蜗杆传动-机械设计第八版(高等教育出版社)演示课件

蜗杆传动,§9-1 概 述,§9-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸,§9-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构,§9-5 蜗杆传动的承载能力计算,§9-6 圆弧圆柱蜗杆传动简介,§9-4 蜗杆传动的受力分析、效率和润滑,.,§9-1概述,蜗杆传动用于传递两交错轴之间的运动和动力。交错角一般为90°。,§9-1 概 述,1）传动比大，一般 i =1080，最大可达1000；,2）重合度大，传动平稳，噪声低；,4）齿面的相对滑动速度大，效率低；,主要用于中小功率，间断工作的场合。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。,（虚拟现实中的蜗杆传动）,一、蜗杆传动的特点：,3）结构紧凑，可实现反行程自锁；,二、蜗杆传动的类型,.,其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，加工出的蜗杆的齿廓形状不同。,蜗杆传动的类型,蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；,重合度大；承载能力和效率较高。,（图91a）,（图91b）,（图91c）,本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。,三、蜗杆传动的精度等级,分为12个精度等级，常用59级，精度等级的选择参见表91。,蜗杆传动概述,.,普通圆柱蜗杆传动的三种类型,蜗杆传动的类型2,.,§9-2蜗杆传动的参数与尺寸1,§9-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸,1. 模数 m 和齿形角 a,在主平面内，蜗杆和蜗轮的模数相等且为标准值。,2. 蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q,蜗杆分度圆直径 d1 为标准值，见表92。,详细内容,主平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。,ZA蜗杆传动在主平面内，相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。,蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在主平面内确定。,即 mx1= mt2 = m,即：q = d1m,d1与模数 m 的比值称为蜗杆直径系数 q。,d1 = q m,一、蜗杆传动的主要参数,（见表92）,.,（Z1与Z2的荐用值表）,(蜗杆头数与传动效率关系),蜗杆传动的参数与尺寸2,4. 蜗杆的头数 z1、蜗轮齿数 z2,3. 蜗杆分度圆柱导程角g,z1g效率 ，但加工困难。,正确啮合条件：,mx1= mt2,12 （蜗轮、蜗杆旋向相同）,x1= t2,z1 传动比 i，但传动效率 。,常取，z11，2，4，6。 可根据传动比选取，见表93。,z2= i z1 。 如 z2 太小，将使传动平稳性变差。如 z2 太大，蜗轮直径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。,一般 z23280,主要参数与几何尺寸,d1,.,蜗杆传动的参数与尺寸3,5. 传动比 i,6. 中心距,中心距的常用值见P199。,二、蜗杆传动的变位,变位：即加工蜗轮时，改变刀具的位置。而蜗杆相当于刀具。,故，只是蜗轮变位，而蜗杆不变位。即蜗轮尺寸变化，蜗杆尺寸不变。,但是，变位以后，蜗杆的节圆改变，而蜗轮的节圆永远与分度圆重合。,主要参数与几何尺寸,( d1= q m z1m)( d2= z2 m ),(图93),.,变位的目的：调整中心距和传动比,调整中心距所需变位系数：,常取 0.5x0.5,三、蜗杆传动的几何尺寸,见表94和图94。,主要参数与几何尺寸,蜗杆传动的参数与尺寸4,.,适用于齿面滑动速度 较高的传动。,§9-3 失效形式、材料和结构,§9-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构,一、失效形式和设计准则,1. 主要失效形式： 蜗轮齿面的点蚀、胶合、过度磨损和疲劳断齿等。,二、蜗杆传动的常用材料,蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢，见表95。,按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的齿根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。,2. 设计准则,闭式传动：, 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差）, 2 m/s 的场合。,（抗胶合能力强，抗点蚀能力差）,.,失效形式、材料和结构2,三、蜗杆和蜗轮的结构,由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆轴），图95。,无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。,有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但刚度较前一种差。,虚拟现实中的蜗杆,当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。,蜗杆传动的失效形式、材料和结构,2. 蜗轮的结构,1. 蜗杆的结构,用于铸铁蜗轮和小尺寸的青铜蜗轮。,用于大尺寸的青铜蜗轮。,.,失效形式、材料和结构3,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，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：,蜗杆传动的失效形式、材料和结构,.,§9-4受力分析、效率和润滑,一、蜗杆传动的受力分析,轮齿所受的法向力Fn，可分解为：切向力Ft 、径向力Fr 、轴向力Fx。,蜗杆传动受力方向判断,在不计摩擦力时，有以下关系：,式中： n蜗轮的法向压力角，,T2蜗轮的转矩，,§9-4 蜗杆传动的受力分析、效率和润滑,.,受力分析练习,蜗杆传动强度计算,右旋,求蜗杆的旋向？,求蜗杆的转向？,练 习,.,受力分析、效率和润滑2,三、蜗杆传动的效率,二、相对滑动速度：,蜗杆传动的受力分析、效率和润滑,.,四、蜗杆传动的润滑,目的：减摩、散热。,润滑油粘度及给油方式,润滑油,一般根据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法，见表910。,详细介绍,蜗杆下置时，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的 1/61/3。,蜗杆传动的受力分析、效率和润滑,Z1,啮合效率1与蜗杆头数 z1 的近似关系见表99。,式中：g 蜗杆的导程角；,当量摩擦角，见表98。,滑动速度，则 为什么？,受力分析、效率和润滑3,.,§9-5蜗杆传动的承载能力计算1,一、蜗轮齿面的接触疲劳强度计算,目的：防止“点蚀”和“胶合”失效。,强度条件：,以节点为计算点，计算齿面接触应力 H 。,校核式：,式中：ZE弹性系数，见表86；,T2蜗轮的工作转矩（N.mm)；,蜗轮的许用接触应力（MPa)，见表911。,（917）,K载荷系数，,KA工作情况系数，见表97；,动载荷系数，见P205；,齿向载荷分布系数，见P205；,§9-5 蜗杆传动的承载能力计算,.,承载能力计算2,设计式：,（918）,注：1）,的值根据 z1 查表912。,将 d1mq 和 d2mz2 代入校核式整理得,2）设计中，根据由上式计算的 值，查表92确定标准的m和q。,蜗杆传动的承载能力计算,.,蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算,二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算,目的：防止“疲劳断齿”。,强度条件：,校核式：,式中：YF齿形系数，按当量齿数 查表913。,螺旋角系数，,蜗轮的许用弯曲应力（MPa)，见表911 。,设计式：,（920）,（921）,注：设计中，根据由上式计算的 值，查表92确定标准的m和q。,蜗杆传动的承载能力计算,（注： ）,.,静强度计算和热平衡,四、蜗杆传动的热平衡,由于 低，运转中产生热量多，导致温度升高，破坏润滑状态，从而 使摩擦增大，甚至发生胶合。,为控制温升，需进行热平衡计算。,热平衡：在单位时间内，摩擦产生的热量等与散发的热量。,蜗杆传动的承载能力计算,三、蜗轮轮齿的静强度计算,对于工作中有短时过载或尖峰载荷的蜗杆传动，需计算其静强度。,静强度计算公式与疲劳强度的相应公式相同，只是许用应力有所不同。,静强度计算的许用应力确定见P120。,.,热平衡计算2,即,（a传动的中心距）,有散热片时：,油的温升：,6070,蜗杆传动的承载能力计算,.,热平衡计算3,* 散热措施,自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施：,1） 在箱体外表面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流通（图99a）。,3）在油池内安装冷却管路。 （图99b）,4）采用压力喷油循环润滑（安装散热器） （图99c） 。,蜗杆传动的承载能力计算,.,热平衡计算4,传动箱内装循环冷却管路,传动箱外装循环冷却器,蜗杆传动的承载能力计算,.,