机械设计课件13：蜗杆传动

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1、第十三章蜗杆传动13.1概述13.1.1蜗杆传动的特点和应用蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮副组成的用以传递空间交错轴间的运动和动力的一种机械传动。通常轴交角为90º。主要特点1.能实现大传动比2.冲击载荷小、传动平稳，噪声低3.具有自锁性4.摩擦损失较大，效率低5.成本高蜗杆传动不适用于大功率和长期连续工作的传动。13.1.2蜗杆传动的分类a）圆柱蜗杆传动b）环面蜗杆传动c）锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动1.普通圆柱蜗杆传动一般用于低速、轻载或不太重要的传动。a）阿基米德蜗杆(ZA)用于蜗杆头数较多，转速较和较精密的传动。b）渐开线蜗杆(ZI)用于多头精密蜗杆传动

2、。c）法向直廓蜗杆(ZN)2.圆弧圆柱蜗杆传动(ZC型)蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆传动法向直廓蜗杆传动渐开线圆柱蜗杆传动垂直于轴线的剖面，为阿基米德螺旋线通过轴线的剖面，为直线垂直于轴线的剖面，为渐开线通过轴线的剖面，为凸廓曲线13.1.3蜗杆传动的精度12个精度等级13.2蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构13.2.1蜗杆传动的失效形式失效常发生在蜗轮轮齿上。为蜗轮轮齿的齿面胶合、点蚀、磨损、轮齿折断等。蜗轮轮齿折断蜗轮齿面磨损蜗轮齿面胶合蜗杆齿面点蚀13.2.2材料选择蜗杆高速重载低碳合金钢+渗碳淬火中碳钢或中碳合金钢+表面淬火低速中载中

3、碳钢+调质蜗轮vs≥12~26m/s重要传动铸造锡青铜vs≤10m/s一般传动铸造铝铁青铜vs<2m/s不重要传动灰铸铁和球墨铸铁要求：强度足够，减摩、耐磨、易跑合和抗胶合。13.2.3蜗杆蜗轮的结构蜗杆制成蜗杆轴:蜗轮结构：整体式蜗轮配合式蜗轮拼铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮13.3圆柱蜗杆传动的基本参数●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在中间平面内mx1=mt2=mαx1=αt2=α=20°●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●蜗杆直径系数

4、q及分度圆直径d1d1—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：当要求自锁时，为提高传动效率，导程角选较大值，但导程角过大，加工困难且齿面间相对滑动速度也增大，磨损加速，故z1=1、2、4、6●蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2及传动比ii=n1/n2=z2/z1=d2/d1?≠d2/d1当要求传动比大或要求自锁时，z1=1，但z1少，效率低为避免根切或传递功率较大时，z1=2、4、6，z1过多,制造困难z2=iz1=28~100常取z2=32~80且z2和z1最好互质。中心距a=(d1+d2)/2=m(q+z2)/2

5、其他尺寸计算见表13.5普通圆柱蜗杆传动与斜齿圆柱齿轮传动的区别：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=mnz1/cosβd1=mq,且为标准值13.3.10变位系数配凑中心距变位前后，蜗轮的齿数不变，而传动中心距改变。改变传动比变位前后，蜗杆传动中心距不变，而蜗轮齿数发生变化。蜗杆传动变位跟齿条齿轮传动变位类似，蜗轮变位，蜗杆不变。变位后，蜗轮的分度圆与节圆仍然重合，只是蜗杆的节线不再与分度线重合。蜗杆传动变位的特点蜗杆传动变位的目的为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力及

6、传动效率。13.5蜗杆传动受力分析和效率计算13.5.1蜗杆传动中的作用力大小：方向：与斜齿类似。Fa1Ft2Ft1Fa2n1●●Fr2Fr1n2n1各力应画在受力点上12Fa1Ft2Fa2Ft113.5蜗杆传动受力分析和效率计算13.5.2蜗杆传动的效率功率损失有：轴承摩擦损耗；齿面间的啮合摩擦损耗；溅油损耗。总效率为：传动啮合效率η1蜗杆主动：蜗轮主动：相对滑动速度：导程角是影响蜗杆传动效率的主要参数之一，η1随γ的增大而提高，当γ=45°-ρv/2时，效率η1最大。z1=1,z1=2,z1=4z1=6=0.7=0.8=0.9=0.95估算总效率一般取2

7、.3=0.95~0.96提示：设计完成后，需验算η，若与初选值相差太远，则需重选η再设计。13.6圆柱蜗杆传动的强度计算闭式动力传动：按接触疲劳强度设计计算，确定传动尺寸，再作弯曲疲劳校核计算，并进行热平衡计算。开式传动：按弯曲疲劳强度进行设计计算，确定传动尺寸。13.6.1初选[d1/a]值设计公式13.6.2蜗轮齿面接触疲劳强度计算以赫兹公式为原始公式，按节点处啮合条件来计算。校核公式13.6.3蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算13.7蜗杆轴挠度计算校核蜗杆的弯曲刚度工作温度<80º13.8温度计算13.8.1润滑油工作温度3.在箱体油池中