蜗轮蜗杆传动设计

1、7蜗杆传动应用和类型 传动的特点和应用成：蜗杆、蜗轮（一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件）用：传递空间交错的两轴之间的运动和动力。通常2 =90。用：用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造工业中。最大传递功率为750KW,通常用在50Kw以下、传动比大。单级时i=580 , 般为i=1550，分度传动时i可达到1000,结构紧凑。、传动平稳、噪声小。、自锁性，当蜗杆导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，可实现自锁。、蜗杆传动效率较低，其齿面间相对滑动速度大，齿面磨损严重。、蜗轮的造价较高。为降低摩擦，减小磨损，提高齿面抗胶合能力，蜗轮常用贵重的铜合金制造。.1.2蜗杆传动的类型状不

2、同分为：圆柱蜗杆传动（a）、环面蜗杆传动（b）、锥面蜗杆传动（c）。（a）圆柱蜗杆传动（c）锥面蜗杆传动图7-1蜗杆传动的类型、圆柱蜗杆传动右旋之分。螺杆的常用齿数（头数）z1=14,头数越多，传动效率越高。蜗杆加工由于安装位置不同，产生的螺旋面在相对剖面内的齿廓曲线形状不同。）、阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）米德蜗杆是齿面为阿基米德螺旋面的圆柱蜗杆。通常是在车床上用刃角a 0=20。的车刀车制而成，切削刃平面通过蜗杆曲线，端面齿廓为阿基米德螺旋线、缺点：蜗杆车制简单，精度和表面质量不高，传动精度和传动效率低。头数不宜过多 用：头数较少，载荷较小，低速或不太重要的场合。图7-2阿基米德蜗杆2）、法向

3、直廓蜗杆（ZN蜗杆）杆加工时，常将车刀的切削刃置于齿槽中线（或法向剖面内，端面齿廓为延伸渐开线。点：常用端铣刀或小直径盘铣刀切制，加工简便，利于加工多头蜗杆，可以用砂轮磨齿，加工精度和表面质量较高。 :用于机场的多头精密蜗杆传动。）、渐开线蜗杆（ZI蜗杆）杆是齿面为渐开线螺旋面的圆柱蜗杆。用车刀加工时，刀具切削刃平面与基圆相切，端面齿廓为渐开线。 缺点：可以用单面砂轮磨齿，制造精度、表面质量、传动精度及传动效率较高。用：用于成批生产和大功率、高速、精密传动，故最常用。、环面蜗杆传动特点：（1）、齿轮表面有较好的油膜形成条件，抗胶合的承载能力和效率都较高;（2） 、同时接触的齿数较多，承载能力为

4、圆柱蜗杆传动的1.54倍;（3）、制造和安装较复杂，对精度要求高；（4）、需要考虑冷却的方式。、锥面蜗杆传动数多，重合度大，传动平稳，承载能力强；（2）、蜗轮用淬火钢制造，节约有色金属。图7-6锥面蜗图7-7蜗轮动的主要参数和几何尺寸蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。在蜗杆传动的设计计算中，均以中间平面上的基本参参数1、模数m和压力角a杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴向模数 mxl、压力角a x1应与蜗轮的端面模数、mx1= mt2 = m=a t2= a =20°的螺旋角，y :螺杆的导程角2mmnutmih%甲art?1isoooI

5、E的加1DJOOO2 JOO125購1慵血313112i1777t444522.411価3J1轴10.000册店512K1t?JOO23tDJOO71j6S10如9000'22.431100妙610LtfOOO15.3t17.U0|142123】口U4黑颇17J0D311200175i话WO312304I2SIIS1A43.750弗沖3.15355脚IJ27D珑250i150564000%I17.77?556l«0*000必000ItOXl640JU115.750懺OOGLJ沁In.750USA2i29081IM0115000LSD帥IDWO12J0116000250 000

6、90i1俪2 250表7-1圆柱蜗杆的基本尺寸和参数2、螺杆导程角丫杆轴向齿距，px仁n m(mm ; y为导程角(°)。导程角越大，传动效率越高，y=3.5 °55°。传动效率高时，常取y =15°30°,采用多头蜗杆。3、蜗杆分度圆直径di杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径di。大，其传动效率高，但会使蜗杆的强度、刚度降低。在蜗杆刚度允许的情况下，设计蜗杆传动时，要求传动效率高时，di可以选小值，当要求强度和刚度4、蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i头数(如：

7、单头蜗杆)可以实现较大的传动比，但传动效率较低，可以实现自锁；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆要取决于传动比，即z2= i z1。z2不宜太小(如z2 V 28)，否则将使传动平稳性变差。z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮尺寸越大，刚度越小0常取3280。z1、z2之间最好互质，利于磨损均匀。血_口I = 一 R (7.1 )5 7.5，10*，12.5，15，20*，25，30，40*，50，60，70，80*。带 * 的为基本传动比，优先选用。+出"扣1也)5、 中心距：(7.2 )减少箱体类型，有利于标准化、系列化，国标中对一般圆柱蜗杆减速装置

8、的中心距推荐为：40, 50，63，80，100，125，160，( 180)，200，( 225)，500。传动何尺寸符号计算公式竭轮!分厘風直径存1左曲/电尸= ms】齿顶高仪=m齿根高hf =1,2m齿顶圆直径% =di +2fii = di 十打2" *齿根园宜轻rd=di- 2Am町t 爲-2,4用yr di|0P = ?|C匸二 0 2wt1Ct也=0-+ 渲 J表7-2蜗杆传动何尺寸动的失效形式、材料和精度.3.1蜗杆传动的失效形式及设计准则1、失效形式疲劳点蚀、胶合、磨损及轮齿折断。V） 加 1W1V =间相对滑动速度vs ：=；'2： T （ 7.3）及散热

9、不良时，闭式传动易岀现胶合，但由于蜗轮的材料通常合时，蜗轮表面金属粘到蜗杆的螺旋面上，使、。蜗轮轮齿的磨损严重，尤其在开式传动和润滑油不清洁的闭式传动中。2、计算准则式蜗轮传动，通常按齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数z2大于90时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。蜗轮常用材料及热处理和蜗杆材料要有一定的强度，还要有良好的减摩性、耐摩性和抗胶合能力。蜗杆传动常用青铜（低速时用铸铁）做蜗轮齿圈，与淬硬并磨制的钢制蜗杆相1、蜗杆材料及热处理一般不重要的蜗杆用 45钢调质处理；高速

10、、重载但载荷平稳时用碳钢、合金钢，表面淬火处理；高速、重载且载荷变化大时，可采用合金钢渗碳淬火处理。H料热处珅«! «宙训絶糙复a, ;Fm' i用報件,15CrMr>t 20CrSOCrMnTior JL_膚速亜壷.既商变化丸45. 40Cr42S：Mn. 40CrNi45-55HRC1I. 6-0.4 .高盘审盖轻荷穂龙45, 40,fl K<27OHBS 1表7-3蜗杆材料及热处理2、蜗轮材料及许用应力摩性、耐磨性好，抗胶合能力强，但价格高，用于相对滑动速度vsw25m/s的高速重要蜗杆传动中;冲击而且价格便宜，但抗胶合能力和耐磨性不如锡青铜，一般

11、用于vs <10m/s的蜗杆传动中；s的低速、轻载、不重要的蜗杆传动中。表7-3锡青铜蜗轮的许用应力i 辭方奁1心M氏SftltiBW 度受撮状抚<35OHBS>5HRC» «12180200魁3220022040ZCuSrnSP 出 2n$砂樓<10HC1253324金*輪<1215029表7-4铝铁青铜及铸铁蜗轮的许用应力SWF捕料门甘/MPa方法心/MPii滞动連度 s",L受轰狀？t(U1234厂gjftMZCuAlloFd详火飙250却210l恥16090HT150HT200130LH&025-30HT1509070

12、40-4835传动的精度等级B 10089 - 88对普通圆柱蜗杆传动规定了112个精度等级级依次降低,2级为最低，69级精度应用最多，6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构，蜗轮圆周速度 v2 >5m/s, 7级精度用于中等精度的运输 /s, 8级精度一般用于一般的动力传动中，蜗轮圆周速度v2 v3m/s, 9级精度一般用于不重要的低速传动机构或手动机构，蜗轮圆周速度v2< 1.5m/s。动的强度计算.4.1蜗杆传动的受力分析力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解岀径向载荷 Fr、周向载荷Ft、轴向下关系:27rd2图7-8蜗杆传动的受力分析传动的强

13、度计算、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 触疲劳强度的校核公式为：KT2 cos/%蜗杆对青铜或铸铁蜗轮（齿圈）配对 度的设计公式为：用 > KT2 cos(480(7.5)、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算e 二i- < e 核公式为：（7.6）设计公式为:(7.7)动的效率、润滑和热平衡计算.5.1蜗杆传动的效率轮齿啮合齿面间摩擦损失的效率；考虑油的搅动和飞溅损耗时的效率；考虑轴承摩擦损失时的效率；大的因素，可由下式确定：tan 1=址丁（7.9）程角；jv当量摩擦角。fl I严厂（7.10）关系为：11240.65 0.75 0.750.82 0.820.92V 0.5z仁1、2 时 n =

14、0.600.70传动的润滑润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。润滑油：润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。润滑 载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控制一定的油压。润滑油量：润滑油量的选择既要考虑充分的润滑，又不致产生过大的搅油损耗。对于下置蜗杆或侧置蜗杆传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；当蜗杆上 传动的热平衡计算传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大的热量。如果产生的热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将过高，就会破坏润滑状态，从而导 因摩擦功耗产生的热量为：一（7.1

15、1 ）冷却从箱壁散去的热量为：一一 （ 7.12 ）面的散热系数，自然通风良好时：K =（1417.5）W/（m2? °C）;在没有循环空气流动的场所：K =（8.710.5）W/（m2? °C）；的可散热面积（m2） ； A=A1+0.5A2,A1指箱体外壁与空气接触而内壁能被油飞溅到的箱壳面积，A2指箱体的散热片面积。油的工作温度（C） ；t2 环境温度（C），一般取 20 C 热平衡验算，一般t1 W90C 度1超过了 t1,则首先考虑在不增大箱体尺寸的前提下，设法增加散热面积。如不能满足要求可用下列强制措施解决。型竺血务KA1）在蜗杆轴端装设风扇；2）采用循环压力喷油冷却；3）在箱体油池内装蛇形官。蜗轮的