《第11章蜗杆传动--机械设计课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第11章蜗杆传动--机械设计课件（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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。,所得齿轮称为:蜗杆。,而啮合件称为: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
2、制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触。,优点： 传动比大、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。,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
3、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，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。,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
4、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,单刀加工,阿基米德蜗杆(ZA),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,阿基米德蜗杆(ZA),阿基米德蜗杆,双刀加工,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
5、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,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,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
6、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),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。,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,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。,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,类型,环面蜗杆传动
7、,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：,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）制造安装简便，工艺性好。,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,蜗杆旋向：左旋、右旋(常用),精度等级：,对于一般动力传动，按如下等级制造：,v17.5 m/s -7级精度；,v1 3 m/s -8级精度；,v11.5 m/s -9级精度；,判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,1. 正确
8、啮合条件,中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。,正确啮合条件是中间平面内参数分别相等：,mt2=ma1=m ，t2 =a1= 取标准值,在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。,一、圆柱蜗杆传动的主要参数,11-3 普通蜗杆传动的参数与尺寸,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,ZA蜗杆： a=20轴向,模数m取标准值，与齿轮模数系列不同。,2. 模数m和压力角,压力角,轴向压力角与法向压力角之间的关系：推导过程见机械原理斜齿条,tgn=tgn /cos,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1只能取标准值。,蜗轮蜗杆轮齿旋向相同.,若 90, 12, 1+1 90
9、,蜗轮右旋,蜗杆右旋,1+2,定义s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。,3.蜗杆的分度圆直径d1,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用,称比值 为蜗杆的特性系数。,q=d1/m,一般取:q=818,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,4. 蜗杆头数z1,蜗杆头数z1 ：即螺旋线的数目。,蜗杆转动一圈，相当于齿条移动z1个齿，推动蜗轮转过z1个齿。,通常取： z1=1 2 4 6,5. 蜗杆的导程角,将分度圆柱展开得：,= z1 pa1/d1,=mz1/d1,tg1=l/d1,=z1/q,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,6. 传动比 i 和齿数比 u,
10、传动比 :,若想得到大 i , 可取： z1=1，但传动效率低。,对于大功率传动 , 可取： z1=2，或 4。,蜗轮齿数： z2= i z1,为避免根切： z2 26,一般情况： z2 80,z2过大 , 蜗杆长度, 刚度、啮合精度,结构尺寸,= u,-齿数比,7. 蜗轮齿数z2,a =(d1 +d1 )/2,8. 蜗杆传动的标准中心距,= m(q+ z1) /2,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算,由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i , z1, z2,计算求得 m、d1,计算几何尺寸,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,一、蜗杆传动的失效形式及材料选择,主要
11、失效形式： 胶合、点蚀、磨损。,材料,蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。,蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。,材料牌号选择：,高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火5662HRC) 或 40Cr 42SiMn 45 (表面淬火4555HRC),一般蜗杆：40 45 钢调质处理(硬度为220250HBS),蜗轮材料： vS 12 m/s时 ZCuSn10P1锡青铜制造。,vS 12 m/s时 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜,vS 6 m/s时 ZCuAl10Fe3铝青铜。,vS 2 m/s时球墨铸铁、灰铸铁。,11-4 普通蜗杆传动的承载能力计算,蜗杆传动的特点是齿面相
12、对滑动速度大，导致发热严重和磨损加剧。,二、蜗杆传动的常用材料,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,三、蜗杆传动的设计准则,* 蜗杆的刚度计算,* 蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算 * 蜗轮的齿面接触疲劳强度计算,为了防止齿面过度磨损引起的失效，应进行：,* 传动系统的热平衡计算,为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行：,为了防止过热引起的失效，就要进行：,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,四、圆柱蜗杆传动的受力分析,法向力可分解为三个分力：,圆周力：Ft,轴向力：Fa,径向力：Fr,且有如下关系：,Ft1 = Fa2,Fr1 = Fr2,Fa1 = Ft2,=2T1 / d1,=2T2 / d2,= Ft2 tg,式中：T1 、T1分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。,T2= T1 i ,青岛科技大学专用 潘存云教授研制,由相对运动原理可知:,齿面间滑动速度vS,= v1 / cos ,作速度向量图，得:,v2 = v1 tg,蜗轮的转向:,CW,蜗轮转向的确定,青岛科技大学专用
