机械设计课件

1、第第12章章 蜗杆传动蜗杆传动12-1 蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动的特点和类型一、蜗杆传动的组成一、蜗杆传动的组成组成组成：蜗杆和蜗轮：蜗杆和蜗轮二、蜗杆传动的应用二、蜗杆传动的应用 用于传递交错轴之间的回转运动和动力，通常交角为用于传递交错轴之间的回转运动和动力，通常交角为90，广泛应用于各种机器和仪器之中。，广泛应用于各种机器和仪器之中。三、特点三、特点优点：优点：传动比大、结传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪构紧凑、传动平稳、噪声小；声小；缺点：缺点：传动效率低、传动效率低、成本高。成本高。四、分类四、分类1.按蜗杆形状分：按蜗杆形状分：圆柱蜗杆圆柱蜗杆、圆弧面蜗杆圆弧面蜗杆、圆锥面蜗杆

2、圆锥面蜗杆；2.按蜗杆按蜗杆旋向旋向分：分：左旋、右旋。左旋、右旋。五、普通蜗杆传动蜗杆和蜗轮的形成五、普通蜗杆传动蜗杆和蜗轮的形成1.蜗杆的加工蜗杆的加工： 刀具顶面通过蜗杆轴线（普通蜗杆）；刀具顶面通过蜗杆轴线（普通蜗杆）； 刀具顶面不通过蜗杆轴线（渐开线蜗杆，适于成批生产）。刀具顶面不通过蜗杆轴线（渐开线蜗杆，适于成批生产）。2.蜗轮的加工蜗轮的加工： 与加工斜齿轮相似，仿形法、范成法。与加工斜齿轮相似，仿形法、范成法。六、精度选择六、精度选择v7.5m/s，7级级；v3m/s，8级级；v1.5m/s，9级级；12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、

3、蜗杆传动的主要参数一、蜗杆传动的主要参数1、模数、模数m和压力角和压力角主平面：主平面：通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面（中间平面）。通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面（中间平面）。正确啮合条件：正确啮合条件：蜗杆轴向压力角蜗杆轴向压力角a1蜗轮端面压力角蜗轮端面压力角t2蜗杆轴向模数蜗杆轴向模数ma1蜗轮端面模数蜗轮端面模数mt2ma1=mt2a1=t2见表见表12-1标准值标准值20蜗杆分度圆柱（中圆柱）蜗杆分度圆柱（中圆柱）d1见表见表12-1蜗杆分度圆导程角蜗杆分度圆导程角蜗轮分度圆螺旋角蜗轮分度圆螺旋角=2、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z2蜗杆头数蜗杆头数

4、z1，蜗轮齿数蜗轮齿数z2传动比传动比i：1221zznni蜗杆头数蜗杆头数z1的选择：的选择：1）z1小，传动比小，传动比i大；大；2）z1大，效率大，效率高；高；3）自锁性要求：）自锁性要求：z1=1；4）制造角度：）制造角度：z14，最多不超过，最多不超过6；) tan(tan传动传动加工制造加工制造效率等效率等蜗轮齿数蜗轮齿数z2的选择：的选择：1）z2大，大，d2大，蜗杆太长容易变形，降低蜗杆刚度；大，蜗杆太长容易变形，降低蜗杆刚度；2）不发生根切，）不发生根切， z2 26；3） z1、 z2 互为质数，有利于磨损的调整。互为质数，有利于磨损的调整。3、蜗杆直径系数、蜗杆直径系数q

5、和导程角和导程角蜗杆轴向齿距蜗杆轴向齿距pxqzdmzdpzx11111tanmdq1蜗杆直径系数蜗杆直径系数增大，增大，q减小，减小，蜗杆刚度减小蜗杆刚度减小4、齿面间相对滑动速度、齿面间相对滑动速度vsd1d22v1v2vs蜗轮转向的判定：蜗轮转向的判定：左右手螺旋定则左右手螺旋定则cos12221vvvvs5、中心距、中心距a)(21)(21221zqmdda1dZpxp1二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸参见表参见表12-312-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的失效形式、材料和结构一一、蜗杆传动的失效形式及设计准则、蜗杆传动的失效形式及设计准则1、主要失效

6、形式、主要失效形式胶合胶合、点蚀点蚀、磨损磨损、轮齿折断、轮齿折断2、设计准则、设计准则A A、闭式蜗杆传动、闭式蜗杆传动 按齿面接触强度设计，齿根弯曲强度校核。按齿面接触强度设计，齿根弯曲强度校核。B B、开式蜗杆传动、开式蜗杆传动 按弯曲疲劳强度进行设计。按弯曲疲劳强度进行设计。二、材料选择二、材料选择材料要求：材料要求：足够的强度、耐磨性及抗胶合性。足够的强度、耐磨性及抗胶合性。载荷载荷蜗杆材料蜗杆材料蜗轮材料蜗轮材料高速高速重载重载低碳合金钢渗碳淬火：低碳合金钢渗碳淬火：20Cr、20CrMnTi铸锡青铜：铸锡青铜：ZCuSn10P1ZCuSn5Pb5Zn5中速中速中载中载中碳合金钢表

7、面淬火：中碳合金钢表面淬火：40Cr、42SiMn、45铸铝青铜：铸铝青铜：ZCuAl10Fe3低速低速轻载轻载中碳钢调质：中碳钢调质：40、45铸铁：铸铁：HT150、HT200三、蜗杆和蜗轮的结构三、蜗杆和蜗轮的结构1、蜗杆结构、蜗杆结构蜗杆：与轴一体，制成蜗杆轴蜗杆：与轴一体，制成蜗杆轴b140b1d1df1da12、蜗轮结构、蜗轮结构轮齿部分轮齿部分青铜青铜 轮毂部分轮毂部分钢钢 齿齿圈圈式式 螺螺栓栓连连接接式式 整整体体式式 拼拼铸铸式式 Cde20.4m0.4mCC0.4mCde2Cde20.4m0.4mCC0.4mCde2Cde20.4m0.4mCC0.4mCde2Cde20.

8、4m0.4mCC0.4mCde212-4 圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析21112atFdTF12222atFdTFtan221trrFFFnanFFcoscos1iTT12Fr2Fr1蜗杆传动的转向及受力分析蜗杆传动的转向及受力分析n1n1n2n2Fa1Ft2Fa2Ft1Fr2Fr1Ft1Fa2Ft2Fa112-5 圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的强度计算一、蜗轮齿面接触疲劳强度计算一、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 MPaH32AEHaTkzzmm32HE2AzzTka校核公式：校核公式：设计公式：设计公式：875. 0168. 0ad 21

9、2zdam注注：按表按表12-1选定标准模数选定标准模数二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 MPacos53. 1FFa2212AFYmddTk校核公式：校核公式：设计公式：设计公式：Fa2F22A12cos53. 1YzTkdm按表按表12-1决定主要尺寸决定主要尺寸12-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率一、蜗杆传动的效率1 1、功率损耗：、功率损耗： 啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗2 2、效率：、效率： 321) tan(tan1cos100060cos111ndv

10、vs) tan(tan)97. 095. 0( 321二、蜗杆传动的润滑二、蜗杆传动的润滑蜗杆传动润滑油的粘度和润滑方式见表蜗杆传动润滑油的粘度和润滑方式见表12-9三、蜗杆传动的热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算 热平衡条件：热平衡条件：单位时间内的发热量单位时间内的发热量1等于同时间内的等于同时间内的散热量散热量2。摩擦功率损耗：摩擦功率损耗：)1 (1f PP发热量发热量1 ：)1 (100011P散热量散热量2 ：)(0t2ttA1 = 2 APttt10)1 (1000或：或： )1 (1000t1tAPt温差超过允许值，采取以下措施：温差超过允许值，采取以下措施：1、增加散热面积、增加散热