蜗轮蜗杆设计计算学习教案

1、会计学1蜗轮蜗杆设计蜗轮蜗杆设计(shj)计算计算第一页，共39页。二、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的类型(lixng)1、按蜗杆形状分、按蜗杆形状分环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱圆柱(yunzh)蜗蜗杆传动杆传动第2页/共39页第二页，共39页。2、根据齿面形状、根据齿面形状(xngzhun)不同分为：不同分为： 普通普通(ptng)蜗杆传动蜗杆传动 圆弧圆柱蜗圆弧圆柱蜗杆传动杆传动 第3页/共39页第三页，共39页。3、阿基米德、阿基米德( j m d)蜗杆蜗杆在轴剖面：直线在轴剖面：直线(zhxin)齿廓齿廓 法剖面：凸曲线法剖面：凸曲线垂直轴剖面：阿基米德螺线垂直轴剖面

2、：阿基米德螺线车削加工，不能磨削，精度低。车削加工，不能磨削，精度低。第4页/共39页第四页，共39页。9.2 普通普通(ptng)圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算算中间平面上的参数作为中间平面上的参数作为(zuwi)设计基准设计基准一、普通圆柱一、普通圆柱(yunzh)蜗杆传动的主要参数及其蜗杆传动的主要参数及其选择选择1 、蜗杆传动的正确啮合条件及模数、蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和压力角和压力角 22121tatammm旋向相同旋向相同第5页/共39页第五页，共39页。2 、蜗杆分度圆直径、蜗杆分度圆直径(zhjng)d1和导程角和导程角为了限制为

3、了限制(xinzh)蜗蜗轮滚刀的数目并便于轮滚刀的数目并便于滚刀的标准化，因此滚刀的标准化，因此对每一标准模数规定对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分了一定数量的蜗杆分度圆直径度圆直径d1（表（表9-1）11111/tandmZdPZa导程角：导程角：第6页/共39页第六页，共39页。普通普通(ptng)蜗杆传动的蜗杆传动的m与与d1搭配值搭配值 （表（表9-1）第7页/共39页第七页，共39页。3 、传动比、传动比i、蜗杆头数蜗杆头数Z1和蜗轮齿数和蜗轮齿数Z21221ZZnni蜗杆头数蜗杆头数Z1通常通常(tngchng)取为：取为：1，2，3，4，或，或6Z2=iZ1，一般，一般(ybn

4、)取取Z2=28804 、传动、传动(chundng)中心距中心距a和变位系数和变位系数x2标准中心距标准中心距)(2121dda变位蜗杆传动（只对蜗轮变位）变位蜗杆传动（只对蜗轮变位）第8页/共39页第八页，共39页。（1） 变位前后，蜗轮的齿数不变变位前后，蜗轮的齿数不变: Z2 = Z2 而传动中心而传动中心(zhngxn)距改变距改变: a amaaxmxmzdxmaa21221一般一般(ybn)取取 x 1 按变位按变位(bin wi)后的尺寸加工、安装后的尺寸加工、安装第9页/共39页第九页，共39页。（2）变位前后，传动）变位前后，传动(chundng)中心距不变中心距不变 a

5、=a蜗轮的齿数变化蜗轮的齿数变化: Z2 Z2212121221mzdamxmzda222222zzxxzz一般一般(ybn)取取 x 1 第10页/共39页第十页，共39页。5 相对相对(xingdu)滑动速度滑动速度S221211 1cos60 1000cossd nm/s式中：式中：d1-蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径(zhjng)，mmn1-蜗杆的转速，蜗杆的转速，r/min-蜗杆分度圆上的导程角蜗杆分度圆上的导程角, 度度第11页/共39页第十一页，共39页。二、蜗杆传动的几何二、蜗杆传动的几何(j h)尺寸计尺寸计算算第12页/共39页第十二页，共39页。第13页/共39页第十三页，

6、共39页。9.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料材料(cilio)选择选择一、蜗杆传动的失效形式一、蜗杆传动的失效形式(xngsh)和设和设计准则计准则失效形式：主要失效形式：主要(zhyo)是齿面胶合、点蚀和磨是齿面胶合、点蚀和磨损，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。损，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。设计准则：设计准则：通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条件计算通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力。蜗杆传动的承载能力。在选择许用应力时，要适当考虑胶合和磨损失效因素在选择许用应力时，要适当考虑胶合和磨损失效因素的影响。的影响。对闭式传动要进行热平衡

7、计算，必要时对蜗杆强度对闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆强度和刚度进行计算。和刚度进行计算。第14页/共39页第十四页，共39页。二、蜗杆和蜗轮的常用二、蜗杆和蜗轮的常用(chn yn)材料材料对蜗杆和蜗轮材料的要求：不仅对蜗杆和蜗轮材料的要求：不仅(bjn)要求具有要求具有足够的强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、足够的强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨性和跑和性能。耐磨性和跑和性能。蜗杆材料蜗杆材料(cilio)：一般用碳素钢或合金钢制成：一般用碳素钢或合金钢制成蜗轮材料：蜗轮材料：一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁第15页/共39

8、页第十五页，共39页。9.4 普通普通(ptng)圆柱蜗杆传动的承载能力圆柱蜗杆传动的承载能力计算计算一、蜗杆传动的受力分析一、蜗杆传动的受力分析(fnx)和计算载和计算载荷荷1 受力分析受力分析(fnx)第16页/共39页第十六页，共39页。tan2212122121121arratatFFFdTFFdTFF而法向力而法向力nanFFcoscos/1取取11aaFF，coscosn则有则有coscos2cos221dTacoaFFanN第17页/共39页第十七页，共39页。式中：式中：T1、T2分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，N.mm,T2=iT1，N.mm, 传动传

9、动(chundng)效率，效率，i 传动传动(chundng)比比d1 、 d2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径, mm 压力压力(yl)角，角， =20 蜗杆分度圆柱上的导程角，度蜗杆分度圆柱上的导程角，度第18页/共39页第十八页，共39页。力的方向：力的方向：确定圆周确定圆周(yunzhu)力力Ft及径向力及径向力Fr的方向的方法同的方向的方法同外啮合圆柱齿轮传动，而轴向力外啮合圆柱齿轮传动，而轴向力Fa的方向则可根据相的方向则可根据相应的圆周应的圆周(yunzhu)力力Ft的方向来判定，即的方向来判定，即Fa1与与 Ft2方向相反，方向相反， Ft1与与 Fa2

10、的方向相反。的方向相反。也可按照主动件左右手定则来判断。也可按照主动件左右手定则来判断。第19页/共39页第十九页，共39页。力的方向判断力的方向判断(pndun)例题例题第20页/共39页第二十页，共39页。2 蜗杆传动的计算蜗杆传动的计算(j sun)载荷载荷计算载荷计算载荷(zi h)=K*名义名义载荷载荷(zi h)KKKKA式中式中KA工作情况工作情况(qngkung)系数系数 K动载荷系数动载荷系数 K齿向载荷分布系数齿向载荷分布系数第21页/共39页第二十一页，共39页。二、蜗轮齿面接触二、蜗轮齿面接触(jich)疲劳强度计疲劳强度计算算校核校核(xio h)公式为：公式为：HE

11、EHZdmKTZddKTZ99221222212设计设计(shj)公式为：公式为：22212)(9HEZZKTdmMPamm3第22页/共39页第二十二页，共39页。ZE弹性系数，对于青铜弹性系数，对于青铜(qngtng)或或 铸铁蜗轮与铸铁蜗轮与钢制蜗杆钢制蜗杆 配对时，取配对时，取MPaZE160H蜗轮材料蜗轮材料(cilio)的许用接触应力，的许用接触应力，MPa式中：式中：0HHNHK式中：式中：0H应力循环应力循环(xnhun)次数次数N=107时，蜗轮材料时，蜗轮材料的基本许用接触应力，的基本许用接触应力，MPaHNK寿命系数寿命系数第23页/共39页第二十三页，共39页。第24页

12、/共39页第二十四页，共39页。9.5 蜗杆传动的效率蜗杆传动的效率(xio l)、润滑和热平衡、润滑和热平衡计算计算一、蜗杆传动的效率一、蜗杆传动的效率(xio l)321式中：式中：1啮合啮合(nih)效率效率)tan(tan1 2 3分别为轴承效率和搅油效率分别为轴承效率和搅油效率 一般取一般取 2 3=0.950.96第25页/共39页第二十五页，共39页。蜗杆传动的总效率蜗杆传动的总效率(xio l)tan(tan)96. 095. 0(第26页/共39页第二十六页，共39页。二、蜗杆传动的润滑二、蜗杆传动的润滑(rnhu)润滑的目的：防止润滑的目的：防止(fngzh)胶合和磨损、提

13、高效率胶合和磨损、提高效率开式：定期开式：定期(dngq)涂润滑脂涂润滑脂闭式：浸油或喷油闭式：浸油或喷油第27页/共39页第二十七页，共39页。三、蜗杆传动的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算(j sun)单位时间内由摩擦损耗的功单位时间内由摩擦损耗的功率率(gngl)产生的热量为产生的热量为)1 (100011PHW式中：式中：P1蜗杆传动的功率蜗杆传动的功率(gngl)，KW 蜗杆传动的总效率蜗杆传动的总效率第28页/共39页第二十八页，共39页。单位时间单位时间(shjin)由箱体外壁散发到空气中的热量为由箱体外壁散发到空气中的热量为)(02ttAKHsW式中式中 Ks散热系数散热系数

14、 A散热面积散热面积 t达到平衡时，箱体内的达到平衡时，箱体内的 油温，油温，t在在800以内以内 t0周围空气周围空气(kngq)温度，温度， t0=200第29页/共39页第二十九页，共39页。根据热平衡条件根据热平衡条件(tiojin)H1=H2可求得既定工作可求得既定工作条件条件(tiojin)下的油温下的油温AKPtts)1 (100010在既定工作条件下，保持正常在既定工作条件下，保持正常(zhngchng)油温油温所需要的散热面积所需要的散热面积)()1 (100001ttKPAs2mC一般一般(ybn)应使应使t在在80以下以下第30页/共39页第三十页，共39页。若若t80或

15、有效的散热面积不足或有效的散热面积不足(bz)时时,则必须则必须采取措施采取措施,以提高以提高(t go)其散热能力其散热能力常用措施常用措施:1 、合理设计箱体结构、合理设计箱体结构(jigu),铸出或焊上散热片铸出或焊上散热片,以增大散热以增大散热面积面积2 、在蜗轮轴上装置风扇、在蜗轮轴上装置风扇,进行人工通风进行人工通风,以提高散以提高散热系数热系数第31页/共39页第三十一页，共39页。3 、在箱体油池内装设、在箱体油池内装设(zhun sh)蛇形冷却蛇形冷却水管水管4 、采用压力喷油循、采用压力喷油循环环(xnhun)润滑润滑第32页/共39页第三十二页，共39页。9.6 蜗杆和蜗轮的结构蜗杆和蜗轮的结构(jigu)一一 蜗杆的结构蜗杆的结构(jigu)车削车削(ch xu)：有退刀槽，：有退刀槽，第33页/共39页第三十三页，共39页。二、蜗轮的结构二、蜗轮的结构(jigu) 蜗轮可制成整体式或装配式蜗轮可制成整体式或装配式1 整体式整体式第34页/共39页第三十四页