机械设计基础第12章蜗杆传动(1)

1、第 25次课授课计划 机械设计基础 课程 环境本071-2 班级 09年 11月23日 章节名称第12章 蜗杆传动12-1 蜗杆传动的特点和类型12-2 蜗杆传动的主要参数12-4 蜗杆传动的受力分析教学内容1、蜗杆传动的特点和分类；2、蜗杆传动的主要参数；3、蜗杆传动的几何尺寸； 4、蜗杆传动的受力分析；教学目的与 要 求1.熟练掌握蜗杆传动的受力分析 重 点1. 蜗杆传动的受力分析 难 点1. 蜗杆传动的受力分析 作 业教学手段多媒体参考资料机械设计基础知识要点及习题解析 122 蜗杆传动的主要参数蜗杆传动的主要参数 123 蜗杆传动的失效、材料、结构蜗杆传动的失效、材料、结构 124 蜗

2、杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析第12章 蜗杆传动设计121 蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动的特点和类型 125 圆弧园柱蜗杆传动的设计圆弧园柱蜗杆传动的设计 126 蜗杆传动的效率、润滑、热平蜗杆传动的效率、润滑、热平衡衡蜗杆传动概述12-1 蜗杆传动特点和类型一、蜗杆的形成蜗杆蜗轮 螺旋角： 1导程角：=90-1 1、b斜齿轮 蜗杆b1斜齿轮斜齿轮1蜗杆蜗杆 蜗杆机构实质上是相错轴斜齿轮机构的变形。 为了改善啮合情况，用与蜗杆的参数和尺寸相同的滚刀，按范成原理切制蜗轮。这样加工，蜗杆蜗轮啮合时为线接触。同时将蜗轮的母线做成弧形，部分地包住蜗杆，以增加接触线的长度。点接触线接触蜗杆蜗轮传动二

3、、蜗杆的类型圆柱蜗杆环面蜗杆 普通圆柱蜗杆（按刀具位置不同）阿基米德蜗杆延伸渐开线（法向直廓）蜗杆渐开线蜗杆圆锥蜗杆2nnnn阿基米德螺线阿基米德蜗杆(ZA)加工：刀刃与蜗杆轴线共面特点：端面-阿基米德螺线轴面-直线延伸渐开线蜗杆(ZI)nnnn延伸渐开线 加工：刀具平面垂直于螺线2法面-直线特点：端面-延伸渐开线渐开线基圆渐开线蜗杆(ZI)加工：刀刃与蜗杆的基圆柱相切特点：端面-渐开线 后两种蜗杆的加工，刀具安装较困难，生产率低，故常用阿基米德蜗杆。12-2 蜗杆传动主要参数一、阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件主平面（中间平面）：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。主平面正确啮合条件2121t

4、atammm且旋向相同）( 2在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。=11. 蜗杆头数z1、蜗轮齿数z21d1dl螺旋线的条数，称为蜗杆的头数Z1（取Z1=1-4）。头数过多不易加工；蜗杆过长，蜗杆刚度；Z1取小些，自锁好； Z1取大些，效率高。二、蜗杆传动的主要参数（标准参数取在主平面）蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的推荐值传动比i 713 1427 2840 40蜗杆头数z1 4 2 2、1 1蜗轮齿数z2 2852 2854 2880 40Z2=iZ1 ；为保证传动平稳，Z226；一般Z2不宜大于80：Z2结构尺寸，蜗杆刚度。2、压力角203、模数与齿轮不同，见表6-1。第一系

5、列1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40第二系列1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14蜗杆模数m值 GB10085-1988mzpzpxz111导程1d1dzpxpxp11111tan :dmzdmzdpz导程角但制造困难自锁性好5、蜗杆中圆（分度圆）直径d1与蜗杆直径系数q11tandmztan11mzd 为了限制滚刀数量，对同一种模数的蜗杆，规定了14个标准的中圆直径。中圆直径d1与模数m的比值称为蜗杆直径系数q。mdq1mqd 1蜗杆直径系数和标准模数对应

6、值见表6-1。qzdmz111tan直径数太多 加工相配蜗轮的刀具数蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 （ mm）m11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90摘自GB10085-88，括号中的数字尽可能不采用。三、几何尺寸计算 （与齿轮基本相同，自学）。)(2)(21 221zqmdda中心距：四、传动比12121221221

7、12tantan/tanddddmdmdqzzzi五、蜗轮的转向：12左右手法：左旋左手，右旋右手，四指转向 1，拇指反向；即为v2。2v例：试判断蜗轮或蜗杆的转（旋）向。五、啮合特点传动比大（一般i12=10100)，结构紧凑；连续啮合且为线接触，传动平稳，噪声小；蜗轮主动时自锁，常用于起重机械；，当v齿面滑动速度大，易发热、胶合、磨损，故蜗轮常用耐磨材料（青铜）制造，成本较高；效率低；%7570211，z%50自锁蜗杆，轴向力较大。一、蜗杆传动的失效形式及材料选择一、蜗杆传动的失效形式及材料选择主要失效形式：主要失效形式： 胶合、点蚀、磨损。胶合、点蚀、磨损。材料蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐

8、磨性、抗胶合。蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。材料牌号选择：高速重载蜗杆：高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi(20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火渗碳淬火5662HRC) ) 或或 40Cr 42SiMn 45 (40Cr 42SiMn 45 (表面淬火表面淬火4555HRC) )一般蜗杆：一般蜗杆：40 45 40 45 钢调质处理钢调质处理( (硬度为硬度为220220250HBS) )蜗轮材料：蜗轮材料： v vS S 12 m/s 12 m/s时时 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1锡

9、青铜制造。锡青铜制造。v vS S 12 m/s 12 m/s时时 ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜锡青铜v vS S 6 m/s 6 m/s时时 ZCuAl10Fe3 ZCuAl10Fe3铝青铜。铝青铜。v vS S 2 m/s 28 时，效率时，效率增加很少。增加很少。当当 时，蜗杆具有自锁性，但效率时，蜗杆具有自锁性，但效率很低。很低。=（0.950.97）tg(tg(+ )+ )tgtg 分析：分析：闭式传动：闭式传动：z1=1 =0.700.75z1=2 =0.750.82z1=4 =0.870.92z1=1、2 =0.600.70开式传动：开式传动：12-6

10、 12-6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算二、二、蜗杆传动的润滑蜗杆传动的润滑若润滑不良，若润滑不良，效率效率显著降低显著降低 早期胶合或磨损早期胶合或磨损润滑对蜗杆传动而言，至关重要。润滑对蜗杆传动而言，至关重要。润滑油粘度的选择：润滑油粘度的选择：表表11-5 齿轮传动齿轮传动润滑油润滑油粘度荐用值粘度荐用值塑料、铸塑料、铸铁、青铜铁、青铜齿轮材料齿轮材料 强度极限强度极限圆周速度圆周速度 v (m/s)运动粘度运动粘度 v/cSt（40 ）渗碳或表渗碳或表面淬火钢面淬火钢钢钢350512.5 12.5 25252.5512.50.51 1015 m/s

11、1015 m/s时，采用压力喷油润滑。时，采用压力喷油润滑。当当v v1 1 4 m/s 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。时，采用蜗杆在上的结构。12-6 12-6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差：对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差： t =i iA A1000P1000P1 1(1-)tg(1-)tg tt=( t-tt=( t-t0 0 )-)-温度差；温度差；P P1 1-蜗杆传递的功率；蜗杆传递的功率； i i-表面散热系数；一般取：表面散热系数；一般取： i i=1017 W/(m=1017 W/(m2 2 ) )A-A-散热面积散热面积, m, m2 2, , 指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%50%计算。计算。12-6 12-6 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t-t-温差许用值，一般取：温差许用值，一般取： t=6070 t=6070 要求油温：要求油温： t = tt = t0 0