蜗杆传动简ppt课件

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1、吕苇白吕苇白第十一章蜗杆传动第十一章蜗杆传动11-1蜗杆传动概述蜗杆传动概述11-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸普通蜗杆传动的参数与尺寸11-4普通蜗杆传动的承载才干计算普通蜗杆传动的承载才干计算11-6 圆柱蜗杆与蜗轮的构造设计圆柱蜗杆与蜗轮的构造设计11-5蜗杆传动的效率、蜗杆传动的效率、光滑和热平衡计算光滑和热平衡计算吕苇白吕苇白11-111-1蜗杆传动概述蜗杆传动概述 作用：用于传送交错轴之间的回转运动和动力。通常作用：用于传送交错轴之间的回转运动和动力。通常 蜗杆自动、蜗轮从动。蜗杆自动、蜗轮从动。9090组成：组成：优点：传动比大、构造紧凑、优点：传

2、动比大、构造紧凑、传动平稳、噪声小、传动平稳、噪声小、线接触可传动较大动力、线接触可传动较大动力、机构易自锁。机构易自锁。分度机构：分度机构：i=1000,i=1000,通常通常i=880i=880缺陷：磨损大，效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，本钱缺陷：磨损大，效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，本钱高高 蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆吕苇白吕苇白类类型型环面蜗杆传动环面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动 11-211-2蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型锥蜗杆传动锥蜗杆传动 普通圆柱普通圆柱蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆传动 阿基米德蜗杆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 锥面包络圆

3、柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆最常用最常用吕苇白吕苇白1.正确啮合条件正确啮合条件中间平面：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：正确啮合条件是中间平面内参数分别相等：mt2=ma1=m，t2=a1=，1=2 取规范值取规范值在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。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一、圆柱蜗杆传动的主要参数11-311-3普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸a=20模数模数m m取规范值，与齿轮模数系列不同。取规范值，与齿轮模数系列不同。第一系列第一系列1,1.25,1.6,2

4、,2.5,3.15,4,5,6.3 8 10,12.5,16,20,25,31.5,40第二系列第二系列1.5,3,3.5,4.5,5.5 6,7,12,14蜗杆模数蜗杆模数m m值值 GB10088-88GB10088-882.模数模数m和压力角和压力角 压力角：压力角：吕苇白吕苇白 为了限制滚刀数目及便于滚刀规范化，规定为了限制滚刀数目及便于滚刀规范化，规定d1d1只只能取规范值。能取规范值。定义：定义：s=es=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。d1d1d2d23.3.蜗杆的分度圆直径蜗杆的分度圆直径d1d1e es s吕苇白吕苇白表表11-2蜗杆分度圆直径与其模数的

5、匹配规范系列蜗杆分度圆直径与其模数的匹配规范系列 mmm11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90摘自摘自GB10085-88，括号中的数字尽能够不采用，括号中的数字尽能够不采用称比值称比值 为蜗杆的直径系数。为蜗杆的直径系数。q=d1/m普通取普通取:q=8:q=818 18 20 q=12.5 28 q=17.51.6吕苇白

6、吕苇白4.蜗杆头数蜗杆头数z1通常取通常取 z1=1 2 4 65.蜗杆的导程角蜗杆的导程角将分度圆柱展开得将分度圆柱展开得 z1pa1/d1 z1pa1/d1 mz1/d1 mz1/d1 tan1=l/d1 tan1=l/d1 z1/q 蜗杆旋向：左旋、右旋蜗杆旋向：左旋、右旋(常用常用)吕苇白吕苇白6.传动比传动比 i 和齿数比和齿数比 u传动比传动比 z1z2 =n2n1i=假想象得到大假想象得到大 i,可取：可取：z1=1，但传动效率低。，但传动效率低。对于大功率传动对于大功率传动,可取：可取：z1=2，或，或 4。蜗轮齿数蜗轮齿数 z2=i z1 为防止根切，增大啮合区为防止根切，增

7、大啮合区 z228 普通情况普通情况 z280 z 2过 大过 大 蜗杆长度蜗杆长度 刚度、啮合精度刚度、啮合精度 构造尺寸构造尺寸=u齿数比齿数比 7.蜗轮齿数蜗轮齿数z2表表11-1蜗杆头数蜗杆头数z1与蜗轮齿数与蜗轮齿数z2的引荐值的引荐值传动比传动比i 5 715 1430 2982 蜗杆头数蜗杆头数z1 6 4 2 1 蜗轮齿数蜗轮齿数z2 2931 2961 2961 2982 a(d1+d2)/28.蜗杆传动的规范中心距蜗杆传动的规范中心距m(q+z1)/2吕苇白吕苇白二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算由蜗杆传动的功率，以及给定的传动比由蜗杆传动的功率，

8、以及给定的传动比 i,z1 z1 z2 z2 强度计算求得强度计算求得 m m、d1 d1 计算几何尺寸计算几何尺寸表表 11-3普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算名名 称称计计 算算 公公 式式分度圆直径分度圆直径齿顶高齿顶高齿根高齿根高顶圆直径顶圆直径根圆直径根圆直径蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距径向间隙径向间隙中心距中心距蜗蜗 杆杆蜗蜗 轮轮d1=mq d2=mz2 ha=m ha=m hf=1.2m hf=1.2m da1=m(q+2)da1=m(q+2)df1=m(q-2.4)df2=m(q-2.4)pa1=pt2=px=mc=0.2

9、ma=0.5(d1+d2)m=0.5m(q+z2)吕苇白吕苇白资料资料蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。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：外表光洁、硬度高蜗杆采用碳素钢与合金钢：外表光洁、硬度高资料牌号选择资料牌号选择高速重载蜗杆：高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi(20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火渗碳淬火5662HRC)5662HRC)或或 40Cr 40Cr、42SiMn42SiMn、45(45(外表淬火外表淬火4555HRC)4555HRC)普通蜗杆：普通蜗杆：4040、4545钢调质处置钢调质处置(硬度为硬度为220250HBS)22025

10、0HBS)蜗轮资料：蜗轮资料：vS vS12m/s12m/s时时 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1锡青铜制造锡青铜制造vS12m/s时时 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜。锡青铜。vS6 m/s时时 ZCuAl10Fe3铝青铜。铝青铜。vS2 m/s时时 球墨铸铁、灰铸铁。球墨铸铁、灰铸铁。11-411-4普通蜗杆传动的承载才干计算普通蜗杆传动的承载才干计算一、蜗杆传动的常用资料一、蜗杆传动的常用资料 蜗杆传动的特点是齿面相对滑动速度大，导致发蜗杆传动的特点是齿面相对滑动速度大，导致发热严重和磨损加剧。热严重和磨损加剧。吕苇白吕苇白三、蜗杆传动的设计准那么三、蜗杆传动的设计准那么 *蜗杆的

11、刚度计算蜗杆的刚度计算 *蜗轮的齿根弯曲疲劳强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，应进展为了防止齿面过度磨损引起的失效，应进展*传动系统的热平衡计算传动系统的热平衡计算 为了防止蜗杆刚度缺乏引起的失效，应进展为了防止蜗杆刚度缺乏引起的失效，应进展为了防止过热引起的失效，就要进展为了防止过热引起的失效，就要进展 二、蜗杆传动的失效方式二、蜗杆传动的失效方式主要失效方式：主要失效方式：胶合、点蚀、磨损。胶合、点蚀、磨损。吕苇白吕苇白四、圆柱蜗杆传动的受力分析四、圆柱蜗杆传动的受力分析Ft2Fr2Fa2Ft1Fr1Fa

12、122法向力可分解为三个分力：法向力可分解为三个分力：圆周力圆周力FtFt轴向力轴向力FaFa径向力径向力FrFr且有如下关系：且有如下关系：Ft1Fa2 Fr1 Fr2 Fa1 Ft2 2T1/d1 2T2/d2 Ft2 tan式中式中T1、T1分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。22 iTinPnPT111222/95509550吕苇白吕苇白111112p12p右旋蜗杆：伸出右手，四指蜗杆转向，大拇指蜗杆轴向右旋蜗杆：伸出右手，四指蜗杆转向，大拇指蜗杆轴向力方向，蜗轮圆周力方向相反，那么蜗轮转动方向确定。力方向，蜗轮圆周力方向相反，那么蜗轮转动方向确定。用手势确

13、定蜗轮的转向：用手势确定蜗轮的转向：左旋蜗杆：用左手判别，方法一样。左旋蜗杆：用左手判别，方法一样。2222Ft2Ft2蜗轮的转向蜗轮的转向因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动，有一种适用且简便的转向判别方法：ar1r2蜗轮转向确实定蜗轮转向确实定 蜗轮由蜗杆推进，所受切向力与速度方向一致，蜗轮由蜗杆推进，所受切向力与速度方向一致，正确判别蜗轮的转向，对进展力分析至关重要。正确判别蜗轮的转向，对进展力分析至关重要。Fa1Fa1吕苇白吕苇白例：蜗杆传动受力方向的断定例：蜗杆传动受力方向的断定 Fa1Fr1Fr222(3)(3)蜗杆轴向力用自动轮的左右手定那么，且蜗杆轴向力用自动轮的左右手定那么，且 Fa

14、1=-Fa1=-Ft2 Ft2；(4)(4)蜗轮蜗杆所受径向力垂直于各自的轴线，蜗轮蜗杆所受径向力垂直于各自的轴线，且且 Fr1=-Fr2 Fr1=-Fr2。(2)(2)蜗杆圆周力指向与其转动方向相反，且蜗杆圆周力指向与其转动方向相反，且 Ft1=-Fa2 Ft1=-Fa2；(1)(1)蜗杆所受扭矩蜗杆所受扭矩T1T1与转动方向与转动方向11一致一致(自动自动)；T1T1T1T11111Ft1Ft1Fa2Fa212pFt2Ft2Fa1吕苇白吕苇白五、五、圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的强度计算校核公式：校核公式：设计公式：设计公式：式中式中K K为载荷系数，取为载荷系数，取K KKAKvK

15、 KAKvK ZZ接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数。接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数。H H 许用接触应力按下表选取，许用接触应力按下表选取，P253256P253256。(1)(1)齿面接触疲劳强度齿面接触疲劳强度 23HEHKTZ Za322HEZZKTa(2)蜗轮齿根弯曲强度计算蜗轮齿根弯曲强度计算 53.1FFa2212FYYmddKT校核计算校核计算 设计公式设计公式 3Fa2F221253.1mmYYzKTdm吕苇白吕苇白0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 d1/a3.6 3.2 2.8 2.4 2.0 影响系数影响系数Z

16、Z圆弧圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆运用系数运用系数KAKA任务类型任务类型 I II III I II III 载荷性质载荷性质 均匀、无冲击均匀、无冲击 不均匀、小冲击不均匀、小冲击 不均匀、大冲击不均匀、大冲击 每小时启动次数每小时启动次数 25 2550 25 2550 50 50 起动载荷起动载荷 小小 较较 大大 大大 KA 1 1.15 1.2 动载系数动载系数KvKv，当当V23m/s,Kv=11.1 V23m/s,Kv=11.1 当当V2V23m/s,Kv=1.11.2 3m/s,Kv=1.11.2 齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数KK，当载荷平稳时，取，当载荷平稳时，取K=1 K=1

17、 当载荷变化时，取当载荷变化时，取K=1.11.3 K=1.11.3 普通圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆吕苇白吕苇白53.1=FFa2212FYYmddKT校核计算校核计算 设计公式设计公式 3Fa2F2212mm53.1YYzKTdmYFa2 YFa2 为蜗轮齿形系数，按当量齿数为蜗轮齿形系数，按当量齿数zv=z/cos3zv=z/cos3 以及蜗轮变位系数选取。以及蜗轮变位系数选取。Y Y 为螺旋角影响系数，为螺旋角影响系数，Y=1-Y=1-/140/140F F 许用弯曲应力；许用弯曲应力；(2)蜗轮齿根弯曲强度计算蜗轮齿根弯曲强度计算 吕苇白吕苇白3.73.63.53.43.33.23.13.0

18、2.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.73.73.63.53.43.33.23.13.02.92.82.72.62.52.42.32.22.12.01.91.81.710 11 12 13 14 15 16 18 20 25 30 40 50 80 100 400 Zv 蜗轮的齿形系数蜗轮的齿形系数YFa2YFa2x2=-0.5-0.3-0.20.30.20.10.40.50.70.80.90.6-0.3-0.3-0.4-0.4x=1x2=0实际根切极限实际根切极限齿顶变尖极限齿顶变尖极限吕苇白吕苇白六、蜗轮蜗杆传动设计的步骤六、蜗轮蜗杆传动设计的步骤 选

19、择资料、热处置和精度选择资料、热处置和精度根据根据i i选择齿数选择齿数z1z1，见表，见表1 1、2 2，z2=iz2=iz1z1，圆整，务，圆整，务虚际虚际i=z2/z1i=z2/z1按接触强度计算中心按接触强度计算中心距距a a，并按表，并按表2 2圆整为圆整为规范值。规范值。校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度按表按表2 2确定确定m m和和d1 d1，验算，验算d1/ad1/a。确定蜗杆和蜗轮的主要参确定蜗杆和蜗轮的主要参数和几何尺寸数和几何尺寸蜗杆刚度校核蜗杆刚度校核开开 始始结结 束束作业：作业：Ex11-1热平衡计算热平衡计算构造设计构造设计吕苇白吕苇白一、蜗杆传动的效率一

20、、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。功率损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。=0.950.96tan(+v)tan(+v)tan tan 蜗杆自动时，总效率计算公式为蜗杆自动时，总效率计算公式为11-5 11-5 蜗杆传动的效率、光滑和热平衡计蜗杆传动的效率、光滑和热平衡计算算二、蜗杆传动的光滑略二、蜗杆传动的光滑略吕苇白吕苇白三、蜗杆传动的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算由热平衡条件由热平衡条件H1=H2,H1=H2,得：得：t0=ta+t0=ta+d Sd S1000P1(1-)1000P1(1-)其中：其中：P1P1蜗杆传送的功率；蜗杆传送的功率；dd外表散

21、热系数；普通取外表散热系数；普通取d=8.1517.45 W/(m2)d=8.1517.45 W/(m2)SS散热面积散热面积(m2),(m2),指箱体外壁与空气接触而内壁被油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，其散热飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按面积按50%50%计算。计算。摩擦损耗产生的热量摩擦损耗产生的热量 H1=1000P1(1-)H1=1000P1(1-)箱璧分发的热量箱璧分发的热量 H2=dS(t0-ta)H2=dS(t0-ta)蜗杆传送的效率；蜗杆传送的效率；t0t0任务油温，普通取任务油温，普通取60706070tata任务环

22、境温度，普通取任务环境温度，普通取20 20 坚持任务温度所需散热面积坚持任务温度所需散热面积S=m2S=m2d(t0-ta)d(t0-ta)1000P1(1-)1000P1(1-)吕苇白吕苇白 当任务油温当任务油温t080t080或散热面积缺乏时，应采或散热面积缺乏时，应采取散热措施：取散热措施：1 1添加散热面积添加散热面积加散热片；加散热片；2 2提高外表传热系数提高外表传热系数 加风扇、冷却水管、循环油冷却。加风扇、冷却水管、循环油冷却。油泵油泵冷冷却却器器冷冷却却水水吕苇白吕苇白蜗杆的构造蜗杆的构造:通常与轴制成一体通常与轴制成一体 蜗杆轴蜗杆轴12-6 12-6 圆柱蜗杆与蜗轮的构

23、造设计圆柱蜗杆与蜗轮的构造设计(1)(1)无退刀槽构造：加工螺旋部分时只能用铣制的方法。无退刀槽构造：加工螺旋部分时只能用铣制的方法。(2)(2)有退刀槽有退刀槽:加工螺旋部分可用铣制也可用车制的方法。加工螺旋部分可用铣制也可用车制的方法。吕苇白吕苇白蜗轮齿宽角蜗轮齿宽角 90130 轮圈厚度轮圈厚度 C 1.6m+1.5 mm轮缘宽度轮缘宽度B 0.75da 0.67 da 蜗轮顶圆直径蜗轮顶圆直径de2 da2+2m da2+1.5m da2+2m 蜗杆头数蜗杆头数Z11 2 4蜗轮的常用构造蜗轮的常用构造整体式整体式 组合式组合式过盈配合过盈配合de2de2de2de2BBBBccc组合式组合式螺栓联接螺栓联接组合式铸造组合式铸造骑缝螺钉骑缝螺钉48个，孔心向硬边偏移个，孔心向硬边偏移=23mm