《机械设计课程讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计课程讲义（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、盘铣刀放置在蜗杆齿 槽的法向面内，各剖 面齿廓均为曲线第四章 蜗杆传动设计 一、蜗杆传动的类型及其特点(1) 普通圆柱蜗杆传动用直母线刀刃加工车刀切削平面通过 蜗杆轴线、轴向剖 面为直线齿廓阿基米德蜗杆锥面包络圆柱蜗杆1. 类型 用于不太重要场合广泛应用阿基米德蜗杆锥面包络圆柱蜗杆(2) 圆弧圆柱蜗杆传动圆弧车刀刀刃平面 通过蜗杆轴线环面砂轮装置在蜗杆 螺旋线的法面内中间平面上蜗杆齿廓凹弧形、蜗轮齿 廓凸弧形 承载能力较普通型高 50150% 传动效率达90%目前正推广2. 特点 (1) 传动比大 i = 1080从运动关系看，蜗杆传动相当于螺母与螺杆传动(2) 传动平稳(4) 摩擦发热大、传
2、动效率低(3) 有自锁性 ( 蜗杆升角当量摩擦角)二、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸(阿基米德蜗杆为例) 1. 中间平面内蜗杆啮合特点 在中间平面内，相当于斜齿条与斜齿轮的啮合(1) 正确啮合条件蜗杆轴面周节蜗轮端面周节模数：(标准值)压力角 ：(标准值)(2) 蜗杆传动参数及几何尺寸计算与齿轮传动相同参数：几何尺寸计算：通过蜗杆轴线且垂直 与蜗轮轴线的平面2. 主要参数加工蜗轮要用与蜗杆同样参数和直径的蜗轮滚刀要减少滚刀数目、便于刀具标准化交错角为900的螺旋齿轮传动： 大小相等、方向相同(1) 模数和压力角(2) 蜗杆分度圆直径则将定为标准值并与 有一定的搭配关系直径系数(3) 蜗杆
3、分度圆柱导程角的蜗杆具有自锁性故与导程 周节(4) 传动比 i加工困难1 实现大传动比或要求自锁传动比蜗杆头数z1 =2、4 要求效率避免根切避免蜗杆过长 引起刚度不足蜗轮齿数一般取 (5) 相对滑动速度齿间的摩擦发热蜗轮变、蜗杆保持不变蜗轮变位计算与齿轮相同配凑中心距符合标准值(6) 变位系数未变位变位后凑传动比符合推荐值(中心距保持不变)蜗轮齿数蜗轮轮齿顶变尖蜗轮根切变位系数未变位 变位后 由得变位系数普通蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动3. 几何尺寸计算 基本尺寸与齿轮传动类似(1) 蜗轮3个圆(2) 蜗轮轮缘宽度B (3) 蜗杆螺纹长度b1齿根圆喉圆(同齿轮齿顶圆)顶圆闭 式 传 动开式 传动
4、失效形式 (发生在蜗轮上) 设计准则三、蜗杆传动的失效形式和设计准则 轮和 齿胶 齿合 面 点 蚀控制点蚀和胶合：控制折断(Z2 80)：齿面接触强度条件轮齿弯曲强度条件控制温升：热平衡计算轮齿 折断控制折断：轮齿弯曲强度条件注 蜗杆主要是控制轴的变形四、材料及许用应力 1. 材料及热处理 蜗杆蜗轮材料组合： 碳素钢： 45、 合金钢： 40Cr、20Cr、20CrMnTi、热处理调质：减摩 耐磨 抗胶合蜗杆材料45 调质 (硬度 350HBS)淬火：40Cr表面淬火(4555HRC) 20Cr渗碳淬火(5863HRC) 蜗轮容易产生胶合灰铸铁铝铁青铜 铸锡磷青铜 价廉价昂 抗胶合差 强 按选
5、材 材料2. 许用应力 (1) 许用接触应力传动的承载能力取 决于蜗轮的接触强度 蜗轮为 的青铜时寿命系数 应力循环次数 传动的承载能力取决 于蜗轮的抗胶合能力 蜗轮为铸铁或 的青铜时 与材料组合及 有关 (2) 许用弯曲应力寿命系数 应力循环次数五、普通圆柱蜗杆传动的强度条件1. 受力分析 (1) 力的分解 以蜗杆为对象 (3) 力的方向法面内： 圆周力径向力蜗杆上与转向相反 蜗轮上与转向相同和指向各自的轮心切面内 ： 径向力 圆周力 轴向力 (2) 力的关系同 直 齿 轮轴向力： 左旋蜗杆用左手法则右旋蜗杆用右手法则蜗杆上用左右手法则判定(4) 力的大小利用赫兹公式、考虑蜗杆传动特点2齿面
6、接触疲劳强度条件 校核式：弹性系数 铜或铸铁蜗轮 与钢蜗杆组合时 设计式 ：使用系数 同齿轮传动借用斜齿轮弯曲强度公式、考虑蜗杆传动特点 注 3弯曲疲劳强度条件校核式：设计式 ：(1) 蜗轮 按查表(2) 蜗轮 (3) 计算出 值、按表选标准值 六、蜗杆传动的效率和热平衡计算 1. 蜗杆传动的效率 (1) 效率 搅油损耗效率轴承摩檫损耗效率轮齿啮合檫损耗效率(2) 提高效率的途径蜗杆制造困难 效率一般采用减摩性好的材料，如青铜蜗杆放在高速级2. 热平衡计算发热散热计算式环境温度 、 一般取200工作温度许用工作温度、 一般取600 700散热面积散热系数冷却措施 增加散热面积 (增大箱体、加散
7、热片)提高散热系数 (冷却油温)的估值1 2 3 40.7 0.8 0.85 0.9七、圆弧圆柱蜗杆传动设计 设计要点(1) 失效以胶合为主普通圆柱蜗轮承受的转矩(2) 齿根弯曲疲劳强度远大于齿面接触疲劳强度(3) 采用凸凹弧齿廓相啮合及承载能力较普通蜗杆高引入承载能力提高系数令 圆弧圆柱蜗轮承受的转矩只需进行齿面接触强度计算即可满足轮齿的工作能力(4) 将代入普通圆柱蜗接触强度条件式校核式：设计式 ：式中：初估值两轴线平行两轴线相交两轴线交错直齿斜齿人字齿直齿弧齿螺旋齿蜗杆实例：1) 材料、热处理闭式普通圆柱蜗杆传动，平稳载荷、工作寿命 5 年、8 h /天、蜗杆材料及热处理 40Cr表面淬
8、火后磨削 蜗轮材料 ZCuSn10P1 ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造 砂模铸造 蜗轮基本许用接触 应力表4-6240 150蜗轮转速73.5 73.5蜗轮工作小时 12000 12000蜗轮应力循环次数0.81 0.81蜗轮寿命系数设计内容 设计依据 方案 1 方案 2 许用接触应力194.4 121.52) 确定有关参数使用系数 表3-1 1.1 1.1蜗杆头数2 2蜗轮齿数40 40初估传动效率0.82 0.82蜗轮转矩2024340 2024340弹性系数160 160 3) 接触强度设计 计算值8485 21721取标准值表4-19000 2187510 12.5模数表4-1设计内容 设计依据 方案 1 方案 2表4-1蜗杆分度圆直径90 140蜗轮分度圆直径400 500中心距245 320设计内容 设计依据 方案 1 方案 2蜗轮圆周速度1.54 1.92导程角123144“10729“滑动速度7.1 10.9 与选材时 假定相符与选材时 假定相符当量摩擦角120110表4-9总效率0.855 0.85与初选效 率时相符与初选效 率时相符
