章-蜗杆传动设计新方案

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1、机械设计机械设计用于空间交错轴间的传动，通常用于空间交错轴间的传动，通常=90一、蜗杆传动的特点一、蜗杆传动的特点4-1 概述概述传动比大，传动比大，i=1080，故结构紧凑；，故结构紧凑；传动平稳，噪声小；传动平稳，噪声小；摩擦发热大、传动效率低；摩擦发热大、传动效率低；可实现自锁；可实现自锁；制造成本较高制造成本较高(蜗轮常用青铜合金制造蜗轮常用青铜合金制造)机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计概述蜗杆传动设计概述圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动二、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的类型环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥面蜗杆传动锥面蜗杆传动普通圆柱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传动

2、本章主要讨论圆柱本章主要讨论圆柱蜗杆传动的设计蜗杆传动的设计圆圆弧弧圆圆柱柱蜗蜗杆杆圆圆柱柱蜗蜗杆杆环环面面蜗蜗杆杆锥锥面面蜗蜗杆杆机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计概述蜗杆传动设计概述1、普通圆柱蜗杆传动、普通圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆传动（阿基米德蜗杆传动（ZA）渐开线蜗杆传动（渐开线蜗杆传动（ZI）法向直齿廓蜗杆传动（法向直齿廓蜗杆传动（ZN）锥面包络蜗杆传动（锥面包络蜗杆传动（ZK）蜗杆用直母线刀刃车制蜗杆用直母线刀刃车制车刀切削平面通过蜗杆轴线，横车刀切削平面通过蜗杆轴线，横截面内齿廓为阿基米德螺旋线截面内齿廓为阿基米德螺旋线用盘铣刀加工蜗杆。铣刀放置在齿用盘铣刀加工蜗杆。铣刀

3、放置在齿槽的法面内，各剖面齿廓均为曲线槽的法面内，各剖面齿廓均为曲线车刀切削平面与基圆相切，横截车刀切削平面与基圆相切，横截面内齿廓为渐开线面内齿廓为渐开线车刀切削平面位于螺旋面的法面上，车刀切削平面位于螺旋面的法面上，适合于大导程角的蜗杆加工适合于大导程角的蜗杆加工蜗轮用滚刀滚制蜗轮用滚刀滚制机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计概述蜗杆传动设计概述2、圆弧圆柱蜗杆传动（、圆弧圆柱蜗杆传动（ZC型）型）用圆弧刃车刀车削用圆弧刃车刀车削用环面砂轮磨削用环面砂轮磨削轴向剖面内蜗杆齿廓呈凹弧形，而蜗轮齿廓呈凸弧形，轴向剖面内蜗杆齿廓呈凹弧形，而蜗轮齿廓呈凸弧形，承载能力较普通型高承载能力较普通

4、型高50150%，传动效率达，传动效率达90%机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计概述蜗杆传动设计概述三、蜗杆传动类型的选择三、蜗杆传动类型的选择 可选阿基米德蜗杆传动（不易磨削，难获高精度）可选阿基米德蜗杆传动（不易磨削，难获高精度）可选圆弧圆柱蜗杆传动可选圆弧圆柱蜗杆传动 可选渐开线、法向直廓或锥面包络蜗杆传动可选渐开线、法向直廓或锥面包络蜗杆传动 可选环面蜗杆传动可选环面蜗杆传动 可选阿基米德蜗杆传动可选阿基米德蜗杆传动机械设计机械设计蜗杆蜗杆蜗蜗轮轮第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数4-2 圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸一、普

5、通圆柱蜗杆传动的主要参数（以一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数（以 ZA 蜗杆传动为例）蜗杆传动为例）模数模数 m 和压力角和压力角中间平面中间平面 包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面蜗轮滚刀的几何参数与相配蜗轮滚刀的几何参数与相配蜗杆的几何参数相同蜗杆的几何参数相同对于蜗杆：中间平面是轴面对于蜗杆：中间平面是轴面对于蜗轮：中间平面是端面对于蜗轮：中间平面是端面机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数正确啮合条件：正确啮合条件：mx1=mt2=mx1=t 2=20在中间平面内在中间平面内蜗杆轴面模数蜗杆轴面模数蜗轮端面模数蜗轮端面模数

6、标准模数标准模数蜗轮端面压力角蜗轮端面压力角蜗杆轴面压力角蜗杆轴面压力角 蜗杆导程角蜗杆导程角与蜗轮螺旋角与蜗轮螺旋角=90 时：时：=d1 蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径 d1 及直径系数及直径系数 q d1 标准系列值标准系列值，并与模数并与模数 m 匹配匹配 蜗杆直径系数：蜗杆直径系数：d1=m q 蜗轮分度圆直径：蜗轮分度圆直径：d2=m z2 目的：减少目的：减少蜗轮滚刀蜗轮滚刀数量，数量，便于刀具标准化便于刀具标准化mdq1 机械设计机械设计小小大，走刀快大，走刀快大大第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数q 与导程角与导程角之关系：之关系：1ztandp 1x1dp

7、z mqmz 1 蜗杆头数蜗杆头数轴向齿距轴向齿距px mqz1 z1=1 6 传动比传动比 i 及蜗杆头数及蜗杆头数 z1、蜗轮齿数、蜗轮齿数 z2 z1 少，则少，则小，效率低小，效率低 z1 过多过多,则则大，制造困难大，制造困难)(212mqmzdd因因蜗杆导程蜗杆导程 pz通常取通常取 z1 1，要求自锁或传动比大时取要求自锁或传动比大时取 z1=1 1221zznni?12dd 12dd n1起起吊吊装装置置要要求求反反行行程程自自锁锁机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数蜗轮齿数蜗轮齿数 z2=i z1常取常取 z2=32 63=28 80提高运动

8、平稳性提高运动平稳性避免蜗杆轴过避免蜗杆轴过长而刚度不足长而刚度不足 齿面间相对滑动速度齿面间相对滑动速度 vss/msincos21s vvv 由此可见，由此可见，vs v1、v2所以蜗杆传动摩擦损失大，所以蜗杆传动摩擦损失大，效率低。效率低。21svvv 机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数 蜗杆传动的变位及蜗轮变位系数蜗杆传动的变位及蜗轮变位系数2目的：目的：或或 。特点：只对蜗轮进行变位，蜗杆不变位；特点：只对蜗轮进行变位，蜗杆不变位；变位后，变位后，d2d2，而，而 d1d1凑中心距的变位（凑中心距的变位（a 改变，改变，z2 不变）：不变）：例：例

9、：m4 mm，a124 mm，需凑标准中心距，需凑标准中心距 125 mm。maa 2 25.041241252 maa 几种变位情况几种变位情况变位后变位后2 maa 蜗轮变位系数蜗轮变位系数a 变位前中心距变位前中心距a 变位后中心距变位后中心距m 模数模数滚刀远离滚刀远离蜗轮中心蜗轮中心机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数凑传动比的变位（凑传动比的变位（a a，z2z2）：）：蜗轮齿数：变位前是蜗轮齿数：变位前是 z2，变位后是，变位后是 z2 221mzda 221mzda 要求：要求：aa 故：故：2222zz 变位前：变位前：变位后：变位后：5.0

10、240392222 zz 例：已知例：已知，齿顶会变尖；，齿顶会变尖；，则会产生根切，则会产生根切取取 z240，则，则滚刀靠近滚刀靠近蜗轮中心蜗轮中心先改变传动比，先改变传动比，再凑中心距再凑中心距故最多改故最多改变两个齿变两个齿2 m 机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数喉圆直径喉圆直径(同齿轮齿顶圆同齿轮齿顶圆)2ad顶圆直径顶圆直径2ed二、普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算二、普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 基本尺寸与齿轮传动类似，计算公式见表基本尺寸与齿轮传动类似，计算公式见表 42(1)蜗轮的蜗轮的2个圆个圆(2)蜗轮轮缘宽度蜗轮轮缘宽度B(3)蜗杆

11、螺纹部分的长度蜗杆螺纹部分的长度b1 m机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数传动比传动比 i 齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动 i=d2/d1 i d2/d1 m、法面为标准值法面为标准值中间平面为标准值中间平面为标准值 1=2=,旋向相同旋向相同 d1 d1=mnz1/cosd1=mq,且为标准值且为标准值 机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计主要参数蜗杆传动设计主要参数三、圆弧圆柱蜗杆传动的主要参数三、圆弧圆柱蜗杆传动的主要参数 蜗杆轴向截面齿廓为内凹圆弧形蜗杆轴向截面齿廓为内凹圆弧形轴向模数轴向模数 m、蜗杆分度圆直径、蜗杆分度圆直径 d1 为标准

12、值为标准值推荐推荐 2024，常取，常取 23推荐推荐（55.5）mz112时时，取取5m；z14时时，取取5.5m 推荐推荐2 0.71.2，应使应使21.5，以免，以免齿顶变尖齿顶变尖2 的计算方法同普通圆柱蜗杆传动的计算方法同普通圆柱蜗杆传动机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计失效形式蜗杆传动设计失效形式4-3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料 一、失效形式及设计准则一、失效形式及设计准则齿面点蚀齿面点蚀 蜗轮材料为锡青铜时，蜗轮材料为锡青铜时，此种材料强度稍低此种材料强度稍低齿面胶合齿面胶合 蜗轮材料为铝铁青铜或铸铁时蜗轮材料为铝铁青铜或铸铁时

13、齿面磨损齿面磨损 开式传动或润滑不良开式传动或润滑不良轮齿折断轮齿折断 蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷对于闭式蜗杆传动，其承载能力主要取决于接触强度对于闭式蜗杆传动，其承载能力主要取决于接触强度设计准则：设计准则：闭式蜗杆传动，按齿面接触疲劳强度设计，闭式蜗杆传动，按齿面接触疲劳强度设计，并进行热平衡计算（防止胶合）；并进行热平衡计算（防止胶合）；z2 80或强烈冲击载荷时校核弯曲强度或强烈冲击载荷时校核弯曲强度对于蜗杆，主要是防止蜗杆轴发生过大的的弹性变形对于蜗杆，主要是防止蜗杆轴发生过大的的弹性变形机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计材料及热处理蜗杆传动设计材料

14、及热处理二、材料选择及热处理二、材料选择及热处理材料组合要求：材料组合要求：减摩性好减摩性好、耐磨耐磨、抗胶合抗胶合、足够的强度足够的强度碳碳 钢钢 45钢钢 蜗蜗 杆杆合金钢合金钢 20Cr、20CrMnTi、40Cr铸锡磷青铜铸锡磷青铜 ZCuSn10P1 适合高速适合高速蜗蜗 轮轮铸铝铁青铜铸铝铁青铜 ZCuAl10Fe3 中速重载中速重载灰铸铁灰铸铁 HT200 低速轻载低速轻载45钢、钢、40Cr 调质调质(350HBS)或表面淬火或表面淬火(4555HRC)20Cr、20CrMnTi 渗碳淬火渗碳淬火(5863HRC)机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计许用应力蜗杆传动设计许

15、用应力三、许用应力三、许用应力 主要失效形式是主要失效形式是蜗轮齿面点蚀蜗轮齿面点蚀 蜗轮为锡青铜时蜗轮为锡青铜时)MPa300(b NHPHPZ 寿命系数寿命系数 87N10NZ 应力循环次数应力循环次数 tnN260 承载能力取决于蜗轮的齿面接触疲劳强度承载能力取决于蜗轮的齿面接触疲劳强度 当当 N 25107 时，取时，取 N25107 硬齿面磨削蜗杆硬齿面磨削蜗杆HP 提高提高20机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计许用应力蜗杆传动设计许用应力减摩性较差，主要失效形式是胶合。减摩性较差，主要失效形式是胶合。蜗轮为铝铁青铜或铸铁时蜗轮为铝铁青铜或铸铁时 )MPa300(b HP 与

16、材料组合及滑动速度与材料组合及滑动速度 vs 有关，有关，3211s45401nPv 许用接触应力按抗胶合的条件确定。许用接触应力按抗胶合的条件确定。估算滑动速度：估算滑动速度：蜗杆功率蜗杆功率(kW)蜗杆转速蜗杆转速不用乘不用乘 ZN查表时需用查表时需用线性插值法线性插值法机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计许用应力蜗杆传动设计许用应力NFPFPY 96N10NY 寿命系数寿命系数 tnN260 应力循环次数应力循环次数若若 N 25107，则取则取 N 25107弯曲应力视弯曲应力视为脉动循环为脉动循环弯曲应力视弯曲应力视为对称循环为对称循环机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计

17、受力分析蜗杆传动设计受力分析4-4 圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的强度计算一、一、受力分析受力分析 法面内：法面内：nF圆周力：圆周力：径向力：径向力：蜗杆上蜗杆上与转向相反与转向相反蜗轮上蜗轮上与转向相同与转向相同和和指向各自的轮心指向各自的轮心切面内：切面内：径向力径向力 1rF1F圆周力圆周力 1tF轴向力轴向力 1aF1F2a1tFF 2t1aFF 2r1rFF 同同齿齿轮轮轴向力：轴向力：蜗杆上蜗杆上用主动轮左右手定则判定用主动轮左右手定则判定机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计受力分析蜗杆传动设计受力分析蜗轮转向的判断：蜗轮转向的判断：因因 Ft2-Fa1，所以蜗轮的转

18、动，所以蜗轮的转动方向与蜗杆的轴向力方向相反方向与蜗杆的轴向力方向相反2a111t2FdTF 222t1a2dTFF tan2t2r1r FFF12TT113223/109550/109550nPnP 2111nPnP 21nn i 则：则：T2=i T1计算载荷：计算载荷：KA T2=i KAT1 使用系数使用系数 KA同圆柱齿轮同圆柱齿轮P1、P2 为蜗杆、蜗轮的名义功率；为蜗杆、蜗轮的名义功率；为蜗杆传动的效率，为蜗杆传动的效率，P2P1机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计受力分析蜗杆传动设计受力分析Fa 1Ft 2Fa2Ft 1n1Fr 2Fr 1n2n1各力应画在各力应画在受力

19、点上受力点上12已知蜗轮的转向及蜗已知蜗轮的转向及蜗杆的螺旋方向，试确定：杆的螺旋方向，试确定：(1)蜗轮轮齿的螺旋方向；蜗轮轮齿的螺旋方向；(2)蜗杆蜗杆(主动主动)的转动方向；的转动方向；(3)各分力的方向。各分力的方向。蜗杆左旋蜗杆左旋蜗轮亦左旋蜗轮亦左旋蜗杆的转向、蜗杆的转向、螺旋线方向、螺旋线方向、轴向力方向轴向力方向知其二必知其一知其二必知其一机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计受力分析蜗杆传动设计受力分析Ft 1n1z2z1z4z3n4n3Fa4Fa3Fa2Ft 2Fa1Ft 3Ft 4蜗杆、蜗轮蜗杆、蜗轮输出输出输入输入图示为蜗杆传动与锥齿轮传动组合。已知输出轴的图示为蜗

20、杆传动与锥齿轮传动组合。已知输出轴的转向，欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定转向，欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆蜗杆的转向和蜗轮蜗杆的螺旋线方向；的转向和蜗轮蜗杆的螺旋线方向；各分力的方向。各分力的方向。n2径向力均指径向力均指向各自轮心向各自轮心向外向外向里向里中间轴中间轴机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计强度条件蜗杆传动设计强度条件)MPa(9HP22122AEH zdmTKZ二、普通圆柱蜗杆传动齿面接触疲劳强度计算二、普通圆柱蜗杆传动齿面接触疲劳强度计算 MPa160E Z)mm(932HP2E2A12 zZTKdm特点：特点：钢制蜗杆与青铜或铸铁蜗轮组合钢制蜗杆

21、与青铜或铸铁蜗轮组合机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计强度条件蜗杆传动设计强度条件三、普通圆柱蜗杆传动齿根弯曲疲劳强度计算三、普通圆柱蜗杆传动齿根弯曲疲劳强度计算)mm(64.13FaFP22A12YYzTKdm (1)齿形系数齿形系数YFa按按 查表查表4-5；32coszzv)MPa(64.1FPFa2122AF YYzdmTK(2)螺旋角系数螺旋角系数;14010 Y(4)=i T1。(3)机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计强度条件蜗杆传动设计强度条件 如：计算值如：计算值 m2d198则查得则查得 m2d1112相应相应 m2、d1 28 2HP2E2A129 zZTK

22、dmFaFP22A1264.1YYzTKdm 机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计圆弧蜗杆蜗杆传动设计圆弧蜗杆四、圆弧圆柱蜗杆传动强度计算要点四、圆弧圆柱蜗杆传动强度计算要点 特点：特点：凸凹弧齿廓啮合且凸凹弧齿廓啮合且23，承载能力强，承载能力强1、圆弧圆柱蜗杆齿面接触疲劳强度条件、圆弧圆柱蜗杆齿面接触疲劳强度条件 失效以胶合为主失效以胶合为主MPaHP32AEH aTKZZ接触系数，据（接触系数，据（d1/a）查图查图4-9弹性系数，查表弹性系数，查表4-8中心距设计式：中心距设计式：mm32HPE2A ZZTKa 初选初选 d1/a 当当 i 7020 时时,取取 d1/a0.30

23、.4；当当 i 205 时时,取取 d1/a0.40.5a 应圆整或按表应圆整或按表 4-4 取推荐值取推荐值机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计圆弧蜗杆蜗杆传动设计圆弧蜗杆2、圆弧圆柱蜗杆齿根弯曲疲劳强度条件、圆弧圆柱蜗杆齿根弯曲疲劳强度条件p22tAUmbFKU 许用许用 U 系数系数齿形复杂，难以精确计算弯曲应力，齿形复杂，难以精确计算弯曲应力，按按 U 系数法，进行条件性近似计算。系数法，进行条件性近似计算。minFlimSU 极限极限 U 系数，查表系数，查表4-8安全系数，安全系数，SFmin=11.73、圆弧圆柱蜗杆传动的许用应力、圆弧圆柱蜗杆传动的许用应力自学自学弯曲强度

24、远远大于接触强度，一般不需计算弯曲强度远远大于接触强度，一般不需计算蜗轮齿宽蜗轮齿宽机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计效率蜗杆传动设计效率vvtan 4-5 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 一、效率一、效率 与齿轮传动相同与齿轮传动相同321 )tan(tanv1 故：故：)tan(tan)96.095.0(v 96.095.032 啮合效率类似于螺旋副：啮合效率类似于螺旋副：当量摩擦角当量摩擦角当量摩擦系数当量摩擦系数效率随导程角效率随导程角 的增大而增大，但的增大而增大，但 28以后变化缓慢。以后变化缓慢。v 机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动

25、设计效率蜗杆传动设计效率但蜗杆制造困难但蜗杆制造困难)tan(1qz 1z v 通常使通常使采用减摩性好的材料，如青铜合金；采用减摩性好的材料，如青铜合金；保证良好的润滑状态，保证良好的润滑状态，vs 较大时齿面间易于形成油膜。较大时齿面间易于形成油膜。o28 设计之初设计之初,未知。未知。z1=1 时，时，=0.70.75 z1=2 时，时，=0.750.82 z1=4 时，时，=0.870.92 自自 锁锁 时，时，4 m/s时蜗杆上置时蜗杆上置有利于润滑有利于润滑 避免过大的搅油损失避免过大的搅油损失 机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计热平衡计算蜗杆传动设计热平衡计算三、蜗杆传动

26、的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算目的目的 t1油温油温时间时间t1 热平衡时的油温热平衡时的油温对象对象 热平衡概念：达到热平衡时，热平衡概念：达到热平衡时，单位时间内的发热量单位时间内的发热量=散热量散热量211PPH W)(t01t2tAKttAKH W/(m2.)自然方式冷却时自然方式冷却时：箱体暴露在空气中的部分箱体暴露在空气中的部分 近似计算：近似计算：275.1m10033.0 aA蜗杆传动蜗杆传动中心距中心距W)(100011PP W)1(10001 P通风不好通风不好 Kt=8.710.5通风良好通风良好 Kt=1417.5；要求：要求：t1 tp机械设计机械设计第四章第四

27、章 蜗杆传动设计热平衡计算蜗杆传动设计热平衡计算热平衡时：热平衡时：1000P1（1-）=Kt A（t1 t 0）0t11)1(1000tAKPt 则热平衡计算式：则热平衡计算式：7060p t若若 t1 tp，则采取措施提高散热能力：，则采取措施提高散热能力：自然通风自然通风时竖直布时竖直布置置 K许用油温许用油温)90(机械设计机械设计4-6 蜗杆传动的设计步骤和方法蜗杆传动的设计步骤和方法第四章第四章 蜗杆传动设计设计方法蜗杆传动设计设计方法1、已知条件：、已知条件：P、n1、n2（或（或 i）、预期寿命、工况等）、预期寿命、工况等2、选择蜗杆蜗轮材料及热处理方法、选择蜗杆头数、选择蜗杆

28、蜗轮材料及热处理方法、选择蜗杆头数z1、估选效率估选效率、估算、估算vs（铝铁青铜）、确定蜗杆传动精度（铝铁青铜）、确定蜗杆传动精度3、计算：、计算：z2、m、d1、d2、a、v1、v2、vs、v、等等4、验算：效率、验算：效率、齿面间相对滑动速度、齿面间相对滑动速度 vs(铝铁青铜铝铁青铜)，与估计值是否接近？与估计值是否接近？N5、对于闭式蜗杆传动，进行热平衡计算，验算油温、对于闭式蜗杆传动，进行热平衡计算，验算油温6、结构设计，绘制蜗杆、蜗轮零件工作图、结构设计，绘制蜗杆、蜗轮零件工作图Y机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计传动类型蜗杆传动设计传动类型两轴线相交两轴线相交两轴线交错

29、两轴线交错两轴线平行两轴线平行机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计设计实例蜗杆传动设计设计实例设计一闭式普通圆柱蜗杆传动，载荷平稳、通风条件良好、工设计一闭式普通圆柱蜗杆传动，载荷平稳、通风条件良好、工作寿命作寿命 5 年、年、8 h/天、天、。，。20minr/1470kW1911 inP蜗杆材料及热处理蜗杆材料及热处理蜗轮材料蜗轮材料表表4-6（磨削蜗杆提高（磨削蜗杆提高20）200 1.2 1251.2 蜗轮基本许用接触蜗轮基本许用接触应力应力)MPa(HP 73.5 73.5蜗轮转速蜗轮转速min)/r(2n20/1470/12 inn12000 12000年年）天天/300(8

30、3005 t蜗轮工作小时蜗轮工作小时)h(t蜗轮应力循环次数蜗轮应力循环次数N120005.7360602 tnN71029.5 71029.5 0.81 0.81NZ接触寿命系数接触寿命系数887N29.5/1/10 NZ设计内容设计内容 设计依据设计依据 方案方案 1 方案方案 2 许用接触应力许用接触应力HP NHPHPZ 194.4 121.5 40Cr表面淬火后磨削表面淬火后磨削表表4-6，ZCuSn10P1 砂模铸造砂模铸造ZCuSnPb5Zn5 砂模铸造砂模铸造 估计估计 vs 10m/s240 150机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计设计实例蜗杆传动设计设计实例使用系数

31、使用系数 KA 表表3-1 1.1 1.12 2蜗杆头数蜗杆头数1z411 z蜗轮齿数蜗轮齿数2z)8028(20212 izz40 40初估传动效率初估传动效率 0.82 0.82蜗轮转矩蜗轮转矩)Nmm(2T2024340 202434011612/1055.9nPiTiT )MPa(EZ弹性系数弹性系数160 160 计算计算12dm值值)mm(32HP2E2A12)/(9 zZTKdm 8485 2172112dm取取标准值标准值表表4-19000 2187510 12.5)mm(m模数模数表表4-1 设计内容设计内容 设计依据设计依据 方案方案 1 方案方案 2表表4-1蜗杆分度圆直

32、径蜗杆分度圆直径1d90 140蜗轮分度圆直径蜗轮分度圆直径2d22mzd 400 500=0.750.82（因（因 z12）钢制蜗杆与青铜蜗轮钢制蜗杆与青铜蜗轮 机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计设计实例蜗杆传动设计设计实例中心距中心距)mm(a)(5.021dda 245 320设计内容设计内容 设计依据设计依据 方案方案 1 方案方案 21.54 1.9260000/222ndv 蜗轮圆周速度蜗轮圆周速度)m/s(2v导程角导程角 123144)/arctan(11dmz 107297.1 10.9)cos60000/(11S ndv 滑动速度滑动速度)m/s(Sv当量摩擦角当量

33、摩擦角v 120110 表表4-9 总效率总效率)tan(/tan95.0v 0.855 0.85机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计设计实例蜗杆传动设计设计实例箱体散热面积箱体散热面积 A(m2)75.1)100/(33.0aA 1.583 2.527设计内容设计内容 设计依据设计依据 方案方案 1 方案方案 2热平衡油温热平衡油温 t 1()129 90 取取 t 020 措施：加装风扇并加铸散热片措施：加装风扇并加铸散热片实际温升须在箱体结构设计后确定实际温升须在箱体结构设计后确定0t11)/()1(1000tAKPt 略略若自然通风，取若自然通风，取K t16机械设计机械设计第四

34、章第四章 蜗杆传动设计小结蜗杆传动设计小结 蜗杆传动的主要参数及其选择蜗杆传动的主要参数及其选择主要讨论普通圆柱蜗杆传动；主要讨论普通圆柱蜗杆传动；材料、失效形式材料、失效形式为减小摩擦磨损，钢蜗杆与青铜蜗轮配对；为减小摩擦磨损，钢蜗杆与青铜蜗轮配对；失效主要发生在蜗轮上失效主要发生在蜗轮上与斜齿圆柱齿轮传动的区别与联系；与斜齿圆柱齿轮传动的区别与联系；蜗杆分度圆直径为标准值，蜗杆、蜗轮螺旋角旋向蜗杆分度圆直径为标准值，蜗杆、蜗轮螺旋角旋向相同但大小不等，蜗杆导程角相同但大小不等，蜗杆导程角蜗轮螺旋角蜗轮螺旋角；蜗杆头数与传动效率的关系；蜗杆头数与传动效率的关系；变位的目的：凑中心距、凑传动比

35、；仅对蜗轮变位。变位的目的：凑中心距、凑传动比；仅对蜗轮变位。机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动设计小结蜗杆传动设计小结 强度条件强度条件强度计算针对蜗轮轮齿；强度计算针对蜗轮轮齿；热平衡计算热平衡计算蜗杆传动效率低，发热量大，容易产生胶合，故要蜗杆传动效率低，发热量大，容易产生胶合，故要控制热平衡时的油温；控制热平衡时的油温；在中间平面上蜗杆传动类似于齿条齿轮传动，故强在中间平面上蜗杆传动类似于齿条齿轮传动，故强度计算公式按斜齿轮推导；度计算公式按斜齿轮推导；一般不用校核齿根弯曲强度。一般不用校核齿根弯曲强度。油温过高应采取相应措施。油温过高应采取相应措施。受力分析受力分析各分力的对应关系及方向的判断，与斜齿圆柱齿轮各分力的对应关系及方向的判断，与斜齿圆柱齿轮及锥齿轮的区别；蜗轮或蜗杆转动方向的判断。及锥齿轮的区别；蜗轮或蜗杆转动方向的判断。机械设计机械设计作作 业业 三三41、431）“间歇工作间歇工作”改成改成“连续工作连续工作”；题题 43 说明：说明：2）“2 小时小时”改成改成“8 小时小时”；3）要进行热平衡计算；要进行热平衡计算；4）本题的蜗杆与书中例题的蜗杆不同；本题的蜗杆与书中例题的蜗杆不同；5）不要求自锁。不要求自锁。