华中科技大学机械设计4蜗杆

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1、传递动力时，传动比i＝8～80用于空间交错轴间的传动，通常Σ=90°第四章蜗杆传动设计蜗杆传动的特点：结构紧凑;工作平稳、噪声小;传动比大但效率低；制造成本较高§4-1蜗杆传动的特点及类型蜗杆蜗轮普通圆柱蜗杆传动：阿基米德蜗杆传动（ZA）渐开线蜗杆传动（ZI）法向直廓蜗杆传动（ZN）第四章蜗杆传动－主要参数按蜗杆形状分圆柱蜗杆传动蜗杆传动的类型：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第四章蜗杆传动－主要参数蜗杆传动类型的选择：1）载荷较小、精度较低、要求自锁、低速、不重要的场合－－可选阿基米德蜗杆传动2）载荷

2、大、精度高、速度高的重要场合－－可选圆弧圆柱蜗杆传动3）精度较高、速度较大、蜗杆头数较多、加工工艺简单－－可选渐开线、法向直廓蜗杆4）要求传动效率高、蜗杆不磨削的大功率传动－－可选环面蜗杆传动本章主要讨论阿基米德蜗杆传动的设计§4-2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算一、主要参数●模数m和压力角α中间平面—包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面蜗轮加工—滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合正确啮合条件：在中间平面内mx1=mt2=mαx1=αt2=α=20°蜗杆轴面模数蜗轮端面模数标准模数蜗杆

3、轴面压力角蜗轮端面压力角第四章蜗杆传动－主要参数对于蜗杆：中间平面是轴面对于蜗轮：中间平面是端面●蜗杆导程角γ与蜗轮螺旋角β之关系Σ=90°时：γ=βγβ且旋向相同●蜗杆分度圆直径d1及直径系数qd1—标准系列值限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化蜗杆直径系数：q=d1/m→d1=mqq与导程角γ之关系：第四章蜗杆传动－主要参数蜗杆导程pz蜗杆头数轴向齿距px1＝πm而d2=mz2d1β1γ小γ大，走刀快大根据i查表4－9∵d2/d1＝mz2/(mq)＝z2/qz1=1~6●蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2及传动比ii=n1/n2=z

4、2/z1=d2/d1?≠d2/d1z1少，则γ小，效率低重载时取z1>1要求自锁z1=1z1过多,则γ大，制造困难z2=iz1=28~80常取z2=32~63第四章蜗杆传动－主要参数n1起吊装置要求反行程自锁●齿面间相对滑动速度vs由此可见，vs>v1、v2所以蜗杆传动摩擦损失大，效率低。第四章蜗杆传动－主要参数v1v2vs啮合线的方向不会改变CC圆柱齿轮传动蜗杆传动二、蜗杆传动的变位目的：凑中心距或凑传动比。特点：只对蜗轮进行变位，而蜗杆不变位。蜗轮的分度圆仍与节圆重合，即d2＝d2′=mz2；变位后:若只改变中心距：（凑

5、中心距）蜗杆的分度圆与节圆分离，即d1≠d1′。例：蜗轮变位系数变位后的中心距变位前的中心距若只改变蜗轮齿数：（凑传动比）中心距不变变位前的齿数变位后的齿数例：第四章蜗杆传动－变位几种变位情况x2可取－1～＋1，故z2最多只能改变两个齿。或=mz2'三、几何尺寸计算中心距a=(d1+d2)/2+x2m=m(q+z2)/2＋x2m其他尺寸计算见表4-3和4-4普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别：传动比i—齿轮传动蜗杆传动i=d2/d1i≠d2/d1m、α—法面为标准值中间平面为标准值β—β1=－β2γ=β,旋向相同d1—d1=m

6、nz1/cosβd1=mq,且为标准值第四章蜗杆传动－几何尺寸计算§4-3蜗杆传动的失效形式、材料及结构第四章蜗杆传动－材料及结构一、失效形式及设计准则齿面点蚀—蜗轮材料为铸锡青铜时，此种材料强度稍低齿面胶合—蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时齿面磨损—开式传动或润滑不良轮齿折断—蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上对于大多数闭式蜗杆传动，其承载能力主要取决于接触强度设计准则：闭式蜗杆传动，按齿面接触疲劳强度设计，并进行热平衡计算；z2>80或强烈冲击载荷时校核弯曲强度材料要求：减摩性好、耐摩、抗胶

7、合、足够的强度碳钢—45钢调质或淬火蜗杆合金钢—20Cr、20CrMnTi、40Cr铸锡青铜ZCuSn10P1—适合高速蜗轮铸铝青铜ZCuAl9Fe3—中速重载灰铸铁HT200—低速轻载减摩性好蜗杆结构蜗轮结构第四章蜗杆传动－材料及结构渗碳淬火表面淬火二、蜗杆、蜗轮的材料及结构第四章蜗杆传动－材料及结构三、许用应力1、许用接触应力σHP主要失效形式是点蚀●蜗轮为铸锡青铜时寿命系数应力循环次数主要失效形式是胶合●蜗轮为铝青铜或铸铁时与材料组合及有关应保证蜗轮的抗胶合能力承载能力取决于蜗轮的接触强度基本许用应力第四章蜗杆传动－材

8、料及结构2、许用弯曲应力σFP寿命系数若N＞25×107，则取N＝25×107齿根弯曲应力视为脉动循环齿根弯曲应力视为对称循环蜗轮的转动方向与蜗杆的轴向力方向相反各力关系：各力方向：一、受力分析Ft、Fr同斜齿轮Fa—用主动轮左、右手定则判断，通常，蜗杆是主动轮。各力大小：第四章蜗杆传动－