蜗杆传动z09零件部分课件

§12.1蜗杆传动的类型和特点§12.2普通蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算§12.3蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择§12.4蜗杆传动的受力分析§12.5蜗杆传动的强度计算§12.6蜗杆传动的效率及热平衡计算第12章蜗杆传动蜗杆传动的特点蜗杆传动广泛应用于各种机械设备和仪表中，常用于减速且蜗杆为主动件，轴交角为90°的场合。蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，用于传递空间两交错轴间的运动和动力。蜗杆传动的类型和特点

其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。阿基米德蜗杆（ZA型）车刀刀刃与蜗杆轴线在同一水平线上，加工出来的蜗杆在轴剖面的齿形是直线，在法向剖面内的齿形为曲线，垂直于轴线剖面的齿形为阿基米德螺旋线。渐开线蜗杆（ZI型）车刀刀刃与蜗杆的基圆柱相切，在切于基圆柱的轴向剖面Ⅱ-ⅡⅢ-Ⅲ内的齿形的一侧为直线，在轴向剖面和法向剖面内的齿形均为曲线，端面的齿形为渐开线。法向直廓蜗杆（ZN型）车刀刀刃放在蜗杆齿面的法平面内，加工出来的蜗杆在法向剖面内的齿形是直线，在轴剖面内的齿形为曲线，在端面上的齿形为延伸渐开线锥面包络圆柱蜗杆（ZK型）将直母线梯形圆盘铣刀的直母线放置于蜗杆齿间的法面内，蜗杆在各个剖面内的齿形都是曲线。圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而成的。蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型和特点

锥蜗杆传动如图所示，蜗杆为一等导程的锥形螺纹，故称锥蜗杆。涡轮像一个曲线齿圆锥齿轮，故称锥轮。他们的轴线在空间交错，交错角通常为90°。锥蜗杆传动的特点是：啮合齿数多，重合度大，故传动平稳，承载能力高，涡轮能用淬火钢制造，可节省有色金属。蜗杆传动的类型和特点

蜗杆传动的精度：142页表7-1普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算复习二、蜗杆传动的效率闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合时的摩擦损耗、轴承摩擦损耗和搅油损耗，故蜗杆传动的总效率为式中——蜗杆传动的啮合效率，当蜗杆为主动件时：（其中为蜗杆导程角，为当量摩擦角，查表7-4，147页）。——轴承效率及搅油效率，一般取。蜗杆传动效率主要取决于，一般随的增大而提高，但后，提高已不明显，而且大导程角的蜗杆制造困难，所以实用为。蜗杆传动的滑动速度和效率在传动尺寸设计出之前，为近似地设计出蜗轮受的转矩T2，传动效率可如下估取：蜗杆头数z11234总效率η0.700.800.850.9蜗杆传动的失效形式和计算准则和材料选择

第四节蜗杆传动的失效形式及设计准则蜗杆传动齿轮的受力情况与齿轮传动基本相同，故蜗杆传动的失效形式也与齿轮传动相似。但是，由滑动速度计算公式可知，蜗杆传动齿面间具有很大的滑动速度，同时，传动效率低，发热量大，因此，蜗杆传动的主要失效形式是胶合和磨损。闭式蜗杆传动以胶合为主要失效形式，开式蜗杆传动主要是齿面磨损。由于目前对胶合和磨损的计算尚无成熟的方法，故仍按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行条件性计算，只在许用应力数值中适当考虑胶合和磨损的影响。1.失效形式3.蜗杆和蜗轮的材料选择蜗杆常用材料为碳钢或合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。根据蜗杆传动的失效特点，蜗杆副材料不但应具有足够的强度，而且还应具有良好的减磨性和抗胶合性能。实践证明，较理想的蜗杆副材料是磨削淬硬的钢制蜗杆匹配青铜蜗轮。蜗杆传动的失效形式和计算准则和材料选择

蜗杆传动的受力分析

普通蜗杆传动的承载能力计算2蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。在不计摩擦力时，有以下关系：蜗杆传动的受力分析

在分析蜗杆和蜗轮受力方向时，必须先指明主动轮和从动轮（一般蜗杆为主动轮）；蜗杆或蜗轮的螺旋方向：左旋或右旋；蜗杆的转向和位置。蜗杆与蜗轮轮齿上各方向判断如下：②径向力的方向：由啮合点分别指向各自轴心；③轴向力的方向：蜗杆主动时，蜗杆轴向力的方向由“主动轮左、右手定则”判断，即右旋蜗杆用右手（左旋用左手），四指顺着蜗杆转动方向弯曲，大拇指指向即蜗杆轴向力的方向。蜗轮轴向力的方向与蜗杆圆周力方向相反。①圆周力的方向：主动轮圆周力与其节点速度方向相反，从动轮圆周力与其节点速度方向相同；蜗杆传动受力方向判断蜗杆传动的承载能力计算

式中——载荷系数，见150页

蜗杆传动的承载能力计算

二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮轮齿的齿形比较复杂，要精确计算齿根弯曲应力比较困难，通常把蜗轮近似地看做斜齿轮来考虑，进行条件性计算。设计公式为：式中——蜗轮齿形系数，按查表7-7，153页；蜗轮齿根弯曲强度的校核公式为：蜗杆传动的承载能力计算

三、蜗杆的刚度计算通常把蜗杆螺旋部分看做以蜗杆齿根圆直径为直径的轴段，进行刚度校核。其最大挠度可按下式作近似计算。具体见153页12.6.2蜗杆传动的热平衡计算由于传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大的热量。如果产生的热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将过高，就会破坏润滑状态，从而导致系统进一步恶化。系统因摩擦功耗产生的热量为：自然冷却从箱壁散去的热量为：Ks——箱体表面的散热系数，没有循环空气流动时可取Ks

＝(8.15~10.5)W/(m2•K)；通风良好时Ks

＝(14~17.45)A

——箱体的可散热面积(m2)；t1——润滑油的工作温度(℃)；t0——环境温度(℃)。一般取20度在热平衡条件下可得：可用于系统热平衡验算，一般限制在60~70℃，最高不超过90℃蜗杆传动的润滑及热平衡计算

W/(m2•K)如果t1超过允许值，必须采用以下措施以提高散热能力。蜗杆传动的润滑及热平衡计算

冷却水管动画演示压力喷油动画演示12.2.3蜗杆、蜗轮的结构1.蜗杆的结构蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。（动画演示）有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。（动画演示）12.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸

蜗杆传动的跑和和试运转蜗杆传动安装蜗杆传动安装要求精度高。应使蜗轮的中间平面通过蜗杆的轴线。如右图所示。为保证传动的正确啮合，工作时蜗轮的中间平面不允许有轴向移动，因此蜗轮轴支撑应采用两端固定的方式。蜗杆传动的维护很重要，又注意周围的通风散热情况。12.7蜗杆传动的安装与维护

蜗杆传动装配后，须经跑合，以使齿面接触良好。跑合时采用低速运转，通常r/min,逐步加载至额定载荷，跑合1～5h。若发现蜗杆齿面上粘有青铜，应立即停车，用细砂纸打去，在继续跑合。跑合好后，应清洗全部零件，换新润滑油，并应把此时蜗轮相对于蜗杆的轴向位置打上印记，便于以后装拆时配对和调整到位。新机试车时，先空载运转，然后逐步加载至额定载荷，观察齿面啮合、轴承密封及温升等情况。

例题12.1设计一运输机的闭式蜗杆传动。蜗杆输入功率，蜗杆的转速，传动比，载荷平稳，单向回转，，通风良好。预期使用寿命15000h，估计散热面积解：（1）选择材料并确定许用应力蜗杆：由于功率不大，采用45钢表面淬火，硬度>45HRC。蜗轮：因转速较高，采用抗胶合性能好的铸锡青铜，ZcuSn10P1，砂模铸造。查表12.6，蜗轮材料的基本许用接触应力为查表12.8，蜗轮材料的基本许用弯曲应力为12.7蜗杆传动的安装与维护

查表12.2，按选取得m=8，q=10

查表12.5，得由式（12.11）得齿根的弯曲疲劳强度校核合格。12.7蜗杆传动的安装与维护

（5）验算传动效率蜗杆分度圆速度为查表12.9得与原估计相近。12.7蜗杆传动的安装与维护

（6）热平