[工学]机械设计蜗杆课件

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1、本章要点：蜗杆传动的组成、结构、特点、类型和应用阿基米德蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第14章蜗杆传动应掌握内容：第14章蜗杆传动蜗杆传动的失效形式材料选用蜗杆传动的受力分析14.1蜗杆传动的类型和特点14.1.1蜗杆传动的类型蜗杆圆柱蜗杆传动锥蜗杆传动环面蜗杆传动根据蜗杆的形状分类：蜗杆传动的类型和特点圆柱蜗杆传动，按蜗杆轴面齿型又可分为普通蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。普通蜗杆传动多用直母线刀刃的车刀在车床上切制，可分为阿基米德蜗杆（ZA型）、渐开蜗杆（ZI型）和法面直齿廓蜗杆（ZH型）等几种。蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动的类型和特点

2、蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动的类型和特点14.1.2蜗杆机构的特点1）传动比大。蜗杆传动的单级传动比在传递动力时，i＝5～80，常用的为i＝15～50。分度传动时i可达1000，因而结构紧凑。2）传动平稳。3）具有自锁性。4）传动效率低。一般只有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构，它的效率一般不大于0.5。5）制造成本高。蜗杆传动的类型和特点14.2蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算14.2.1蜗杆传动的基本参数中间平面蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算1．蜗杆头数z1，蜗轮齿数z2,传动比i蜗杆头数z1一般取1、2、4。头数z1增大，可以提高效率，但加工

3、将会困难。蜗轮齿数一般取z2＝27～80。蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算2．模数m和压力角由于蜗杆传动在主平面内相当于渐开线齿轮与齿条的啮合，而主平面是蜗杆的轴向平面又是蜗轮的端面，与齿轮传动相同，为保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数ma1应等于蜗轮的端面模数mt2；蜗杆的轴向压力角a1应等于蜗轮的端面压力角t2；蜗杆分度圆导程角应等于蜗轮分度圆螺旋角，且两者螺旋方向相同。ma1＝mt2＝ma1＝t2＝γ＝β3、蜗杆导程角5、标准中心距a式中：pa1—蜗杆的轴向齿距(mm)d1—蜗杆分度圆直径(mm)4、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数

4、q蜗杆的分度圆直径d1为标准值(参见教材或相关资料)直径系数q：蜗杆的分度圆直径d1与模数m的比值。蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算14.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算14.3蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构14.3.1蜗杆传动的失效形式及设计准则1.齿面滑动速度蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构胶合、磨损、点蚀（蜗轮轮齿上）、折断2.失效形式过度磨损胶合3.设计准则闭式传动：按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核并进行热平衡验算。只按齿根弯曲疲劳强度设计。当蜗杆轴支承跨距较大时，应进行蜗杆轴刚度计算。开式传动：蜗杆传动的失效

5、形式、设计准则、材料和结构蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构14.3.2蜗杆、蜗轮的材料选择1.蜗杆材料对高速重载的传动，常用20Cr、20CrMnTi对中速中载传动，常用45钢、40Cr、35SiMn等对一般蜗杆可采用45、40等碳钢调质处理2.蜗轮材料Vs≥3m/s的重要传动Vs≥6m/s的传动Vs≤2m／s的不重要场合锡青铜(ZCuSn10Pb1)铝铁青铜(ZCuSn5Pb5Zn5)灰铸铁蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构14.4蜗杆传动的强度计算14.4.1蜗杆传动的受力分析蜗杆受力方向：轴向力Fa1的方向由左、右手定则确定;圆周力Ft1与主动蜗杆转向相反；径向

6、力Fr1指向蜗杆中心。蜗轮受力方向：Fa1与Ft2、Ft1与Fa2、Frl与Fr2是作用力与反作用力关系，故可由蜗杆的受力方向确定蜗轮上各力的方向.蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算力的大小14.4.2蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗杆传动的强度计算钢制蜗杆与青铜蜗轮或铸铁蜗轮校核公式如下：≤设计公式为：≥14.4.3蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算蜗杆传动的强度计算齿根弯曲强度的校核公式为：≤设计公式为：≥14.5.1蜗杆传动的效率14.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算闭式蜗杆传动总效率包括：考虑轮齿啮合齿面间摩擦损失时的效率；考虑轴承摩擦损失的效率；考虑浸入

7、油池中的零件搅动润滑油及飞溅损失进和效率。主要考虑蜗杆传动的总效率：式中：γ----蜗杆导程角；ρv----当量摩擦角。蜗杆传动自锁条件：14.5.2蜗杆传动的润滑蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算14.5.3蜗杆传动的热平衡计算润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降原因——蜗杆传动转化为热量所消耗的功率：经箱体散发热量的相当功率：∴达到热