能力计算
蜗轮齿面接触疲劳强度计算
二
、
强
度
计
算
继续…
校核计算公式
 H  ZEZ
设计计算公式
a
3
K T2 (
K T2
a
3
ZEZ
[ ]H
 [ ]H
)2
K ——载荷系数，K=KAKKV。
[]H ——蜗轮许用接触应力。
ZE ——弹性系数，青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆
配对时， ZE =160MPa1/2
Z ——接触系数，考虑齿面曲率和接触线长度对
接触应力的影响。根据齿形和[d1/a]值查图。
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§5. 蜗杆传动的承载能力计算
蜗轮齿面许用接触应力的确定：
无锡青铜：表11-6
[ ]  K .

锡青铜：
H
HN
KHN——寿命系数。
H

 
H
7
K HN
10

N
8
—表11-7
N  60 jn2 Lh
Lh——工作寿命时数。
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蜗轮材料的力学性能及设计数据
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接触系数Z
接触系数Z的选取
Ⅰ——用于ZI型蜗杆
Ⅱ——用于ZC型蜗杆
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§5. 蜗杆传动的承载能力计算
二
、
强
度
计
算
蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算
1.53K T2
F 
YFa2Y  [ F ]
校核计算公式
m d1d 2
设计计算公式
1.53KT2
m d1 
YFa2Y
z2  F 
2
[F] ——蜗轮的许用弯曲应力, [F] =KFN
[ F ]'
[F]' ——表11-8。
Y——螺旋角影响系数
YFa2——齿形系数，图11-19
Y  1 

140 
注：蜗杆传动中中心距a、模数m、蜗杆分度圆
直径d1均应符合标准值。
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§5. 蜗杆传动的承载能力计算
三、蜗杆的刚度计算
Ft12  Fr21 3
y
L'  [ y ]
48EJ
y——蜗杆轴的最大挠度。
Ft1——蜗杆所受的圆周力。
Fr1——蜗杆所受的径
向力。
E——蜗杆材料的弹性模量。
I ——蜗杆危险截面的惯性矩。I=df14/64，df1——蜗杆齿根圆直
径。
L’——蜗杆两端支承间的跨距。
初步计算时可取L’ ≈0.9d2
d2——蜗轮分
度圆直径。
[y]——许用最大挠度。 [y]=d1/100, d1——蜗杆分度圆直
径。
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§6. 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
一、蜗杆传动的效率
1——啮合效率。
= 1 .2. 3
tg
1 
tg (   v )
——蜗杆分度圆导程角；
v——当量摩擦角，可根据滑动速度vs选取，
vs 
v1
d1n1

cos 601000cos
2——轴承效率。
3——搅油效率。
估算总效率
z1=1,
=0.7
=0.95
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d1—蜗杆分度圆直径；
n1—蜗杆的转速。
一般取2 .3=0.95~0.96
z1=2,
=0.8
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z1=4
z1=6
=0.9
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§6. 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
二、蜗杆传动的润滑
蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法
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§6. 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
三
、
蜗
杆
传
动
的
热
平
衡
计
算
热平衡条件：
单位时间内发热量H1=同时间内的散热量H2
H1  1000P(1 )
H 2 d S (t0  ta )
1000P(1   )
t0  t a 
d S
P——蜗杆传动的功率。
d——箱体表面散热系数。
S——有效散热面积。
t0——油的工作温度。
ta——周围空气温度。
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§6. 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
三
、
蜗
杆
传
动
的
热
平
衡
计
算
提高散热能力的措施
加散热片以
在蜗杆轴端加风
在传动箱内装
增大散热面积。 扇以加速空气流通。 循环冷却管路。
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重点与难点
1、蜗杆传动的失效形式和设计准则；
2、蜗杆传动对材料的要求及蜗杆、蜗轮常用材料；
3、蜗杆传动的受力分析；
4、蜗杆传动强度计算特点及强度计算公式的应用；
5、蜗杆传动的刚度计算和热平衡计算；
6、蜗杆传动的效率。
7、蜗杆、蜗轮结构。
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本章思考题
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