机械设计PL11课件

第十一章蜗杆传动本章内容：蜗杆传动的类型，基本参数和几何尺寸，失效形式，受力分析，强度计算

本章重点：受力分析，参数和强度计算特点

学习方法:与齿轮传动比较，抓住不同的⑴传动的特点⑵参数尺寸特点⑶材料和结构特点⑷受力特点⑸强度计算特点蜗杆传动用以传递交错轴间的运动和动力交错角一般为90°

圆柱蜗杆传动§11—1概述(一)蜗杆传动的类型:

锥面包络蜗杆传动（ＺＫ）取决于蜗杆按蜗杆形状分环面蜗杆传动锥蜗杆传动

阿基米德蜗杆传动（ＺＡ）渐开线蜗杆传动（ＺＩ）法向直廓蜗杆传动（ＺＮ）(二)蜗杆的形成导程角→轮齿方向与端面的夹角螺旋角β→轮齿方向与轴线的夹角

1.外形:蜗杆→短螺杆

蜗轮→特殊的斜齿轮→螺母的一部分2.具有螺旋传动的特点

自锁条件:效率:(当量摩擦角)(三)蜗杆传动的特点优点:1.ｉ很大，一般ｉ＝7～80,分度ｉ＝5002.传动平稳,噪音低3.可自锁,结构紧凑缺点:1.Ｖs大→效率低,发热大→可自锁时η＜50％2.需贵重金属→价高3.不宜用于大功率长期工作§11—2圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算

在中间平面内——齿轮与齿条啮合，以中间平面的参数为准1.中间平面（过蜗杆轴线平面）

2.蜗杆分度圆直径ｄ1

正确啮合条件:旋向相同

为减少滚刀的规格数量→ｄ1定为标准值

ｄ1与ｍ搭配表11—2蜗杆→轴面(a)

蜗轮→端面(t)3.蜗杆导程角γ:4.蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2z1=1、2、4、6z2＞28，动力传动zmax=805.几何尺寸计算表(11—3)中心距:C*=0.2

4蜗杆、蜗轮的结构

3.蜗轮的材料→

最好→锡青铜→┌ZCuSn10p1(10-1),└ZCuSn5PbZn5(5-5-5)

其余→铝青铜、灰铸铁、尼龙减摩、抗胶合、抗点蚀蜗杆的结构→通常为整体式——蜗杆轴蜗轮的结构→通常为组合式三蜗杆传动受力分析1.受力分析类似斜齿传动蜗杆、蜗轮旋向相同2.作用力的大小(将Fn分解)蜗杆三个分力：Fr1,Ft1,Fa1Fr1Ft1n1Fa1Fa2Ft2Fr22.作用力的大小蜗轮三个分力：Fr2,Ft2,Fa2蜗杆三个分力：Fr1,Ft1,Fa1四蜗杆传动的强度计算蜗杆传动强度计算特点：⑴只计算蜗轮的强度（蜗杆的刚度）⑵闭式：齿面接触疲劳强度设计校核齿根弯曲疲劳强度开式：齿根弯曲强度疲劳设计⑶考虑胶合→热平衡计算→验算油温4.蜗轮的转向与Fa1

反向㈠蜗轮齿面接触疲劳强度计算K—载荷系数K=KAKβKV

ZE—材料的弹性影响系数青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆ZE=160Mpa1／2Zρ—蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数图11—14[σＨ]—许用接触应力查表(11-6),锡青铜[σＨ]=KHN[σＨ]′，[σＨ]′查表(11-7)校核公式－Mpa设计公式－ＹＦa2—齿形系数依当量齿数查图11—19［σＦ］—许用弯曲应力［σＦ］=［σＦ］′KFN

［σＦ］′查表(11-8)㈡蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算校核公式Mpa设计公式mm3

二蜗杆传动的效率

η=η1η2

η3=0.95~0.96η1

η1—

啮合摩擦损失效率

2.η的估算T2=T1iη11.蜗杆传动的效率Z11246η0.70.80.90.95η2

—

轴承摩擦损失效率η3

—搅油损失效率γ—

导程角—当量摩擦角三蜗杆传动的热平衡计算

vs大→发热大→效率低——若散热及时→热平衡

1.计算公式:

单位时间发热量同时间散热量2.改善散热措施:(1)增大散热面积S(2)提高散热系数αd：轴上装风扇、装蛇形冷却管控制油温所需散热面积ta—室温20℃αd—散热系数αd=8.15~17.45W/m2℃小结：1.蜗杆传动的特点：i大，一般i=7～80,分度ｉ＝500；平稳；紧凑；可自锁Ｖs大→效率低,发热大→贵重金属→价高2.参数和尺寸计算:中