机设学习课件机械设计7蜗杆

1、第七章 蜗杆传动7.1 概述蜗杆传动图一、蜗杆传动的特点和应用1、特点：单级传动比大;结构紧凑;传动平稳，无噪音;可自锁;传动效率低;成本高。2、应用：机床：数控工作台、分度汽车：转向器冶金：材料运输矿山：开采设备起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯二、蜗杆传动的类型1、按蜗杆形状分环面蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动2、根据齿面形状不同分为： 普通蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 3、阿基米德蜗杆在轴剖面：直线齿廓 法剖面：凸曲线垂直轴剖面：阿基米德螺线车削加工，不能磨削，精度低。蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合7.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算中间平面

2、上的参数作为设计基准一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择1 、蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和压力角旋向相同2 、蜗杆分度圆直径d1和导程角为了限制蜗轮滚刀的数目并便于滚刀的标准化，因此对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1（表7-1） 导程角：普通蜗杆传动的m与d1搭配值 3 、传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2蜗杆头数Z1通常取为：1，2，3，4，或6Z2=iZ1，一般取Z2=28804 、传动中心距a和变位系数x2标准中心距变位蜗杆传动（只对蜗轮变位）目的-凑中心距（1） 变位前后，蜗轮的齿数不变: Z2= Z2 而传动中心距改变: aa 凑中心距一般取 x 1 按变位后的

3、尺寸加工、安装（2）变位前后，传动中心距不变 a=a蜗轮的齿数变化: Z2 Z2 凑传动比一般取 x 1 5 相对滑动速度Sm/s式中：d1-蜗杆分度圆直径，mmn1-蜗杆的转速，r/min-蜗杆分度圆上的导程角, 度二、蜗杆传动的几何尺寸计算7.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择一、蜗杆传动的失效形式和设计准则失效形式：主要是齿面胶合、点蚀和磨损，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。设计准则：闭式-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。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。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。开式-蜗轮轮齿磨损是主

4、要失效形式二、蜗杆和蜗轮的常用材料对蜗杆和蜗轮材料的要求：不仅要求具有足够的强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨性和跑和性能。蜗杆材料：一般用碳素钢或合金钢制成蜗轮材料：一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁7.4 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算一、蜗杆传动的受力分析和计算载荷1 受力分析而法向力式中：T1、T2分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，N.mm,T2=iT1，N.mm, 传动效率，i 传动比d1 、 d2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径, mm压力角， =20蜗杆分度圆柱上的导程角，度力的方向：确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的方法同外啮合圆柱齿轮传动，而轴向力Fa的方向则可根据相应的圆

5、周力Ft的方向来判定，即Fa1与 Ft2方向相反， Ft1与 Fa2的方向相反。也可按照主动件左右手定则来判断。力的方向判断例题2 蜗杆传动的计算载荷计算载荷=K*名义载荷式中KA工作情况系数 K动载荷系数 K齿向载荷分布系数蜗杆传动,可以忽略K, K影响二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 因为蜗杆传动的失效一般发生在蜗轮上，所以只需进行蜗轮轮齿的强度计算。 蜗轮齿杆很少发生弯曲疲劳折断，只有当蜗轮齿数Z280100或开式传动时。才进行弯曲疲劳强度计算。 对闭式蜗杆传动，仅按齿面接触疲劳强度进行设计 阿基米德圆柱蜗杆传动在中间平面上相当于直齿条与斜齿轮相啮合，蜗轮齿面的接触疲劳强度计算与斜齿圆柱齿轮

6、传动相似。 二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 A . 蜗轮轮齿是沿齿宽做成弧形包在蜗杆上，并考虑到重合度和接触线长度的变化，其最小接触线长度为 -接触线长度变化系数,端面重合度a=1.8-2.2 2-蜗轮轮宽角；取平均值，使=0.75，a=2，2=100 二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 B一般取3.527， ,平均则节点处的综合曲率半径为. 二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算校核公式为：设计公式为：MPamm3ZE弹性系数，对于青铜或 铸铁蜗轮与钢制蜗杆 配对时，取蜗轮材料的许用接触应力，MPa式中：式中：应力循环次数N=107时，蜗轮材料的基本许用接触应力，MPa 寿命系数,7.5 蜗杆传动的效率、润滑

7、和热平衡计算一、蜗杆传动的效率式中：1啮合效率2 3分别为轴承效率和搅油效率 一般取2 3=0.950.96蜗杆传动的总效率二、蜗杆传动的润滑润滑的目的：防止胶合和磨损、提高效率开式：定期涂润滑脂闭式：浸油或喷油润滑油选择及其给油方式见表7-11三、蜗杆传动的热平衡计算单位时间内由摩擦损耗的功率产生的热量为W式中：P1蜗杆传动的功率，KW 蜗杆传动的总效率单位时间由箱体外壁散发到空气中的热量为W式中 Ks散热系数 A散热面积 t达到平衡时，箱体内的 油温，t在800以内 t0周围空气温度， t0=200根据热平衡条件H1=H2可求得既定工作条件下的油温在既定工作条件下，保持正常油温所需要的散热面积一般应使t在80以下若t80或有效的散热面积不足时,则必须采取措施,以提高其散热能力常用措施:1 、合理设计箱体结构,铸出或焊上散热片,以增大散热面积2 、在蜗轮轴上装置风扇,进行人工通风,以提高散热系数3 、在箱体油池内装设蛇形冷却