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1、青岛科技大学专用潘存云教授研制第11章蜗杆传动11-1蜗杆传动概述11-2蜗杆传动的类型11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4普通蜗杆传动的承载能力计算11-6圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计11-5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算青岛科技大学专用潘存云教授研制11-1蜗杆传动概述作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动。90形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且1很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。11所得齿轮称为:蜗杆。而啮合件称为:蜗轮。蜗杆22蜗轮青岛科技大学专用潘存云教授研制改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，所得蜗轮蜗杆为线接触。点接触优点：传
2、动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。分度机构：i=1000通常i=880缺点：传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。线接触青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动环面蜗杆锥蜗杆锥蜗杆传动中，蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋形成的，而蜗轮在外观上就像一个曲线锥齿轮，它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机加工而成的。青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置
3、不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。普通圆柱蜗杆青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。传动特点：1）传动效率高，一般可达90%以上；2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.52.5倍；3）结构紧凑。青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆阿基米德螺线2阿基米德蜗杆单刀加工阿基米德蜗杆(ZA)青岛科技大学
4、专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆阿基米德蜗杆(ZA)阿基米德蜗杆双刀加工阿基米德螺线青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆渐开线蜗杆(ZI)渐开线蜗杆渐开线基圆青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆dx延
5、伸渐开线车刀对中齿厚中心法面法向直廓蜗杆(ZN)青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆法向直廓蜗杆(ZN)dx延伸渐开线2车刀对中齿槽中心法面青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(ZK)2近似于阿基米德螺线是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣削或磨削，加工时工件作螺旋运动，刀具作旋转运动。砂轮青岛
6、科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆环面蜗杆传动特点：1）传动效率高，一般可达8590%；2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的24倍；3）要求制造和安装精度高。环面蜗杆青岛科技大学专用潘存云教授研制类型环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动11-2蜗杆传动的类型锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆锥蜗杆传动特点：锥蜗杆1）同时接触的点数较多，重合度大；2）传动比范围大，一般为10360；3）承载能力和传动效率高；4）制造安装
7、简便，工艺性好。阿基米德蜗杆最常用青岛科技大学专用潘存云教授研制d蜗杆旋向：左旋、右旋(常用)11精度等级：对于一般动力传动，按如下等级制造：v13msKv=1.11.2齿向载荷分布系数K，当载荷平稳时取K=1当载荷变化时取K=1.11.3ZAZIZNZK蜗杆青岛科技大学专用潘存云教授研制青岛科技大学专用潘存云教授研制2）蜗轮齿根弯曲强度计算校核计算：设计公式：F-许用弯曲应力；蜗轮的许用弯曲应力F蜗轮材料铸造方法铸锡青铜砂铸模型4029ZCuSn10P1金属模铸造5640铸锡锌青铜砂铸模型2622ZCuSn5Pb5Zn5金属模铸造3226铸铝铁青铜砂铸模型8057ZCuAl10Fe3金属模铸
8、造9064HT150砂铸模型4028HT200砂模铸造4834灰铸铁单侧工作双侧工作0F-1F青岛科技大学专用潘存云教授研制2）蜗轮齿根弯曲强度计算校核计算：设计公式：YFa2-为蜗轮齿形系数，按当量齿数以及蜗轮变位系数选取详见下页线图。Y-为螺旋角影响系数，Y=1-140F-许用弯曲应力；青岛科技大学专用潘存云教授研制3.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.71011121314151
9、618202530405080100400Zv蜗轮的齿形系数YFa2x2=-0.5-0.3-0.20.30.20.10.40.50.70.80.90.6-0.3-0.4x=1x2=0理论根切极限齿顶变尖极限青岛科技大学专用潘存云教授研制一、蜗杆传动的效率功率损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。=（0.950.96）tg(+v)tg蜗杆主动时，总效率计算公式为：式中:为蜗杆导程角v称为当量摩擦角，v=arctgfvfv为当量摩擦系数，11-5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算Z1效率与蜗杆头数的大致关系为：蜗杆头数Z1总效率0.700.800.900.95tg1=Z1qv，fv取值见下页表青岛
10、科技大学专用潘存云教授研制3.000.0281360.03520.0452354.000.0241220.0311470.042175.000.0221160.0291400.03528.000.0181020.0261290.0314310.00.0160550.02412215.00.0140480.02010924.00.013045当量摩擦系数和当量摩擦角蜗轮材料锡青铜无锡青铜灰铸铁蜗杆齿面硬度HRC45其他情况HRC45HRC45其他滑动速度fvvfvvfvvfvvfvv0.010.116170.126510.1810120.1810120.1910450.100.084340.09
11、5430.137240.147580.169050.500.0553090.0653430.095090.095090.15431.000.0452350.0553090.0740.0740.095092.000.03520.0452350.0553090.074vsms青岛科技大学专用潘存云教授研制蜗杆加工困难过大当28时，效率增加很少。当v时，蜗杆具有自锁性，但效率很低。1015152525载荷类型重重中（不限）（不限）（不限）（不限）90050035022015010080运动粘度vcSt（40）蜗杆传动的相对滑动速度vs(ms)给油方法油池润滑喷油润滑或油池润滑喷油压力MPa0.723
12、表11-21蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法当vs510ms时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深，约为一个齿高。当vs1015ms时，采用压力喷油润滑。当v14ms时，采用蜗杆在上的结构。ra3一个齿高青岛科技大学专用潘存云教授研制三、蜗杆传动的热平衡计算由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内，油温升高，润滑失效，导致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此，对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算由热平衡条件：H1=H2得：ta=ta+dS1000P1(1-)其中：P1-蜗杆传递的功率；d-表面散热系数；一般取：d=8.1517.45W(m2)S-散
13、热面积m2指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。摩擦损耗产生的热量:H1=1000P1(1-)箱璧散发的热量:H2=dS(t0-ta)-蜗杆传递的效率；t0-工作油温，一般取：6070ta-工作环境温度，一般取：20保持工作温度所需散热面积：S=m2d(t0-ta)1000P1(1-)青岛科技大学专用潘存云教授研制蜗杆的结构:通常与轴制成一体z1=1或2时：b1(11+0.06z2)mz1=4时:b1(12.5+0.09z2)mb1蜗杆轴蜗杆长度b1的确定：12-6圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计1)无退刀槽结构：加工螺旋部分时只能用铣制的办法。2)有退刀槽：加工螺旋部分时只能用铣制的办法。青岛科技大学专用潘存云教授研制蜗轮齿宽角90130轮圈厚度C1.6m+1.5mm轮缘宽度B0.75da0.67da蜗轮顶圆直径de2da2+2mda2+1.5mda2+2m蜗杆头数Z1124蜗轮的常用结构：整体式组合式过盈配合de2de2de2de2BBBBccc组合式螺栓联接组合式铸造骑缝螺钉48个，孔心向硬边偏移=23mm
