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1、第九章蜗杆传动 9 1概述 蜗杆传动图 一 蜗杆传动的特点和应用 1 特点 单级传动比大 结构紧凑 传动平稳 无噪音 可自锁 传动效率低 成本高 2 应用 机床 数控工作台 分度汽车 转向器冶金 材料运输矿山 开采设备起重运输 提升设备 电梯 自动扶梯 二 蜗杆传动的类型1 按蜗杆形状分 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 2 根据齿面形状不同分为 普通蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动 3 阿基米德蜗杆 在轴剖面 直线齿廓法剖面 凸曲线垂直轴剖面 阿基米德螺线车削加工 不能磨削 精度低 蜗轮滚刀 与蜗杆尺寸相同在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合 9 2普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计
2、算 中间平面上的参数作为设计基准 一 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 1 蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和压力角 旋向相同 2 蜗杆分度圆直径d1和导程角 为了限制蜗轮滚刀的数目并便于滚刀的标准化 因此对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1 表9 1 导程角 普通蜗杆传动的m与d1搭配值 表9 1 3 传动比i 蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2 蜗杆头数Z1通常取为 1 2 3 4 或6 Z2 iZ1 一般取Z2 28 80 4 传动中心距a和变位系数x2 标准中心距 变位蜗杆传动 只对蜗轮变位 1 变位前后 蜗轮的齿数不变 Z2 Z2而传动中心距改变 a a 一般取 x 1 按变位后
3、的尺寸加工 安装 2 变位前后 传动中心距不变a a蜗轮的齿数变化 Z2 Z2 一般取 x 1 5相对滑动速度 S m s 式中 d1 蜗杆分度圆直径 mmn1 蜗杆的转速 r min 蜗杆分度圆上的导程角 度 二 蜗杆传动的几何尺寸计算 9 3蜗杆传动的失效形式 设计准则和材料选择 一 蜗杆传动的失效形式和设计准则 失效形式 主要是齿面胶合 点蚀和磨损 而且失效通常发生在蜗轮轮齿上 设计准则 通常按齿面 蜗轮 接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力 在选择许用应力时 要适当考虑胶合和磨损失效因素的影响 对闭式传动要进行热平衡计算 必要时对蜗杆强度和刚度进行计算 二 蜗杆和蜗轮的常用材料 对蜗
4、杆和蜗轮材料的要求 不仅要求具有足够的强度 更重要的是要求具有良好的减摩性 耐磨性和跑和性能 蜗杆材料 一般用碳素钢或合金钢制成 蜗轮材料 一般为铸造锡青铜 铸造铝铁青铜 灰铸铁 9 4普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 一 蜗杆传动的受力分析和计算载荷 1受力分析 而法向力 取 则有 N 式中 T1 T2 分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩 N mm T2 i T1 N mm 传动效率 i 传动比d1 d2 分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径 mm 压力角 20 蜗杆分度圆柱上的导程角 度 力的方向 确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的方法同外啮合圆柱齿轮传动 而轴向力Fa的方向则可根据相应的圆周力Ft的方向来
5、判定 即Fa1与Ft2方向相反 Ft1与Fa2的方向相反 也可按照主动件左右手定则来判断 力的方向判断例题 2蜗杆传动的计算载荷 计算载荷 K 名义载荷 式中KA 工作情况系数K 动载荷系数K 齿向载荷分布系数 二 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 校核公式为 设计公式为 MPa mm3 ZE 弹性系数 对于青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时 取 蜗轮材料的许用接触应力 MPa 式中 式中 应力循环次数N 107时 蜗轮材料的基本许用接触应力 MPa 寿命系数 9 5蜗杆传动的效率 润滑和热平衡计算 一 蜗杆传动的效率 式中 1 啮合效率 2 3 分别为轴承效率和搅油效率一般取 2 3 0 95 0 96
6、 蜗杆传动的总效率 二 蜗杆传动的润滑 润滑的目的 防止胶合和磨损 提高效率 开式 定期涂润滑脂 闭式 浸油或喷油 三 蜗杆传动的热平衡计算 单位时间内由摩擦损耗的功率产生的热量为 W 式中 P1 蜗杆传动的功率 KW 蜗杆传动的总效率 单位时间由箱体外壁散发到空气中的热量为 W 式中Ks 散热系数A 散热面积t 达到平衡时 箱体内的油温 t在800以内t0 周围空气温度 t0 200 根据热平衡条件H1 H2可求得既定工作条件下的油温 在既定工作条件下 保持正常油温所需要的散热面积 一般应使t在80 以下 若t 80 或有效的散热面积不足时 则必须 采取措施 以提高其散热能力 常用措施 1 合理设计箱体结构 铸出或焊上散热片 以增大散热面积 2 在蜗轮轴上装置风扇 进行人工通风 以提高散热系数 3 在箱体油池内装设蛇形冷却水管 4 采用压力喷油循环润滑 9 6蜗杆和蜗轮的结构 一蜗杆的结构 车削 有退刀槽 二 蜗轮的结构 蜗轮可制成整体式或装配式1整体式 2齿圈压配式 3螺栓联接式 4镶铸式 斜齿圆柱齿轮 蜗杆减速器 齿轮传动 蜗杆传动的应用 圆柱齿轮减速器
