《燕山大学机械设计07(蜗杆传动)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燕山大学机械设计07(蜗杆传动)（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械设计 第七章 蜗杆传动 第七章 蜗杆传动 7-1 概述 7-2 圆柱蜗杆传动参数选择和几何计算 7-3 蜗杆传动材料、失效形式、计算准则和结构 7-4 蜗杆传动受力分析 7-5 圆柱蜗杆传动强度计算 7-6 蜗杆传动效率和热平衡计算 7-7 蜗杆传动设计实例 7-1 概述 蜗杆传动特点和应用 蜗杆传动分类 7-1 概述 一、特点和应用 1.优点 (1)传动比大； (2)结构紧凑； (3)传动平稳、噪声低； (4)能自锁。 2.缺点 (1)效率低； (2)成本高。 传递动力 传递运动 ￥有色金属青铜 7-1 概述 3.应用-卷扬机 7-1 概述 3.应用-减速器 7-1 概述 3.应用-机床
2、分度机构 7-1 概述 3.应用 7-1 概述 二、分类 1.圆柱蜗杆传动 2.环面蜗杆传动 3.锥蜗杆传动 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 按齿廓曲线的不同： 7-2 圆柱蜗杆传动参数选择和几何计算 主要参数及其选择原则 几何尺寸计算 7-2 圆柱蜗杆传动参数选择和几何计算 一、主要参数及其选择原则 1.模数 和齿形角 ： P106表7-4； 2.蜗杆中圆直径 和蜗杆直径系数 ： P106表7-4 3.传动比 、蜗杆头数 、蜗轮齿数 ： (1, 2, 4, 6) 加工困难 平稳性 跨距 蜗杆刚度 、啮合精度 (3263) 7-2 圆柱蜗杆传动参数选择和几何计算 4.蜗杆导程角 缓慢，
3、制造困难 自锁， 5.变位系数 凑中心距： 凑传动比： 蜗轮变位，蜗杆尺寸保持不变。 7-2 圆柱蜗杆传动参数选择和几何计算 蜗杆传动变位： 7-2 圆柱蜗杆传动参数选择和几何计算 二、几何尺寸计算 （P108表7-5） 7-3 蜗杆传动材料、失效形式、计算准则和结构 一、材料及热处理 材料要求：不仅要有一定的强度，更重要的是要有良好的 减摩性和耐磨性。 1.蜗杆 常用材料有： 碳素钢：45、 合金钢（高速重载）：40Cr、20Cr、20CrMnTi、 常用热处理方式： 调质：45 调质 (硬度 350HBS) 淬火：40Cr 表面淬火 (4555HRC) 20Cr 渗碳淬火 (5863HRC
4、) 7-3 蜗杆传动材料、失效形式、计算准则和结构 2.蜗轮 ：灰铸铁，如HT200、HT150。 （低速轻载） ：铸造铝青铜，如 抗胶合能力较差，机械强度较高，价格便宜。 ：铸造锡青铜，如 减摩、耐磨性好，抗胶合能力强，机械强度较低，价格较贵。 （高速重载） ZCuAl10Fe3Mn2 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2 ZCuSn10P1 ZCuSn5Pb5Zn5 7-3 蜗杆传动材料、失效形式、计算准则和结构 二、失效形式 1.闭式蜗杆传动 锡青铜材料蜗轮：以点蚀为主 无锡青铜和铸铁材料蜗轮：以胶合为主 或强烈冲击传动、脆性材料蜗轮弯曲折断 原因：滑动速度 2.开式蜗杆传动： 轮齿的磨损和
5、弯曲折断 失效多发生在蜗轮上：因蜗杆机械强度通常高于蜗轮。 7-3 蜗杆传动材料、失效形式、计算准则和结构 三、计算准则 1.闭式传动 按齿面接触疲劳强度设计： 点蚀和胶合 (材料) 按轮齿弯曲疲劳强度校核： 弯曲折断 热平衡计算： 温升 2.开式传动 蜗杆约束条件：控制蜗杆轴的变形，使其不超过许用值。 按轮齿弯曲疲劳强度设计： 弯曲折断 锡青铜： 无锡青铜或铸铁： 7-3 蜗杆传动材料、失效形式、计算准则和结构 四、结构型式和加工方法 1.结构型式 蜗轮 整体式 组合式：铸造联接、过盈配合联接和螺栓联接 蜗杆： 通常与轴做成整体 2.加工方法 蜗轮： 蜗杆： 滚刀、飞刀 车削、铣制 7-4
6、蜗杆传动受力分析 7-4 蜗杆传动受力分析 7-4 蜗杆传动受力分析 1.各力间关系： 2.力的大小： 7-4 蜗杆传动受力分析 3.力的方向： 沿半径指向蜗杆轴心； 螺旋方向：左旋用左手，右旋用右手 回转方向：四指握拳方向 方向：拇指指向 沿半径指向蜗轮中心。 与蜗杆转向相反； 与 方向相反。 与 方向相反， （主动蜗杆） 与蜗轮回转方向相同。 7-5 圆柱蜗杆传动强度计算 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 7-5 圆柱蜗杆传动强度计算 1.公式推导 (1)综合曲率半径 赫兹公式: (2)接触线长度 ，取， (3)载荷 一、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 7-5 圆柱蜗杆传动强度
7、计算 (4)将式、代入式，有 （校核公式） (5)将 和 代入上式，可得 （设计公式） 7-5 圆柱蜗杆传动强度计算 2.计算说明 (1) 锡青铜 无锡青铜 铸铁 蜗轮材料 (2)载荷系数 P109表7-6 载荷稳定 载荷变化 (3) (4) 若 ，则 。 (5) 按P106表7-4查取 值。 7-5 圆柱蜗杆传动强度计算 二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 1.公式推导 (1) (2)弯曲疲劳强度较斜齿轮增大约40% 强度增量系数1.4 (3)允许齿根厚度最大磨损20% 补偿轮齿磨损系数1.5 7-5 圆柱蜗杆传动强度计算 (4)取 可得 （校核公式） （设计公式） (5)将 和 代入上式，可得
8、7-5 圆柱蜗杆传动强度计算 2.计算说明 (1) 为蜗轮的齿形系数，根据 由P110表7-8查取。 (2) 螺旋角系数， 。 (3) 按P106表7-4查取 值。 7-6 蜗杆传动效率和热平衡计算 (材料组合、润滑情况、 ) 一、效率 1. 啮合效率 自锁 2. 轴承摩擦损耗功率的效率 3. 零件搅油和飞溅损耗功率的效率 P112表7-10 7-6 蜗杆传动效率和热平衡计算 二、热平衡计算 相对滑动速度 1.热平衡计算原因 齿面失效 2.热平衡计算方法 3.散热措施 (1)加装风扇； (3)设蛇形冷却水管； ，摩擦、发热，效率 油温，润滑条件恶化 加散热片； (2) (4)采用压力喷油润滑。
9、 7-7 蜗杆传动设计实例 试设计图示热处理车间加热炉拉料机构中闭式蜗杆传动。 已知： 载荷平稳，小批量生产。 7-7 蜗杆传动设计实例 一、初选材料、精度等级和蜗杆头数 1.材料： 蜗轮：ZCuSn10P1，砂模铸造P104表7-2 蜗杆：45，调质处理 P104表7-3 2.精度等级： P103表7-1 初取8级 3.蜗杆头数： 7-7 蜗杆传动设计实例 二、按接触疲劳强度设计 1. P110表 2. P109表7-6 载荷平稳 预估 3. P112表 4. P110表7-7 7-7 蜗杆传动设计实例 5. P111表7-9 6. P106表7-4 P104表7-2 7. 7-7 蜗杆传动
10、设计实例 三、传动基本尺寸确定 1. 2. 3. 4. 确定精度等级 P103表7-1 初选8级精度合适 （ 不变） 圆整取 7-7 蜗杆传动设计实例 5.复核 P112表7-10 /对， 取 则 7-7 蜗杆传动设计实例 四、弯曲疲劳强度校核 1. 2. 3. 4. P110表7-8 P111表7-9 （双面受力） 安全 7-7 蜗杆传动设计实例 五、热平衡计算 通过 ， 思 考 题 思 考 题 思 考 题 思 考 题 圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 锥蜗杆传动 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 法向直廓蜗杆 动 力 蜗 杆 传 动 蜗
11、杆 基 本 参 数 点蚀 Back 胶合 Back 折断 Back 磨损 Back 滑动速度 蜗轮结构型式 整体式配合式拼铸式螺栓联接式 蜗轮结构型式 蜗杆结构型式 有退刀槽，车制或铣制 无退刀槽，铣制 蜗轮加工 Back 蜗杆加工 Back 蜗杆加工 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 动 力 蜗 杆 传 动 蜗 杆 基 本 参 数 蜗轮齿形系数 动 力 蜗 杆 传 动 蜗 杆 基 本 参 数 相对滑动速度 蜗杆传动的效率与蜗杆导程角的关系 具有自锁性的蜗杆传动 增加散热面积，提高散热系数 风扇冷却 冷却水管冷却 传 动 箱 内 装 循 环 冷 却 管 路 压力喷油润滑冷却 传 动 箱 外 装 循 环 冷 却 器 蜗轮材料的强度 蜗杆材料及工艺要求 蜗杆传动精度等级的选择 蜗杆头数与传动比间关系 导程角平均值 工作情况系数 蜗杆传动效率近似取值 弹性系数 蜗轮许用应力 蜗轮材料的强度 动 力 蜗 杆 传 动 蜗 杆 基 本 参 数 蜗杆传动精度等级的选择 当量摩擦系数和当量摩擦角 蜗轮齿形系数 蜗轮许用应力 受力分析-轴向力1 受力分析-轴向力2 Back
