机械设计基础课件：第12章 蜗杆传动

1、12蜗杆传动12.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何计算12.1 蜗杆传动的特点和类型12.3 圆柱蜗杆传动的失效形式、材料和结构12.6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算12.4 圆柱蜗杆传动的受力分析12.5 圆柱蜗杆传动的强度计算df1d0b1dda1二级蜗杆蜗轮减速器12.1 蜗杆传动的特点和类型续表12.1F1 蜗杆传动的类型按蜗杆形状分类型简图特点及应用圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 蜗杆齿廓为内凹弧形，蜗轮齿廓为凸弧形。其综合曲率半径较大，承载能力高，较普通圆柱蜗杆传动高50150。广泛应用到冶金、矿山、化工、建筑起重等机械设备中 环面蜗杆传动 同时啮合的齿对数多

2、，由于齿的接触线与相对运动方向处处几乎垂直，齿面间形成动压油膜条件好，承载能力高于普通圆柱蜗杆传动约1.54倍。制造和安装较复杂，对精度要求高 锥蜗杆传动 同时啮合的齿对数多，重合度大。传动比大，一般为10360。承载能力和效率较高。侧隙可调整，机构紧凑。制造安装简单方便。但传动既有非对称性，正反转受力、承载能力和效率均不相同类型简图特点及应用圆柱蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向齿廓为直线。加工时，车刀切削平面通过蜗杆轴线。一般用于低速、轻载或不重要的传动法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)端面齿廓为渐开线。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切，可在专用机床上磨

3、削，易保证加工精度。一般用于蜗杆头数较多、转速较高且精度要求较高的传动渐开线蜗杆(ZI蜗杆)端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线。可用砂轮磨削，常用于多头、精密的传动 表12.1F1 蜗杆传动的类型圆柱蜗杆按螺旋面的形状分 (1) 阿基米德蜗杆12.1 蜗杆传动的特点和类型IIn-nI-Inn2图12.1F1 圆柱蜗杆的齿面形式(a) 右旋蜗杆阿基米德螺旋线12.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸图12.4圆柱蜗杆传动的主要参数(a)(b)一、圆柱蜗杆传动的主要参数过蜗杆的轴线又垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在中间平面内，蜗杆的轴向模数为ma1、蜗轮的端面模数为mt2；蜗杆的轴向压力角为

4、a1、蜗轮的端面压力角为t2 。(1) 模数m 与压力角图12.4圆柱蜗杆传动的主要参数(a)(b)(2) 蜗轮蜗杆的正确啮合条件 在中间平面内，模数ma1与mt2 相等；压力角a1与t2 相等；蜗轮与蜗杆的螺旋方向相同，蜗杆分度圆上的导程角与蜗轮分度圆上的螺旋角相同。图12.4圆柱蜗杆传动的主要参数 当蜗杆n1转时，将在轴向推进n1z1p 的距离；该距离对应蜗轮转过的弧长n2z2p 。为此得传动比 i为 (a)(b)(3) 传动比 i 根据螺旋线的旋向，将蜗杆分为左旋与右旋。一般多采用右旋蜗杆。蜗杆分度圆柱上的导程角1与蜗杆的直径系数q分别为 (4) 蜗杆的直径系数由于蜗杆的齿数 z1 较少

5、，z1 通常取1，2，4，蜗轮的齿数 z2 通常取2880，所以，蜗杆与蜗轮传动的传动比 i1/2z2/ z1 较大，通常在2880之内。 q 被规定为若干个值，取值范围为818。蜗杆的分度圆直径 d1与模数m又被规定为若干组数值（GB/T10085-1988），由强度计算确定选择哪一组。 定义 为蜗杆的直径系数，用 q 表示。(5) 齿面间的相对滑动速度d1V1V2VSn11蜗杆传动的标准中心距 a 为 蜗杆导程角 tan = Z1 m / d1蜗轮螺旋角 = 齿 顶 高 ha1 = h*am ha2 = h*a m齿 根 高 hf1 = (h*a+c*) m hf2 = (h*a+c*)

6、m全 齿 高 h = ha+hf = (2h*a+c*) m h*1c*0.2 分度圆直径 d1 = m q1 d2 = m Z2齿顶圆直径 da1 = d1+2ha1 da2 = d2+2ha2齿根圆直径 df1 = d12hf1 df2 = d2 2hf2中 心 距 a= (d1 + d2) /2 = m(q + z2) /2 12.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算表12.3F01 蜗轮材料及其基本许用应力H 和F (N/mm2) ZCuAl10Fe3砂模金属模10180200490540见表12.3F0282906480ZCuAl10Fe3Mn2砂模金属模10-490540-100-9

7、0ZCuZn38Mn2Pb2砂模金属模10-24534562-56-HTl50砂模2-1504025HT200砂模25-2004830HT250砂模25-2505635一、圆柱蜗杆传动的失效形式及材料选择12.3 圆柱蜗杆传动的失效形式、材料和结构 表12.3F02 无锡青铜、黄铜及铸铁的基本许用接触应力H (N/mm2) 材 料滑动速度Vs (ms)蜗 轮蜗 杆0.5 0.5123468ZCuAl10Fe3，ZCuAl10Fe3Mn2ZCuZn38Mn2Pb2HT200, HTl50(HB=120150) HTl50(HB=120150)钢经淬火钢经淬火渗碳钢调质或淬火钢-160140250

8、215130110230200115902101809070180150-160135-12095-9075-蜗杆一般用碳钢或合金钢制成，常用20Cr 、12CrNi3A 、20CrMnTi、45、40Cr、35SiMn 。二、蜗杆和蜗轮的结构df1d0b1dda1D0d0cLCn1CnCn10Rf2dd3L1abd5d2da2de2d4xyb22图12.8蜗杆与蜗轮的结构ac130fdf1d0b1dda140图12.8蜗杆与蜗轮的结构Ft1、 Ft1、 Ft1、 Ft1与T1、T2的关系分别为蜗轮的材料相对较弱，仅计算蜗轮的H 与F，将蜗轮视为斜齿轮，将式（11.8）、将式（11.10）作为

9、计算H 与F 的基础。12.4 圆柱蜗杆传动的受力分析12.5 圆柱蜗杆传动的强度计算12.5 圆柱蜗杆传动的强度计算(1) 蜗轮齿面接触疲劳强度计算(2) 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算12.5 圆柱蜗杆传动的强度计算(3) 蜗杆的刚度计算12.5 圆柱蜗杆传动的强度计算图12 .10蜗杆传动中蜗杆的受力分析在Ft1、Fr1的作用下，蜗杆的弯曲变形计算与刚度校核分别为df1d0dn1n2F21aF21rF21tb1l12.6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率包含啮合摩擦效率1、支承轴承的机械效率2、蜗轮搅动润滑油的效率3。12.6.1 蜗杆传动的效率啮合摩擦效率1为与齿面相对滑动速度VS相关，见表12.7。VS为d1V1V2VSn1112.6.2 蜗杆传动的润滑表12. 9 蜗杆传动润滑方式的选择 相对滑动速度VS (m/s)润滑方式说明510浸油或喷油润滑10压力喷油润滑（1）喷油压力根据相对滑动速度而定相对滑动速度VS （m/s）1