机械设计8涡轮蜗杆结构简要

蜗杆传动,蜗杆传动类型和特点,失效形式、材料选择与结构,主要参数和几何关系,蜗杆传动受力分析和效率,蜗杆传动的强度计算,蜗杆传动热平衡计算,1蜗杆传动类型和特点,一、特点和应用,外形类似：螺旋与斜齿轮的传动,从中间平面剖开：齿轮与齿条的传动,1、应用,由于i大，可用于机床分度机构、仪器仪表中。,2、特点,1）工作平稳：兼有斜齿轮与螺旋传动的优点。,2）i大,蜗杆1、2、4、6,传递动力时：i=8100（常用1550）传递运动时：i=几百上千（单头，）,用于传递交错轴之间的回转运动。一般：空间垂直,为什么？,优点：,齿轮z117,3）结构紧凑、重量轻、噪音小。,4）自锁性能好(用于提升机构)。,缺点：,1）制造成本高，加工困难。,2）滑动速度vs大。,3）低。,4）蜗轮需用贵重的减摩材料。,1、按蜗杆形状分,圆柱蜗杆,环面蜗杆,锥蜗杆,二、分类,中间平面：齿条与渐开线齿轮啮合,端面：阿基米德螺旋线,ZI型:渐开线蜗杆端面：渐开线,较精密传动,ZN型:法向直廓蜗杆,圆柱蜗杆,锥蜗杆：啮合齿数多，平稳，承载。,环面蜗杆：接触齿对数，承载（1.54）倍，高，但制造安装要求高。,2、按蜗杆头数分,多头蜗杆：相反,3、按旋向分,右旋,一般采用右旋,三、精度等级,12个等级：,测量分度：5级或以上,2失效形式、材料选择和结构,一、失效形式,与齿轮传动类似：点蚀、胶合、磨损、折断,vs、发热主要为：胶合、磨损、点蚀,蜗轮强度较弱，失效主要发生在蜗轮上。,二、材料,vs,1、蜗轮指齿冠部分材料：减摩材料,铸铝青铜：vs10m/s，抗胶合能力差,铸铝黄铜：抗点蚀能力强,耐磨性差,用于vs小场合,HT、QT：vs2m/s,大直径蜗轮：铸铁（蜗杆用青铜）,2、蜗杆,碳钢,合金钢,硬面蜗杆：首选淬火磨削,调质蜗杆：缺少磨削设备时选用。,3圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算,一、基本齿廓,中间平面上基本齿廓和渐开线齿轮基本齿廓基本相同。,二、模数m,正确啮合条件：,标准值(与齿轮不同,表13.4),蜗杆导程角,三、齿形角,刀具基准齿形的齿形角：,阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆：轴向齿形角,法向直廓蜗杆：法向齿形角,四、蜗杆分度圆直径d1（中圆直径）,刀具数量,加工蜗轮时的滚刀与尺寸与与之啮合的蜗杆尺寸相同，但m一定时，由于z1和的变化，d1是变化的，即需要配备很多加工蜗轮的滚刀。,五、蜗杆直径系数q,d1、m为标准值,q为导出值,不一定为整数。,六、蜗杆导程角,制造困难,m一定时，qd1蜗杆刚度,z1一定时，q，自锁性,小m蜗杆选用大q，保证强度和刚度适于小P大m蜗杆选用小q，保证效率适于大P,传递动力时:头数z1,采用多头蜗杆,传递运动时:保证自锁(),z1,采用单头蜗杆,七、z1、z2,蜗杆头数z1：蜗杆上蜗旋线的数目。z1=1、2、4、6等,z1加工困难,传递动力：,（传动平稳性，避免根切）,(z2d2蜗杆轴长刚度),一般取z2=3280,z1z2：互质均匀磨损,八、i、u,蜗杆主动时:,九、中心距a,（应按p264系列值选取）,十、变位系数,1、变位目的：配凑中心距；凑传动比。,2、变位方法：与齿轮变位相同,靠刀具的移位实现变位。,故：蜗杆尺寸不能变动，只能对蜗轮变位,加工蜗轮时的滚刀与蜗杆尺寸相同，加工时滚刀只作径向移动，尺寸不变。,4、变位类型,1）齿数不变，凑a,3、变位结果,蜗杆各部分尺寸不变，但节线变化,蜗杆和蜗轮滚刀尺寸相同，蜗轮滚铣节圆就是装配后与蜗杆的啮合节圆。,蜗轮滚刀的滚铣节线不再是刀具中线(分度圆柱上母线),2）a不变，齿数变化，凑i,4受力分析与效率计算,一、作用力,轴向力：,(蜗杆主动),啮合效率,忽略Ff,径向力：,方向判定：,1）蜗轮转向,已知：n1、旋向n2,左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2n2,2）各分力方向,Fr：指向各自轮心,蜗杆与n1反向,蜗轮与n2同向,蜗杆：左、右手定则,蜗轮：,3）旋向判定,练习：,已知：蜗杆轴为输入，大锥齿轮轴为输出，轴转向如图。试：确定各轮转向、旋向及受力。,1.n4n3n2Ft2Fa2,2.Fa3Fa2Ft1n1,二、传动效率,与齿轮类似：,1、啮合1：近似按螺旋副计算,（蜗轮主动）,v当量摩擦角，,说明：1）vsvv油膜易形成1,2）为影响1的主要因素：1,此后，1,2、2搅油效率：,3、3轴承效率：,5圆柱蜗杆传动的强度计算,设计式,参数说明：,1）T2蜗轮转矩,Nmm,2）KA使用系数,表12.9（同齿轮传动）,3）ZE弹性系数,表13.2，P260,4）Z接触系数,考虑齿面曲率和接触线长度影响,设计时：,（蜗杆主动）,6温度计算（热平衡计算）,由于发热大,即：发热率H1=散热率H2,摩擦功耗：,冷却散去的热量：,则：,油温比t1高15左右，,蜗杆上置：飞溅冷却作用差,若t1太高，可采取如下措施：,2、蜗杆轴端装风扇,1、加散热片,3、外冷却压力喷油润滑,4、油池内安装蛇形冷却水管,习题：蜗轮蜗杆传动一、选择题1、当两轴线时，可采用蜗杆传动。（1）平行；（2）相交；（3）垂直交错；2、在蜗杆传动中，通常为主动件。（1）蜗杆；（2）蜗轮；（3）蜗杆或蜗轮都可以；,3,1,3、在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使蜗杆导程角当量摩擦角。（1）小于；（2）大于；（3）等于；4、起吊重物用的手动蜗杆传动装置，应用蜗杆。（1）单头、小导程角；（2）单头、大导程角；（3）多头、小导程角；（4）多头、大导程角；5、为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定为标准值。（1）蜗轮齿数；（2）蜗轮分度圆直径；（3）蜗杆头数；（4）蜗杆分度圆直径；6、为了凑中心距或改变传动比，可采用变位蜗杆传动，这时。（1）仅对蜗杆进行变位；（2）仅对蜗轮进行变位；（3）同时对蜗杆、蜗轮进行变位；,1,1,4,2,7、蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中最易发生。（1）点蚀与磨损；（2）胶合与磨损；（3）轮齿折断与塑性变形；8、蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要针对来进行的。（1）蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度；（2）蜗轮齿面接触强度和蜗杆齿根抗弯强度；（3）蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度；（4）蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯强度；9、对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了。（1）防止润滑油受热膨胀后外溢，造成环境污染；（2）防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化；（3）防止蜗轮材料在高温下力学性能下降；（4）防止蜗杆蜗轮