机械设计基础 教学课件 作者 樊智敏_ 第8章 蜗杆传动.ppt

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1、第8章蜗杆传动8-1蜗杆传动的特点和类型8-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸8-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度8-4蜗杆传动的受力分析及强度计算8-5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算8-6蜗杆和蜗轮的结构基本要求:掌握蜗杆传动的几何参数的计算、选择方法掌握进行蜗杆传动的力分析、强度计算了解蜗杆传动的热平衡原理和计算方法一、蜗杆传动的特点及应用1组成和应用蜗杆主动，蜗轮被动通常二轴交角＝90°传动P<50kW(最大750kW)us<15m/s蜗杆蜗轮8-1蜗杆传动的特点和类型2特点（1）结构紧凑，传动比大（2）传动平稳，噪声小（3）可实现自锁（4）效

2、率低（5）成本高二、蜗杆传动的类型环面蜗杆锥蜗杆按蜗杆整体形状分：圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆的类型渐开线蜗杆(ZI蜗杆)法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)锥面包络蜗杆(ZK蜗杆)圆弧面蜗杆(ZC蜗杆)按螺旋面形状分阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)2轴面呈齿条（直廓）阿基米德螺旋线刃面过轴面渐开线dbIIIIIIIIIIIII－III－IIIII－III凸廓直廓刃面切于基圆柱面凸廓一、正确啮合条件正确啮合条件：mx1=mt2=m，x1=t2=1=2中间平面:通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面8-2基本参数和几何尺寸二、主要参数及几何尺寸1模数2压力角3导程角4分度圆

3、直径5齿数6中心距d1p2da2d2df2df1da1hahfh1模数mx1=mt2=m具体见表8-1（GB/T10085-1988）从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形啮合传动类似于齿轮齿条运动d1p2压力角GB/T10085-88规定：阿基米德蜗杆：a=20°动力传动：a=25°分度传动：a=12°、15°d1Bp23导程角根据正确啮合条件，1=2（蜗轮的螺旋角）从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动蜗杆的导程角相当于螺纹的螺旋升角pz1pz1pd14分度圆直径蜗轮分度圆直径同齿轮d2=mz2蜗杆分

4、度圆标准化，以限制刀具数d1与模数相匹配d1Bpa2da2d2df2df1da1hahfhda25齿数z2=i12z1,(通常27~80)z1↑—↑—↑z1过大，加工困难一般z1=1、2、4、66中心距其余几何尺寸见表8-3反映功率大小ad1Bpde22da2d2df2df1da1hahfh几何尺寸计算上，按主平面的参数仿照齿轮进行计算一、失效形式及设计准则2设计准则——主要考虑蜗轮开式齿轮传动：齿面磨损、轮齿折断保证齿根疲劳强度闭式齿轮传动：齿面胶合、点蚀按齿面接触疲劳强度设计，齿根疲劳强度校核另外，还应作热平衡计算1失效形式胶合、磨损、

5、点蚀、齿根折断——蜗轮轮齿开式齿轮传动：齿面磨损、轮齿折断闭式齿轮传动：齿面胶合、点蚀蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上8-3蜗杆传动的失效形式、材料和精度二、蜗杆、蜗轮的材料选择材料要求：足够的强度、良好的减摩性、耐磨性、跑合性和抗胶合能力1、蜗杆的材料高的强度、刚度及光洁度碳钢—45号钢调质或淬火合金钢—20Cr、20CrMnTi(渗碳淬火)、40Cr(表面淬火)2、蜗轮的材料减摩、抗胶合、抗点蚀铸锡青铜ZCuSn10Pb1—适合高速铸铝青铜ZCuAl9Fe3—低速重载灰铸铁HT200—低速轻载三、蜗杆传动的精度蜗杆传动规定了12个精度等级，

6、1级最高，12级最低。对于动力传动，常用6~9级精度。8-4蜗杆传动的受力分析及强度计算一、运动分析二、受力分析三、蜗杆传动的齿面接触强度计算一、运动分析润滑、散热不良时：滑动速度大，易产生磨损、胶合充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大，摩擦系数越小，提高了传动效率d1v2,va1v1v2vs二、受力分析作用力的大小：受力分析类似斜齿传动蜗杆三个分力：Fr1,Ft1,Fa1蜗轮三个分力：Fr2,Ft2,Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1Fa1Fr1Fa2Ft2Fr2Fr1Fr2Fa1Ft2Fa1Ft2Fa1F

7、t2三、轮齿表面的接触强度计算校核公式：设计公式：蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似说明：1z1、z1的选择：z1查表8-2,，z226~282载荷系数K：K=1.1~1.3,见p1453许用接触应力：表8-5、8-68-5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一、蜗杆传动的效率计算二、蜗杆传动的润滑三、蜗杆传动的热平衡计算一、传动效率轴承效率h2：滚动轴承：h2=0.98~0.99滑动轴承：h2=0.97~0.98搅油损失效率h3：0.94~0.99设计之初，h未知，可按z1初选：z1=1时，h=0.7~0.75z1=2时，h=0.75~0.82z1=4时，

8、h=0.85~0.92啮合效率h1：d1v2,va1二、蜗杆传动的润滑润滑的目的为了提高蜗杆传