机械设计基础-第十一章

1、机械设计基础-第十一章 按蜗杆的形状分类：圆柱蜗杆传按蜗杆的形状分类：圆柱蜗杆传 动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动等。动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动等。 传递空间相互垂直而不相交的两传递空间相互垂直而不相交的两 轴间的运动轴间的运动 11-1 蜗杆传动的类型、特点蜗杆传动的类型、特点 第十一章第十一章 蜗杆传动蜗杆传动 机械设计基础-第十一章 一、圆柱蜗杆传动一、圆柱蜗杆传动 中间平面中间平面连过蜗杆轴线且连过蜗杆轴线且 垂直于蜗轮轴线的平面，中间平垂直于蜗轮轴线的平面，中间平 面内蜗杆传动相当于齿轮齿条传面内蜗杆传动相当于齿轮齿条传 动。动。 机械设计基础-第十一章 二、环面蜗杆传动二、环面蜗杆传

2、动 机械设计基础-第十一章 三、锥蜗杆传动三、锥蜗杆传动 机械设计基础-第十一章 优点：优点： 1、大传动比、结构紧凑、大传动比、结构紧凑 i=580； 2、传动平稳，噪声小；、传动平稳，噪声小； 3、可自锁，升角、可自锁，升角 36 4、可微小传动、可微小传动 缺点：缺点： 1）、）、=0.70.9； 2）、有点蚀；）、有点蚀； 机械设计基础-第十一章 一、主要参数及其选择：一、主要参数及其选择： 1、模数和压力角、模数和压力角 ma1=mt2=m, a1= t2= 11-2 蜗杆传动的主要参数及蜗杆传动的主要参数及 几何尺寸计算几何尺寸计算 2、蜗杆螺旋线升角、蜗杆螺旋线升角 和蜗杆直径和

3、蜗杆直径 系数系数q（分度圆直径（分度圆直径d1） 机械设计基础-第十一章 1 d 1 d L 机械设计基础-第十一章 1 1 1 1 1 1 1 d mZ d mZ d ZP d L tg a tg Z md 1 1 tg Z q 1 令令 q蜗杆直径系数蜗杆直径系数 机械设计基础-第十一章 6421 1 、Z tg Z q 1 多个多个 为了减少蜗轮滚刀的数目及有为了减少蜗轮滚刀的数目及有 利于刀具的标准化，规定蜗杆直径利于刀具的标准化，规定蜗杆直径 系数系数q为标准值。为标准值。 mqd 1 机械设计基础-第十一章 3、蜗杆头数、蜗杆头数Z1(1、2、4、6) Z1多效率高，但加工困难多

4、效率高，但加工困难 4、蜗轮的齿数、蜗轮的齿数Z2 齿数少啮合区小，平稳性差；齿数齿数少啮合区小，平稳性差；齿数 过多，同直径时模数小，弯曲强度低过多，同直径时模数小，弯曲强度低 ；同模数时蜗轮尺寸大，蜗杆支撑跨；同模数时蜗轮尺寸大，蜗杆支撑跨 度大，刚度差。度大，刚度差。 机械设计基础-第十一章 6 6、中心距、中心距 )zq(m 2 1 )dd( 2 1 a 221 5 5、传动比、传动比i i和齿数比和齿数比u u 1 2 z z u u z z n n i 1 2 2 1 蜗杆为主动时蜗杆为主动时 机械设计基础-第十一章 二、蜗杆传动变位特点：二、蜗杆传动变位特点： 蜗轮变位蜗杆不变位

5、蜗轮变位蜗杆不变位 变位目的：变位目的： 1、配凑中心距、配凑中心距a 2、微调传动比、微调传动比i 机械设计基础-第十一章 一、失效形式、设计准则和常用材料一、失效形式、设计准则和常用材料 1、失效形式：胶合、点蚀、磨损、失效形式：胶合、点蚀、磨损 11-3 蜗杆传动的失效形式、蜗杆传动的失效形式、 材料和结构材料和结构 2、设计准则：、设计准则： 闭式蜗杆传动按齿面接触强度设闭式蜗杆传动按齿面接触强度设 计，校核齿根弯曲疲劳强度计，校核齿根弯曲疲劳强度 开式蜗杆传动只按齿根弯曲疲劳开式蜗杆传动只按齿根弯曲疲劳 强度设计强度设计 机械设计基础-第十一章 3、常用材料、常用材料 ： 蜗杆材料：

6、蜗杆材料： 高速重载高速重载15Cr、20Cr渗碳淬火渗碳淬火 HRC5662，40、45、40Cr淬火淬火 HRC4055；低速中载；低速中载40、45调调 质质HBS220300 机械设计基础-第十一章 s /m3 s 蜗轮材料：蜗轮材料： 重要传动重要传动 铸造锡青铜铸造锡青铜 减磨价格高减磨价格高 s /m4 s 铸造铝铁青铜铸造铝铁青铜 强度高价格低强度高价格低 s /m2 s 球墨铸铁或灰铸铁球墨铸铁或灰铸铁 机械设计基础-第十一章 二、二、 蜗杆、蜗轮的结构蜗杆、蜗轮的结构 1、蜗杆结构：铣制蜗杆、蜗杆结构：铣制蜗杆、 车制蜗杆车制蜗杆 机械设计基础-第十一章 2、蜗轮结构：齿圈

7、式、螺、蜗轮结构：齿圈式、螺 栓联接式、整体式、拼铸式栓联接式、整体式、拼铸式 机械设计基础-第十一章 机械设计基础-第十一章 11-4 蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析 o1 T1 n F r F t F F a F 机械设计基础-第十一章 1r F 1t F 1a F 2t F 2r F 2a F 机械设计基础-第十一章 力的方向：力的方向： Fa的方向可用左右手定则判断：的方向可用左右手定则判断： 左旋用左手右旋用右手，四指弯曲左旋用左手右旋用右手，四指弯曲 方向为外力矩方向，拇指指向为方向为外力矩方向，拇指指向为Fa 方向。方向。 圆周力圆周力Ft在蜗杆上形成的扭矩与在蜗杆上形成的

8、扭矩与 转动方向相反，在蜗轮上相同；转动方向相反，在蜗轮上相同；Fr 沿半径方向指向轮心。沿半径方向指向轮心。 机械设计基础-第十一章 例：图示蜗杆传动，试画出例：图示蜗杆传动，试画出Ft、 Fr、Fa方向、蜗轮转向及旋向方向、蜗轮转向及旋向 2a F n1 1r F 1 t F 2r F 1a F 2t F n2 机械设计基础-第十一章 11-5 11-5 普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动 的设计计算的设计计算 n蜗轮蜗杆在中间平面上的啮合与斜齿轮蜗轮蜗杆在中间平面上的啮合与斜齿轮 斜齿条相似。斜齿条相似。 n一般传动的失效为蜗轮的失效，即蜗轮一般传动的失效为蜗轮的失效，即蜗轮 轮齿的失效轮

9、齿的失效-疲劳点蚀、胶合。疲劳点蚀、胶合。 n蜗轮轮齿弯曲强度所限定的承载能力，蜗轮轮齿弯曲强度所限定的承载能力， 大都超过齿面点蚀所限定的承载能力。大都超过齿面点蚀所限定的承载能力。 n按齿面接触疲劳强度进行设计计算。按齿面接触疲劳强度进行设计计算。 机械设计基础-第十一章 1、蜗轮轮齿齿面接触强度验、蜗轮轮齿齿面接触强度验 算式：算式： H EH a KT ZZ 3 2 机械设计基础-第十一章 ZE-弹性影响系数 Z接触系数 K-载荷系数， K=KAKKV，KA为使用系数； K为齿向载荷分布系数； KV为动载系数； 机械设计基础-第十一章 设计式为：设计式为： mm ZZ KTa H E

10、3 2 2 机械设计基础-第十一章 2、蜗轮轮齿齿根弯曲疲劳强、蜗轮轮齿齿根弯曲疲劳强 度计算：度计算： YYYY mdb KT SaFa n F22 22 2 2 YY cosmdd KT. FaF2 21 2 531 机械设计基础-第十一章 11-6 蜗杆传动的效率和散热计算蜗杆传动的效率和散热计算 一、蜗杆传动的效率：一、蜗杆传动的效率： 1、考虑啮合摩擦损耗时的效率、考虑啮合摩擦损耗时的效率 321 2、考虑轴承摩擦损耗时的效率、考虑轴承摩擦损耗时的效率 3、考虑溅油损耗时的效率、考虑溅油损耗时的效率 机械设计基础-第十一章 s/m cos1000*60 nd cos v vvv 11 12 2 2 1s 其总效率主要取决于啮合效其总效率主要取决于啮合效 率率1 1， 1 1主要取决于主要取决于v vs s 齿面间滑动速度齿面间滑动速度v vs s： 机械设计基础-第十一章 蜗杆传动效率初估值：蜗杆传动效率初估值： 蜗杆头数蜗杆头数 1 2 4 6 二、蜗杆传动的热平衡计算二、蜗杆传动的热平衡计算 蜗杆总效率为：蜗杆总效率为： v tg tg