机械设计基础第11章

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1、第11章蜗杆传动重点：1）阿基米德蜗杆传动的主要参数及强度计算。2）蜗杆传动的效率与热平衡计算。难点：传动设计及受力分析11.1.1蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90°。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。11.1蜗杆传动的类型和特点圆柱蜗杆传动环面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其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而成的。其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；

2、11.1.1蜗杆传动的类型同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高；可节约有色金属。阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）渐开线蜗杆（ZI蜗杆）法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）11.1蜗杆传动的类型和特点阿基米德蜗杆11.1蜗杆传动的类型和特点渐开线蜗杆11.1蜗杆传动的类型和特点法向直廓蜗杆11.1蜗杆传动的类型和特点11.1.2蜗杆传动的特点蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。传动平稳、噪声小。可制成具有自锁性的蜗杆。蜗杆传动的主要缺点是效率较低。蜗轮的造价较高。11.1蜗杆传动的类型和特点11.1.3蜗轮的加工蜗轮通常

3、在滚齿机上用蜗轮滚刀或飞刀加工成形。为了保证蜗轮与蜗杆正确啮合，蜗轮滚刀几何尺寸理论上同配对蜗杆完全相同。11.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。在蜗杆传动的设计计算中，均以中间平面上的基本参数和几何尺寸为基准。11.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算11.2.1蜗杆传动的主要参数及其选择1.蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头

4、数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2=iz1。z2不宜太小（如z2＜26)，否则将使传动平稳性变差。z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。传动比i11.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算2.模数m和压力角a蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即ma1=mt2=maa1=at2=20°3.导程角l在m和d1为标准值时，z1↑→l↑正确啮合时，蜗轮蜗杆螺旋线方向相同，且l＝b11.2蜗杆传动的主要参数

5、和几何尺寸计算4.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。因此，对于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足够的刚度。11.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算5.中心距11.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算11.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算11.3蜗杆传动的失效形式和计算准则11.3.1蜗杆传动的失效形式1.

6、齿面间相对滑动速度v；蜗杆传动的主要问题是摩擦磨损严重，这是设计中要解决的主要问题。蜗轮磨损、系统过热、蜗杆刚度不足是主要的失效形式。2.齿轮的失效形式；11.3蜗杆传动的失效形式和计算准则11.3.2蜗杆传动的计算准则对于闭式蜗轮传动，通常按齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。对于开式蜗轮传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数z2大于90时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。11.4蜗杆传动的材料和结构11.4.1蜗杆传动的材料为了减

7、摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。11.4蜗杆传动的材料和结构11.4.2蜗杆、蜗轮的结构1.蜗杆的结构蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。2.蜗轮的结构为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节

8、省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：11.4蜗杆传动的材料和结构整体式蜗轮齿圈式蜗轮镶铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮11