第六讲蜗杆传动齿轮的结构与润滑

第六讲蜗杆传动齿轮的结构与润滑第一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五交错轴斜齿轮机构：若将一对斜齿轮安装成其轴线既不平行也不相交，就成为交错轴斜齿轮机构。

两轮轴线之间的夹角∑称为轴角

1、轴角

2、点接触，承载能力低

3、相对滑动速度大，轮齿易磨损。

§8—13蜗杆机构第二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五1、交错轴斜齿轮机构

→蜗杆蜗轮

2、啮合特点：

点接触

线接触

3、加工

蜗杆

——车削（螺旋线）（轴平面内的齿形为直线齿廓的齿条）

蜗轮

——与蜗杆相似的滚刀展成切制蜗轮

右旋蜗杆，

头数是从端面上看蜗杆具有的齿数Z1一、蜗杆蜗轮的形成第三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五蜗杆的中圆柱（分度圆柱）

——过齿形中线处的圆柱

在中圆柱上轴向齿厚与齿槽相等

蜗杆分度圆柱面上螺旋线的导程角：第四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五按蜗杆形状分：

圆柱蜗杆机构

环面蜗杆机构

锥蜗杆机构

按蜗杆齿廓曲线的形状

阿基米德圆柱蜗杆

渐开线圆柱蜗杆延伸渐开线蜗杆

锥面包络圆柱蜗杆

二、蜗杆蜗轮机构的分类第五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五1、主平面：

通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面

2、在主平面内，蜗杆传动相当于齿轮齿条传动

3、正确啮合条件：

（螺旋线方向相同、旋向相同）

三、蜗杆传动第六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五判定蜗杆、蜗轮的转向：

蜗杆为左旋，蜗轮转向为顺时针

第七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五1、模数m2、压力角α

α=20°

标准值

25°

动力传动中

12°、15°分度传动

3、头数Z1

Z1=1，2，4，6Z2=27~80四、蜗杆传动的主要参数及尺寸计算第八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五4、螺旋升角γ（导程角）

5、直径系数q第九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五6、尺寸计算

（蜗杆、蜗轮的齿顶高、齿根高、齿全高、齿顶圆直径、齿根圆直径可用直齿轮公式计算）

标准中心距：

第十页，共三十一页，编辑于2023年，星期五1、优点：

①i大，机构紧凑

②传动平稳、无噪音。

③反行程时可自锁，安全保护（起重机）

2、缺点：

①轮齿间相对滑动速度较大，易磨损。

②效率低（最高70%）

③成本较高

蜗杆：钢，蜗轮：青铜

五、特点第十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五一、蜗杆传动的类型1、按蜗杆形式分类圆柱蜗杆传动

环面蜗杆

锥蜗杆

§8—14蜗杆传动的类型及特点第十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五2按刀具加工位置分

阿基米德蜗杆

法向直廓蜗杆

渐开线蜗杆

第十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五二、蜗杆传动的特点

1、传动比大

2、连续啮合，传动平稳

3、具有自锁性

4、效率较低

第十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五2、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q

蜗杆加工

蜗轮加工

直径系数

3、蜗杆头数Z1

(一)、主要参数及其选择：

主平面

1、模数m和压力角

三.普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算

第十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五4、导程角

5、传动比i和齿数比u

6、蜗轮齿数Z2

7、标准中心距a

如图

第十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五三、蜗杆传动的几何尺寸计算

蜗轮喉圆直径da2、蜗轮顶圆直径de2，蜗轮齿B，蜗轮齿宽角，蜗杆齿宽b1等第十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五(一)、失效形式，设计准则及常用材料

齿面胶合过度磨损闭式传动：

按齿面接触疲劳强度设计校核齿根弯曲疲劳强度计算热平衡蜗杆刚度

蜗轮

常用材料

蜗杆：40、45、40Cr

蜗轮：

铸造锡青铜，

铸造铝铁青铜

要求：1）足够的强度2）良好的减摩、耐磨性3）良好的抗胶合性四.普通圆柱蜗杆传动承载能力计算第十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五(一)、蜗杆传动的滑动速度

V1——蜗杆节点圆周速度

V2——蜗轮节点圆周速度

蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs

较大的VS引起：1、易发生齿面磨损和胶合

2、如润滑条件良好,有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率

五.蜗杆传动的滑动速度及效率第十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五(二)、蜗杆传动的效率

——由啮合摩擦损耗所决定的效率

——轴承的效率

——蜗杆或蜗轮搅油引起的效率

——当量摩擦角查表蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率Z11，2，4，6效率0.7，0.8，0.9，0.95第二十页，共三十一页，编辑于2023年，星期五(一)、蜗杆传动的润滑

目的：1）提高效率；2）降低温升，防止磨损和胶合1、润滑油——参看表2、润滑油粘度及给油方法——参看表

3、润滑油量

浸油深度

(二)、蜗杆传动热平衡计算

润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。

效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降原因——六.蜗杆传动的润滑及热平衡计算第二十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期五设蜗杆传动功率为P（KW）,效率为

蜗杆传动单位时间的发热量为

自然冷却方式，单位时间散热量为

Kd——箱体表面散热系数

S——箱体散热面积

t——油的工作温度

t0——环境温度

达到热平衡时

可得到热平衡时的温度

第二十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期五如t>80°时措施：

1加散热片以增大散热面积

2蜗杆轴端加风扇，强制风冷却

3在传动箱内安装循环冷却管路

第二十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期五1、蜗杆——一般与轴成一体

2、蜗轮

轮齿部分——青铜

轮毂部分——钢

齿圈式

螺栓联接式

整体浇铸式

拼铸式

七.普通圆柱蜗杆、蜗轮的结构设计

第二十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期五(二)、蜗杆传动的受力分析力的大小

圆周力

轴向力

径向力

第二十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期五Ft——主反从同

力的方向和蜗轮转向的判别

Fr——指向各自的轴线

Fa1——蜗杆左右手螺旋定则

轴向力

径向力圆周力

蜗轮转向的判别：Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向第二十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期五(三)、蜗杆传动的强度计算1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算

按主平面内斜齿轮与齿条啮合进行强度计算

校核公式

ZE——材料的弹性系数

ZP——接触系数

（1）当蜗轮材料,许用应力查表（2）若蜗轮材料,许用应力与循环次数有关—基本许用接触应力，查表—接触强度寿命系数

第二十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期五设计公式

定m,q2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算

主平面内相当于齿条与斜齿轮啮合

YFa2——蜗轮齿形系数

当量齿数，——蜗轮基本许用应力，第二十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期五设计公式

查表定m、d1

(四)、蜗杆的刚度计算

计算模型：

简支梁

集中载荷：

蜗杆最大挠度：

(五)、普通圆柱蜗杆传动精度等级及其选择

高→低

精度等级1，2，…，6，7，8，9，10，11，12

远景常用第二十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期五1、齿轮轴

e<2mt（<1.6m—锥齿）

2、实心齿轮

e>2m，da≤160mm