建筑工程类第11章蜗杆传动(课堂讲义)

第11章蜗杆传动§11-1概述(ɡàishù)§11-2蜗杆传动的主要参数和尺寸(chǐcun)§11-3失效形式、设计准则、材料和结构

第十一章蜗杆传动§11-4蜗杆传动受力分析及计算载荷§11-5蜗杆传动的强度计算§11-6蜗杆轴刚度计算§11-7蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算精品资料§11-1概述(ɡàishù)（特点和应用）§11-1概述(ɡàishù)§11-1概述

优点：1.传动比大2．重合度大,传动平稳,噪声低；一.特点和应用结构紧凑；3．易自锁。精品资料§11-1概述（特点(tèdiǎn)和应用）§11-1概述(ɡàishù)

缺点：vs大，效率低，易磨损。v2v1v1v2vsγ精品资料§11-1概述(ɡàishù)（类型）§11-1概述(ɡàishù)

二.类型圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆ZC阿基米德蜗杆ZA渐开线蜗杆ZI法向直廓蜗杆ZN锥面包络蜗杆ZK滚动蜗杆传动精品资料一般(yībān)z1=1、2、4、6，z1η，自锁性§11-2蜗杆传动的主要参数和尺寸(chǐcun)§11-2蜗杆传动的主要参数和尺寸§11-2（普通圆柱）蜗杆传动的主要参数和尺寸

参数标准——中间平面一.主要参数蜗轮——端面t蜗杆——轴面a1.模数m和压力角αma1=mt2=mαa1=αt2（阿基米德蜗杆αa1=200，其余αn1=200

）可根据传动比选择z1一般2.蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2精品资料§11-2主要参数§11-2蜗杆传动的主要参数和尺寸(chǐcun)

3.导程角γ4.蜗杆分度圆直径(zhíjìng)d1和蜗杆直径(zhíjìng)系数q令

由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。精品资料蜗轮变位(biànwèi)系数§11-2尺寸(chǐcun)计算§11-2蜗杆传动的主要参数和尺寸

蜗杆传动正确啮合条件二.尺寸计算优选系列a’(P242/表11-2)ma1=mt2=mαa1=αt2γ1=β2,且旋向相同(Σ=900时)(一般)注意：1)变位的目的——凑中心距或凑传动比；蜗杆：尺寸不变，节线与分度线不重合蜗轮：尺寸变化，节圆与分度圆重合2)蜗轮变位后精品资料§11-3失效(shīxiào)形式、设计准则、材料和结构§11-3失效形式(xíngshì)、设计准则、材料和结构§11-3失效形式、设计准则、材料和结构失效主要发生在蜗轮齿上。一.失效形式轮齿折断齿面点蚀齿面胶合齿面磨损精品资料§11-3设计准则(zhǔnzé)、材料§11-3失效(shīxiào)形式、设计准则、材料和结构闭式——按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳强度，连续工作时，还应进行热平衡计算。二.设计准则开式——只按齿根弯曲疲劳强度设计。必要时，进行蜗杆轴的刚度计算。三.材料蜗杆——优质碳钢或合金钢45，40Cr表面淬火——高速、重载且载荷平稳20，20CrMnTi渗碳淬火——高速、重载且载荷变化大45调质——低速、中载或不重要传动精品资料§11-3材料(cáiliào)和结构§11-3失效形式、设计准则(zhǔnzé)、材料和结构蜗轮铸造锡青铜——ZCuSn10P1，ZCuSn5Pb5Zn5

抗点蚀差，抗胶合好，用于高速vs≥3m/s铸造铝铁青铜——ZCuAl10Fe3

抗点蚀好，抗胶合差，用于低速重载vs≤4m/s灰铸铁——HT200低速轻载，大尺寸vs<2m/s根据vs选蜗轮材料。初估：四.结构蜗杆蜗轮整体式组合式精品资料§11-4蜗杆传动受力分析及计算(jìsuàn)载荷§11-4蜗杆传动受力分析(fēnxī)及计算载荷§11-4蜗杆传动受力分析及计算载荷一.受力分析

由于摩擦损失较大，受力分析时应考虑齿面间的摩擦力。精品资料§11-4受力分析(fēnxī)§11-4蜗杆传动受力分析及计算(jìsuàn)载荷方向Ft——主反从同Fr——永朝轮心Fa——主动轮用左、右手定则精品资料§11-4受力分析(fēnxī)例题§11-4蜗杆传动受力分析及计算(jìsuàn)载荷例：1.受力分析，并求蜗轮转向和旋向求轴向力Fa的方向2.3.右旋蜗轮主动斜齿轮Ⅱ求各轮转向、旋向使轴Ⅱ受轴向力较小4.求蜗杆旋向和转向，使轴Ⅱ受轴向力较小FaFa1Ft2Fr2Fr1Ft1Fa2左旋FaFtⅡ主动蜗杆Fa1Ft1右旋精品资料作业(zuòyè)一作业(zuòyè)一作业：

1）P268/11-12）图示为手动绞车，蜗杆传动数据如下：m=8mm，q=10，z1=1，z2=40，卷筒直径D=200mm，W=2.4kN，η=0.4。问：①欲使重物上升1m，手柄应转多少转？转向如何？施于手柄上力的大小？②若当量摩擦系数fv=0.2，该机构能否自锁？③求作用在蜗杆、蜗轮上三个分力的大小？标出方向。DW100精品资料§11-4计算(jìsuàn)载荷§11-4蜗杆传动受力分析及计算(jìsuàn)载荷二.计算载荷Fnc式中：KA——使用系数；KV——动载系数；Kα、Kβ≈1精品资料§11-5蜗杆传动的强度(qiángdù)计算§11-5蜗杆传动的强度(qiángdù)计算§11-5蜗杆传动的强度计算一.蜗轮齿面接触疲劳强度计算——针对蜗轮齿1.求基本公式——赫兹公式：

B——最小接触线长度Lmin精品资料§11-5接触(jiēchù)强度计算§11-5蜗杆传动的强度(qiángdù)计算B——最小接触线长度Lmin代入赫兹公式，得：精品资料§11-5接触(jiēchù)强度计算§11-5蜗杆传动的强度(qiángdù)计算引入无量纲参数：

试算法接触系数Zρ——考虑齿面曲率和接触线长度的影响。

校核式：精品资料§11-5接触(jiēchù)强度计算§11-5蜗杆传动的强度(qiángdù)计算2.求蜗轮铸锡青铜σB<300MPa——抗点蚀差，抗胶合好

铸铝铁青铜σB≥300MPa灰铸铁抗点蚀好，抗胶合差P250/表11-6设计式：精品资料§11-5弯曲(wānqū)强度计算§11-5蜗杆传动的强度(qiángdù)计算二.蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算1.求斜齿轮：蜗轮：校核式：精品资料§11-5弯曲强度(qiángdù)计算§11-5蜗杆传动的强度(qiángdù)计算2.求设计式：mm3精品资料§11-6蜗杆轴刚度(ɡānɡdù)计算§11-6蜗杆轴刚度(ɡānɡdù)计算§11-6蜗杆轴刚度计算目的：避免刚度不足引起不正常啮合、偏载及磨损加剧。蜗杆轴受Ft1——水平方向挠度Fr1——垂直方向挠度Fa1——忽略不计合成挠度：精品资料§11-7蜗杆传动的效率、润滑(rùnhuá)和热平衡计算§11-7蜗杆传动的效率(xiàolǜ)、润滑和热平衡计算§11-7蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一.效率η1——啮合效率；η2——轴承效率；η3——溅油效率；滚动轴承η2=0.99/对式中：初估：或P260滑动轴承η2=0.98～0.99/对η3≈0.95～0.99

Z1γη1精品资料§11-7润滑(rùnhuá)§11-7蜗杆传动的效率(xiàolǜ)、润滑和热平衡计算二.润滑闭式——油润滑开式——脂润滑或粘度高的油根据vs、载荷油粘度

供油方法vs≤5m/s——蜗杆下置，浸油润滑vs>5m/s——蜗杆上置，浸油或喷油润滑vs>10m/s——蜗杆上置，压力喷油润滑油量蜗杆下置——浸油深度为蜗杆的一个齿高且不超过轴承最低滚动体中心蜗杆上置——浸油深度约为蜗轮外径的1/3精品资料§11-7热平衡计算(jìsuàn)§11-7蜗杆传动的效率、润滑(rùnhuá)和热平衡计算二.热平衡计算

热平衡：蜗杆传动产生的热量=箱体散发的热量

目的：限制油温在规定范围内，以免润滑失效。

发热量=(1-η)P×1000W

散热量=αd·S·(t0-ta)W精品资料§11-7热平衡措施(cuòshī)§11-7蜗杆传动的效率、润滑(rùnhuá)和热平衡计算若热平衡不满足，措施：1.增大散热面积2.在蜗杆轴端加装风扇精品资料§11-7热平衡措施(cuòshī)§11-7蜗杆传动的效率(xiàolǜ)、润滑和热平衡计算3.加冷却管4.压力喷油循环冷却精品资料习题课（选材料(cáiliào)）习题课设计一搅拌机用的闭式蜗杆减速器中的普通圆柱蜗杆传动，已知：P=6.2kW，蜗杆转速n=970r/min，传动比i=25，工作(gōngzuò)机载荷有轻微冲击，动力机载荷平稳，预期寿命12000h。解：一.选蜗杆传动类型根据GB10085-88推荐，采用渐开线蜗杆ZI二.选材料蜗杆：45钢，表面淬火，表面硬度45～55HRCZCuSn10P1，金属模铸造初估：习题课：蜗轮：精品资料习题课（接触(jiēchù)强度初算）习题课三.按齿面接触疲劳强度进行(jìnxíng)设计1.初算中心距式中：初估：η1=0.8i=25z1=2精品资料习题课（确定尺寸(chǐcun)和参数）习题课2.确定传动基本尺寸(chǐcun)及参数（i=70～20时，d1/a≈0.35；i=20～5时，d1/a≈0.4）初估：d1/a=0.35

取标准：a=200mm精品资料习题课（确定尺寸(chǐcun)和参数）习题课根据(gēnjù)P242/表11-2可知：取标准：m=6.3mm,d1=63mmd1/a=63/200=0.315Zρ=3.05修正：故以上计算结果可用。若：z2=53传动比误差：不允许取：Z2=52传动比误差：允许精品资料习题课（确定(quèdìng)尺寸和参数）习题课蜗轮齿宽：变位(biànwèi)后：方案二:m=6.3mm；d1=63mm；q=10；γ=11018’36”；z2=50；d2=315mm；a=189mm蜗轮变位系数x2：取b2=50mm变位前：精品资料习题课（精确计算接触(jiēchù)强度）习题课修正(xiūzhèng)：Kv不变故以上蜗轮、蜗杆的参数及尺寸适用。φv=1.540精品资料习题课（校核(xiàohé)弯曲强度）习题课四.校核(xiàohé)齿根弯曲疲劳强度1.求精品资料习题课（