机械设计涡轮蜗杆结构简要PPT学习教案

1、会计学1 机械设计涡轮蜗杆结构简要机械设计涡轮蜗杆结构简要 1、应用 P 750KW（通常50KW），Vs 35 m/s （通常15 m/s）。 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 1 2 z z i 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 第1页/共30页 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。

2、3）低。 4）蜗轮需用贵重的减摩材料。 第2页/共30页 1、按蜗杆形状分 圆柱蜗杆 环面蜗杆 锥蜗杆 二、分类二、分类 第3页/共30页 ZA型:阿基米德蜗杆 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 (刀具加工 位置不同) 圆柱蜗杆 第4页/共30页 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 单头蜗杆：i，自锁性， 多头蜗杆：相反 3、按旋向分 左旋 右旋 一般采用右旋 第5页/共30页 三、精度等级三、精度等级 12个等级： 动

3、力传动：69级 测量分度：5级或以上 2 2 失效形式、材料选择和结构失效形式、材料选择和结构 一、失效形式一、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。 第6页/共30页 二、材料二、材料 vs减摩性 、强度不能都用硬材料 1、蜗轮指齿冠部分材料：减摩材料 铸锡青铜：vs1226m/s 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 材料 碳钢 合金钢 热处理 硬面蜗杆：首选 淬火磨削 调质蜗杆：缺少磨

4、削设备时 选用。 第7页/共30页 3 3 圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 一、基本齿廓一、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、模数二、模数mm 正确啮合条件： 21tx PP 轴向 端面 mmm tx 21 标准值(与齿轮不同,表13.4) cos n x m mm 蜗杆导程角 三、齿形角三、齿形角 0 刀具基准齿形的齿形角： 20 0 阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆：轴向齿形角 20 01 x 法向直廓蜗杆：法向齿形角 20 01 n第8页/共30页 四、蜗杆分度圆直径四、蜗杆分度圆直径d d1 1（中圆直径）（中圆直径） 同

5、一m的蜗杆，应对直径d1进行限制 d1为标准值 1 1 1 1 1 1 tan d mz d mz d pz x d1 pxpx tan 1 1 z md 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。 第9页/共30页 五、蜗杆直径系数五、蜗杆直径系数q q m d q 1 d1、m为标准值 q为导出值,不一定为整数。 11 mzmqd 六、蜗杆导程角六、蜗杆导程角 1 21 1 1 1 1 1 1 tan du d q z d mz d mz d pz x 335 . 3 制造困难 m一定时，qd1蜗杆刚度 z

6、1一定时， 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 第10页/共30页 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、七、z z1 1、z z2 2 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 12 uzz 传递动力：28 2 z（传动平稳性，避免根切） 100 2 z(z2d2蜗杆轴长刚度) 一般取z2=3280 z1z2：互质均匀磨损 八、八、i i、u u 1 2 2 1 d d n n i 1 2 z z u 蜗杆主动时: 2 1 1 2 n n i z z u 第

7、11页/共30页 九、中心距九、中心距a a )( 2 )( 2 )( 2 1 21221 zz m zq m dda （应按p264系列值选取） 十、变位系数十、变位系数 1、变位目的：配；。 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， 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。 第12页/共30页 第13页/共30页 4、变位类型 1）齿数不变，凑a )2( 2 1 21 dxmda x0，正变位 aa x0 负变位 aa 3、变位结果 蜗杆各部分尺寸不变，但节线变化 11 dd 蜗杆和蜗轮滚刀尺寸相同，蜗轮滚铣节圆就是装 配后

8、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) 蜗轮尺寸发生变化，但 22 dd )( 2 1 21 dda m aa x 第14页/共30页 2）a不变，齿数变化，凑i 凑i：（a不变， 2 z 2 z ） )( 2 1 2 1 z m d m a x )( 2 1 21 mzda )( 2 1 22 zzx )2( 2 1 )( 2 1 2121 zmxmddda 第15页/共30页 4 4 受力分析与效率计算受力分析与效率计算 一、作用力一、作用力 圆周力：1 2 2 2 2 at F d T F 轴向力： 1 1 1 2 2 ta F d T F 112 uTT

9、 (蜗杆主动) 1 啮合效率 nn t n d TF F coscos 2 coscos 2 22 忽略Ff 径向力： 122 tan rtr FFF 第16页/共30页 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 Ft 蜗杆与n1反向 蜗轮与n2同向 12at FF Fa 蜗杆：左、右手定则 蜗轮： 12ta FF n2 n1 3）旋向判定 蜗轮与蜗杆旋向相同。 v2 第17页/共30页 练习： n1 n1 Fr1 Fr2 Ft1 x Fa2 Fa1 Ft2 右旋 n2 Fr1 Fr2 Ft1 Fa2

10、x Fa1 Ft2 n2 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. n4 n3 n2 Ft2 Fa2 2. Fa3 Fa2 Ft1 n1 蜗轮右旋 n4 输出 1 2 3 4 蜗杆 右旋 第18页/共30页 二、传动效率二、传动效率 与齿轮类似： 321 1、啮合1：近似按螺旋副计算 )tan( tan 1 v （蜗杆主动） tan )tan( 1 v （蜗轮主动） v当量摩擦角， cos 1 v v s 说明：1）vsvv 油膜易形成1 2）为影响1的主要因素：1 0 1 d d 2 45 v 时，1 max 此后，1 第19页/共30页

11、第20页/共30页 2、2搅油效率： 99.0 2 3、3轴承效率： 99.0 3 5 5 圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的强度计算 蜗轮齿强度低于蜗轮齿计算针对 一、接触强度计算一、接触强度计算 3 2 H A EH a TK ZZ min lim H H hnH S ZZ 校核式 3 2 lim min 2 H H E A S ZZ TKa ? 设计式 第21页/共30页 参数说明： 1）T2蜗轮转矩,N mm 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, Z初值a 是否接近？与 Z Z 根据查得。

12、a d1 设计时： 未知，初选值 a d1 a d1 a d1 112 uTT（蜗杆主动） 第22页/共30页 6 6 温度计算（热平衡计算）温度计算（热平衡计算） 由于发热大易胶合 即：发热率H1 = 散热率H2 摩擦功耗：)1 (1000)1 ( 11 PKWPPf )1 (1000 1 PH)/(sJ 冷却散去的热量： )( 012 ttAH W 环境温度t0=20 箱内工作温度 散热面积，可由13.27式估算 表面传热系数， )/( 2 cmW 则： 21 HH Ct A P t W 80 )1 (1000 0 1 1 热平衡计算 第23页/共30页 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