机械设计蜗杆课件.ppt

本章要点 蜗杆传动的组成 结构 特点 类型和应用阿基米德蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 第14章蜗杆传动 应掌握内容 第14章蜗杆传动 蜗杆传动的失效形式材料选用蜗杆传动的受力分析 14 1蜗杆传动的类型和特点 14 1 1蜗杆传动的类型 蜗杆 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 环面蜗杆传动 根据蜗杆的形状分类 蜗杆传动的类型和特点 圆柱蜗杆传动 按蜗杆轴面齿型又可分为普通蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动 普通蜗杆传动多用直母线刀刃的车刀在车床上切制 可分为阿基米德蜗杆 ZA型 渐开蜗杆 ZI型 和法面直齿廓蜗杆 ZH型 等几种 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的类型和特点 14 1 2蜗杆机构的特点 1 传动比大 蜗杆传动的单级传动比在传递动力时 i 5 80 常用的为i 15 50 分度传动时i可达1000 因而结构紧凑 2 传动平稳 3 具有自锁性 4 传动效率低 一般只有0 7 0 8 具有自锁功能的蜗杆机构 它的效率一般不大于0 5 5 制造成本高 蜗杆传动的类型和特点 14 2蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 14 2 1蜗杆传动的基本参数 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 1 蜗杆头数z1 蜗轮齿数z2 传动比i 蜗杆头数z1一般取1 2 4 头数z1增大 可以提高效率 但加工将会困难 蜗轮齿数一般取z2 27 80 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 2 模数m和压力角 由于蜗杆传动在主平面内相当于渐开线齿轮与齿条的啮合 而主平面是蜗杆的轴向平面又是蜗轮的端面 与齿轮传动相同 为保证轮齿的正确啮合 蜗杆的轴向模数ma1应等于蜗轮的端面模数mt2 蜗杆的轴向压力角 a1应等于蜗轮的端面压力角 t2 蜗杆分度圆导程角应等于蜗轮分度圆螺旋角 且两者螺旋方向相同 ma1 mt2 m a1 t2 3 蜗杆导程角 5 标准中心距a 式中 pa1 蜗杆的轴向齿距 mm d1 蜗杆分度圆直径 mm 4 蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 蜗杆的分度圆直径d1为标准值 参见教材或相关资料 直径系数q 蜗杆的分度圆直径d1与模数m的比值 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 14 2 2蜗杆传动的几何尺寸计算 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 14 3蜗杆传动的失效形式 设计准则 材料和结构 14 3 1蜗杆传动的失效形式及设计准则 1 齿面滑动速度 蜗杆传动的失效形式 设计准则 材料和结构 胶合 磨损 点蚀 蜗轮轮齿上 折断 2 失效形式 过度磨损 胶合 3 设计准则 闭式传动 按齿面接触疲劳强度设计 按齿根弯曲疲劳强度校核并进行热平衡验算 只按齿根弯曲疲劳强度设计 当蜗杆轴支承跨距较大时 应进行蜗杆轴刚度计算 开式传动 蜗杆传动的失效形式 设计准则 材料和结构 蜗杆传动的失效形式 设计准则 材料和结构 14 3 2蜗杆 蜗轮的材料选择 1 蜗杆材料对高速重载的传动 常用20Cr 20CrMnTi对中速中载传动 常用45钢 40Cr 35SiMn等对一般蜗杆可采用45 40等碳钢调质处理 2 蜗轮材料Vs 3m s的重要传动Vs 6m s的传动Vs 2m s的不重要场合 蜗杆传动的失效形式 设计准则 材料和结构 14 4蜗杆传动的强度计算 14 4 1蜗杆传动的受力分析 蜗杆受力方向 轴向力Fa1的方向由左 右手定则确定 圆周力Ft1与主动蜗杆转向相反 径向力Fr1指向蜗杆中心 蜗轮受力方向 Fa1与Ft2 Ft1与Fa2 Frl与Fr2是作用力与反作用力关系 故可由蜗杆的受力方向确定蜗轮上各力的方向 蜗杆传动的强度计算 蜗杆传动的强度计算 蜗杆传动的强度计算 力的大小 14 4 2蜗轮齿面接触疲劳强度计算 蜗杆传动的强度计算 钢制蜗杆与青铜蜗轮或铸铁蜗轮校核公式如下 设计公式为 14 4 3蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算 蜗杆传动的强度计算 齿根弯曲强度的校核公式为 设计公式为 14 5 1蜗杆传动的效率 14 5蜗杆传动的效率 润滑和热平衡计算 闭式蜗杆传动总效率包括 考虑轮齿啮合齿面间摩擦损失时的效率 考虑轴承摩擦损失的效率 考虑浸入油池中的零件搅动润滑油及飞溅损失进和效率 主要考虑 蜗杆传动的总效率 式中 蜗杆导程角 v 当量摩擦角 蜗杆传动自锁条件 14 5 2蜗杆传动的润滑 蜗杆传动的效率 润滑和热平衡计算 蜗杆传动的效率 润滑和热平衡计算 蜗杆传动的效率 润滑和热平衡计算 14 5 3蜗杆传动的热平衡计算 润滑油在齿面间被稀释 加剧磨损和胶合 效率低 发热大 温升高 润滑油粘度下降 原因 蜗杆传动转化为热量所消耗的功率 经箱体散发热量的相当功率 达到热平衡时Ps Pc 式中 P1 蜗杆传动传递的功率