蜗杆传动z09PPT课件

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1、(除ZK外)其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓曲线也不同。阿基米德蜗杆(ZA)渐开线蜗杆 (ZI)法向直廓蜗杆(ZN) 锥面包络蜗杆(ZK)11-2 蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动蜗杆螺旋面是用刃边为凸圆弧形的刀具切制的 圆柱蜗杆圆柱蜗杆 环面蜗杆环面蜗杆 锥蜗锥蜗杆杆另外，侧隙便于控制和调整；可节约有色金属。但因不对称，正、反转承载能力和效率不同。在中间平面，蜗杆蜗轮均为直线齿廓。同时啮合齿数多，承载能力大，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；但制造、安装精度较高。第1页/共35页

2、11-3 11-3 普 通 圆 柱 蜗 杆 传 动 的 参 数 与 尺寸11-3 普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸一、正确啮合条件二、传动比 三、蜗杆传动的主要参数四、蜗杆传动的几何尺寸计算第2页/共35页11-3 普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸一、正确啮合条件在中间平面中，蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等即 蜗杆螺旋角与蜗轮螺旋角旋向相同。(1=90-1， 1+2 =90)122121tatammm二、传动比 i1221zznni12dd第3页/共35页11-3 普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸国标GB10088-88对蜗杆模数作了专门规定。由于蜗轮是用与其配对的蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀加工而成的，为了

3、限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1。直径d1与模数m的比值(q= d1 / m)称为蜗杆直径系数。详细内容国标GB10087-88规定，标准压力角=20阿基米德蜗杆轴向压力角为标准值(20) ，其余法向压力角为标准值(20)。三、蜗杆传动的主要参数1. 模数2. 压力角3. 蜗杆分度圆直径 d14. 蜗杆的头数 z1较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。 (蜗杆头数与传动效率关系)第4页/共35页11-3 普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸5. 导

4、程角qzdmzdpza11111tan在 m 和 d1 为标准值时，z1 d1(分度圆周长)mz1m6. 蜗轮齿数 z2蜗轮齿数主要取决于传动比，即 z2 = i z1 。 z2 不宜太小（如z226)，否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。一般推荐 z2 =2980。 （z1与z2的荐用值表）7. 中心距 amzqdda)(21)(21221见P248表11-3，表11-4。四、蜗杆传动的几何尺寸计算第5页/共35页11-4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算一、蜗杆传动的失效形式三、蜗杆传动的常用材料二、蜗

5、杆传动的设计准则 四、蜗杆传动的受力分析五、蜗杆传动强度计算六、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择第6页/共35页11-4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算一、蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效常发生在蜗轮轮齿上。蜗杆刚度不足也是其主要失效形式。蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。三、蜗杆传动的常用材料二、蜗杆传动的设计准则 为了减摩，通常蜗杆用钢材(碳钢、合金钢)，蜗轮用有色金属（铜合金）。蜗杆传动常用材料 其材料不仅要具有足够的强度，更重要的是具有良好的磨合性和耐磨性。和齿轮一样，其失效也有点蚀、齿根折断、齿面胶合及齿面磨损等。 在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲

6、疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。 在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 此外，对于闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。还需校核蜗杆的刚度。第7页/共35页11-4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算原则：不仅要具有足够的强度，更重要的是要具有良好的磨合性和耐磨性。 蜗杆材料 一般用碳素钢、合金钢。 一般情况：采用40、45等碳素钢调质处理（硬度为220300HBS）。 高速重载：常用15Cr、20Cr渗碳淬火（硬度为5662HRC）； 或40、45、40Cr、42SiMn表面淬火（硬度为4555HRC）。

7、低速或人力传动：蜗杆可不经热处理，甚至可采用铸铁。 蜗轮材料 常用铸造锡青铜(ZCuSnl0Pl，ZCuSn5Pb5Zn5) 、铸造铝铁 青铜(ZCuAl10Fe3) 、球墨铸铁和灰铸铁(HTl5O、HT2OO) 等。蜗轮也可用尼龙或增强尼龙材料制造。 滑动速度3m/sVs25m/s的重要传动：锡青铜，其抗胶合和耐磨性好，易于切削加工，但价格较高。 滑动速度Vs4m/s的传动：铝铁青铜，其抗胶合和耐磨性较锡青铜差一些，切削性能差，但价格便宜。 滑动速度不高(Vs2m/s)，效率要求也不高：可采用球墨铸铁和灰铸铁。第8页/共35页四、蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相

8、同，轮齿所受法向力Fn的同样可分解为径向力Fr、周向力Ft、轴向力Fa。蜗杆传动受力方向判断五、蜗杆传动强度计算11a2t12dTFF22t2a12dTFFtant2r2r1FFFcoscos2n22ndTF 在不计摩擦力时，有以下关系：11-4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 蜗杆刚度计算第9页/共35页蜗杆传动受力方向判断 11-4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 各力方向的判断 作用在主动轮和从动轮上的对应力大小相等，方向相反。蜗杆所受圆周力F Ft1t1方向与它的转向相反，蜗轮所受圆周力F Ft2 t2 方向与它的转向相同；蜗杆轴向力F Fa

9、1a1的方向由螺旋线的旋向和蜗杆的转向来决定。对于右旋蜗杆，用右手判断；对于左旋蜗杆，用左手判断。径向力 F Fr r 的方向均指向各自的轴心 。 第10页/共35页六、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择 GB/T 10089-1988对蜗杆、蜗轮和蜗杆传动规定了12个精度等级；1级精度最高，依次降低。与齿轮公差相仿，蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的公差也分三个公差组。 普通圆柱蜗杆传动的精度，一般以69级应用最多。 11-4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算第11页/共35页11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑与热平衡一、蜗杆传动的效率二、蜗杆传动的润滑三、蜗杆传动的热平衡计算四、蜗杆传动的散热措施第1

10、2页/共35页11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑与热平衡一、蜗杆传动的效率h h1单独考虑啮合摩擦损耗时的效率；321hhhhh h2单独考虑轴承摩擦损耗时的效率；h h3单独考虑溅油损耗时的效率；其中h h1是对总效率影响最大，其可由下式确定：)tan(tan1vh11tandmz因为所以 z1效率与蜗杆头数的大致关系为： 蜗杆头数 1 2 4 6 总 效 率 0.70 0.80 0.90 0.95式中： 蜗杆的导程角； v当量摩擦角，见P264表11-18或11-19。一般2 3 = 0.95 0.96，即总效率：)tan(tan)96. 095. 0(321vhhhh齿面间滑动速度第

11、13页/共35页 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑与热平衡齿面间滑动速度齿面间滑动速度 ：该速度 沿蜗杆螺旋线方向。设蜗杆圆周速度为 ，蜗轮圆周速度为 ，则齿面间滑动速度 为：)m/s(cos100060cos1112221sndvvvv式中 ， 为蜗杆的分度圆直径 (mm)； 为蜗杆转速 (rmin)； 为蜗杆的导程角。1d1ns12ss第14页/共35页二、蜗杆传动的润滑润滑的主要目的在于减小摩擦、磨损和散热。其润滑与齿轮传动润滑相近。 润滑油 润滑油粘度及给油方法 润滑油量润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。钢蜗杆配青铜蜗轮时常用润滑油一般根据相对滑动速度及载

12、荷类型进行选择。 给油方法包括：油池润滑、喷油润滑等。若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端；蜗杆正反转时，两边都要装喷油嘴，而且要控制一定的油压。详细介绍 润滑油量的选择既要考虑充分润滑，又不致产生过大的搅油损耗。 对于下置蜗杆或侧置蜗杆传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高； 当蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的1/3。11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑与热平衡第15页/共35页三、蜗杆传动的热平衡计算由于传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，将会产生较大的热量。如果这些热量得不到及时散失，则系统温度将升高，润滑状态将变差，进而产生较大摩擦损失，甚至发生胶合。所以，必须使单位时间内的发热量等

13、于散热量，保证油温稳定地处于规定范围内。系统因摩擦功耗产生的热量(发热量)：)1 (10001hP从箱壁自然冷却散发的热量(散热量)：20a()dS tt在热平衡条件下可得：0a1000 (1)dPttSh)()1 (1000aodttPSh用于系统热平衡验算用于结构设计式中d箱体表面的传热系数，可取d (8.1517.45)W/(m2)；S 箱体的可散热面积(m2)；t0润滑油的工作温度()；ta周围空气的温度()。11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑与热平衡一般将t0限制在6070 ， 最高不超过80 。第16页/共35页四、蜗杆传动的散热措施当自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施

14、：1. 加散热片以增大散热面积2. 在蜗杆轴端加装风扇以加速空气的流通散热片溅油轮风扇过滤网集气罩空气流空气流 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑与热平衡第17页/共35页3. 加循环冷却管路或冷却器通水油泵过滤器冷却器传动箱内装循环冷却管路传动箱外装循环冷却器 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑与热平衡第18页/共35页电机转速为960r/min，主轴转速为1.8r/min，蜗杆传动主要参数为：模数m = 12.5，蜗轮齿数z2=100， 蜗杆头数z1=2，直径系数q=8.96 电机带传动减速器联轴器轴承轴承蜗杆蜗轮主轴尼龙轴瓦第19页/共35页1 1、热平衡计算、热平衡计算 583

15、.1296. 821arctgqzarctgmin)/(9021008 . 11221rzznn蜗杆螺旋角蜗杆螺旋角蜗杆转速蜗杆转速)/(53. 01000609096. 85 .12100060111smnd蜗杆线速度蜗杆线速度)/(54. 0583.12cos53. 0cos1sms蜗杆副滑动速度蜗杆副滑动速度103v摩擦角摩擦角79. 0)17. 3583.12(583.15)(1tgtgtgtgvh啮合效率啮合效率76. 096. 079. 0321hhhh总效率总效率)(6)3080(12)76. 01 (151000)()1 (100020mttPSadh散热面积散热面积 v)ta

16、n(tan1vh第20页/共35页 1 1 - 6 圆 柱 蜗 杆 和 蜗 轮 的 结构 设 计11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计一、蜗杆的结构二、蜗轮的结构第21页/共35页11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计一、蜗杆的结构当蜗杆螺旋部分的直径不大时，常和轴做成整体，称为蜗杆轴。当蜗杆螺旋部分直径较大时，可将蜗杆与轴分开制作。 无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。 有退刀槽，螺旋部分既可以车制，也可以铣制，但该结构的刚度 较前一种差。虚拟现实中的蜗杆第22页/共35页二、蜗轮的结构为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，常采用组合式蜗轮即齿圈用青铜，轮芯用铸

17、铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：整体式蜗轮配合式蜗轮拼铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮 11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计第23页/共35页第24页/共35页第25页/共35页例题例题1 1第十一章 蜗杆传动第26页/共35页例题例题2 2第十一章 蜗杆传动 试分析下图所示蜗杆、蜗轮的转向及螺旋线旋向， 并分别画出蜗轮、蜗杆在啮合点处所受各个分力的方向，图中1轮为主动轮。第27页/共35页 下图所示传动系统由蜗轮蜗杆和斜齿圆柱齿轮组成，已知蜗杆的螺旋线旋向和蜗轮转向，且蜗杆主动，现欲使蜗杆轴上蜗杆1和斜齿圆柱齿轮3所产生的轴向力相抵消，试确定： 轮3、轮4的螺旋线旋向和转向； 蜗杆1、轮3在啮合点处

18、所受各分力的方向。例题例题3 3答案：第十一章 蜗杆传动第28页/共35页例题例题4 4 在图示的传动系统中，1、2、3为斜齿圆柱齿轮，4、5为直齿圆锥齿轮，6为蜗杆，7为蜗轮。传动系统由电动机驱动，轮1转向如图所示。要求轴斜齿圆柱齿轮3和直齿圆锥齿轮4及轴上直齿圆锥齿轮5和蜗杆所产生的轴向力相抵消一部分。试画出：（1）斜齿圆柱齿轮1螺旋线方向，蜗杆的螺旋线方向；（2）蜗轮7的转向及斜齿轮3、蜗轮7在啮合点处各分力方向。 电机III1234567IV答案：（1）左旋 左旋（2）顺时针第十一章 蜗杆传动第29页/共35页例题例题5 5第十一章 蜗杆传动 如图所示为一蜗杆-圆柱斜齿轮-直齿圆锥齿轮

19、三级传动，蜗杆1为主动。已知蜗杆1的转向，蜗轮2螺旋线的旋向。欲使轴上两轮的轴向力相抵消，试画出：（1）轮3、轮4螺旋线的旋向和轴II、III的转向；（2）轮3、轮5在啮合点处所受各分力、的方向。第30页/共35页例题例题6 6第十一章 蜗杆传动 试分析如图所示的二级蜗杆传动。已知蜗轮4的螺旋线方向为右旋，轴为输入轴，轴为输出轴，转向如图所示。为使轴上传动件的轴向力能相抵消，试在图中画出： (1)各蜗杆和蜗轮齿的螺旋线方向； (2)轴，的转向； (3)分别画出蜗轮2、蜗杆3啮合点的受力方向。第31页/共35页例题例题7 7第十一章 蜗杆传动 试分析如图所示的蜗杆圆锥齿轮传动。已知蜗杆主动，圆锥齿轮4的转向，为使蜗轮2与圆锥齿轮3的轴向力相反，试在图中画出： (1) 蜗杆和蜗轮的螺旋线方向； (2) 各轴转向； (3) 蜗轮2、圆锥齿轮3在啮合点处所受各个分力的方向。1234n4第32页/共35页作 业习题习题 题11-15； 题11-28； 第十一章 蜗杆传动第33页/共35页第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页