机械设计课件-蜗杆传动

第十一章蜗杆传动学习要求

1.掌握蜗杆传动的几何参数的计算及选择方法

2.学会进行蜗杆传动的受力分析及其强度计算

3.了解蜗杆传动的热平衡原理和计算方法

4.了解蜗杆传动的类型、变位及蜗杆的刚度计算学习重点蜗杆传动的受力分析及其强度计算难点蜗杆传动的受力分析学时：

3第十一章蜗杆传动功能：用来传递空间交错的两轴间的运动和动力，交错角为90特点：传动比大，结构紧凑；工作平稳，噪音低；11-1蜗杆传动的类型按蜗杆形状的不同，可分为：圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）渐开线蜗杆（ZI蜗杆）法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）但效率低，通常用于减速机构，广泛应用于机床，起重设备的传动系统中11-2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算中间平面的参数为基准一.主要参数1.模数和压力角2.蜗杆分度圆直径蜗杆的直径系数3.蜗杆头数头数多，效率高。头数过多，会给加工带来困难4.导程角5.传动比6.蜗轮齿数7.中心距二.蜗杆传动变位的特点为凑配中心距或凑传动比或提高蜗杆传动的承载能力及传动效率，常采用变位蜗杆传动。基本尺寸和参数见表11-2。设计出m2d1(或a)，查表确定蜗杆和蜗轮的尺寸和参数标准中心距：变位传动的中心距：利用刀具相对蜗轮毛坯的径向位移来实现变位。即刀具尺寸不变，蜗杆尺寸是不能变动的，只能对蜗轮进行变位。变位后，蜗轮的分度圆与节圆重合，只是蜗杆的节线不再与分度线重合。返回三.几何尺寸计算见表11-3d)、e)改变蜗轮齿数，中心距不变，需蜗轮变位系数。a)、c)改变中心距，不变蜗轮齿数，需蜗轮变位系数11-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力的计算一．失效形式，设计准则及常用材料1失效形式：因材料和结构的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度高于蜗轮轮齿的强度，所以蜗轮轮齿首先发生失效。有点蚀，齿根折断，齿面胶合及过度磨损主要失效形式：蜗轮齿面胶合（齿面间较大的滑动速度）与磨粒磨损2

设计准则

开式传动：多发生齿面磨损和轮齿折断按齿根弯曲疲劳强度设计

闭式传动：多发生齿面胶合和点蚀按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核，还应进行热平衡计算（散热困难）。

3常用材料不仅要求一定的强度，而且要有良好的磨合和耐磨性能蜗杆材料：碳钢或合金钢高速重载蜗杆：常用15Cr或20Cr,并渗碳淬火；不太重要的低速中载蜗杆：40，45钢调质处理也可用40，45钢或40Cr淬火蜗轮材料：铸造锡青铜灰铸铁（HT150,HT200）的传动常对蜗轮进行时效处理蜗杆为主动件方向：法向载荷Fn1Fr1：指向轮心

Ft1

：与回转方向相反

Fa1

：运用主动轮左右手法则

Fa2：与Ft1相反蜗轮Fr2：指向轮心Ft2

：与Fa1相反径向心周相切——主反从同轴向力：主动轮左右手法则—斜齿轮恒向大端——锥齿轮二．受力分析大小：三．蜗杆传动强度计算

1蜗轮齿面接触疲劳强度校核公式灰铸铁或高强度青铜锡青铜其中：查表11-6查表11-5查表11-7返回设计公式2蜗轮齿根弯曲疲劳强度其中：把蜗轮近似地当作斜齿轮来考虑校核公式蜗轮齿形系数查图11—17设计公式返回四．蜗杆的刚度计算8级精度，可用于低速传动主要校核蜗杆的弯曲刚度，最大挠度五．精度等级及其选择普通圆柱蜗杆传动的精度等级，以6-9级应用最多6级精度的传动，可用于中等精度机床的分度机构7级精度，可用于运输和一般工业的动力传动11-3普通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功率损耗由三部分组成：啮合摩擦损耗，轴承摩擦损耗及溅油损耗总效率，主要取决于啮合摩擦损耗的效率二．蜗杆传动的润滑 润滑不良，传动效率将显著降低，并会带来磨损和胶合破坏的危险

1．润滑油需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件合理选用钢蜗杆配青铜蜗轮时，常用润滑油见表11-202．润滑油粘度及给油方法一般根据相对滑动速度和载荷类型进行选择，闭式传动，见表11-21；

开式传动，采用粘度较高的齿轮油或润滑脂。若采用喷油润滑，喷油嘴对准啮入端；蜗杆正反转时，两边都要装喷油嘴，且控制油压3润滑油量闭式传动采用油池润滑，应有适当油量，有利于形成动压油膜和散热。

蜗杆下置式或侧置式的传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；蜗杆上置式时，浸油深度约为蜗轮外径的1/3三．蜗杆传动的热平衡计算单位时间内的发热量等于同时间内的散热量，保证油温处于规定的范围摩擦损耗的功率产生的热量和箱体外壁散发到周围空气的热量相等1．加散热片（图11—22）散热面积不够，可采取以下措施：2.蜗杆轴端装风扇（图11—22）安装风扇，增加了功率损耗。摩擦损耗的功率产生的热量散发到周围空气的热量为3.传动箱内装循环冷却管路（图11—23）11-6圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计

蜗杆：螺旋部分的直径较小时，常与轴做成一个整体螺旋部分的直径较大时，蜗杆与轴分开制作

蜗轮结构：整体或组合式

小尺寸蜗轮做成整体式；大尺寸或承载较大