机械设计课件：蜗杆传动

机械设计蜗杆传动

1.传动比大：结构紧凑，动力传动i=8~100；

2.传动平稳：连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低；

3.可自锁：升角小于当量摩擦角时；

4.传动效率低：滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型蜗杆的传动效率已可达90%以上。下一页10.1蜗杆传动的特点和类型10.1.1特点：环面蜗杆传动承载能力约为阿基米德蜗杆传动的2～4倍，效率一般高达0.85～0.9；但它需要较高的制造和安装精度下一页10.1.2蜗杆传动的类型和应用根据蜗杆的不同齿廓形状及形成机理，可分为：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）下一页1）普通圆柱蜗杆：车削工艺好，精度低，中小载荷，使用逐渐减少

中间平面齿廓为直线(1)阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）下一页

(2)渐开线蜗杆（ZI蜗杆）效率高；传递功率较大下一页

(3)法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）

下一页10.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸在中间平面，即蜗杆轴平面与蜗轮中间平面的m和压力角

相等且为标准值。下一页点击放大10.2.1蜗杆传动的主要参数1.模数m和压力角

：和正确啮合条件正确啮合条件为：在中间平面，普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮和齿条的啮合，设计时以中间平面的参数为基准。导程角λ的计算：

2.蜗杆分度圆直径d1（标准值见表10-1），直径系数q

，导程角λ

蜗杆头数z1：常取1、

2、4

蜗轮齿数z2：保证一定的重合度，传动平稳；保证抗弯强度、蜗杆的刚度。下一页

3.蜗杆头数z1,蜗轮齿数z2和传动比i传动比i：4.中心距a：下一页

蜗杆传动变位的特点：为了保持刀具尺寸不变，不能改变蜗杆的尺寸，因而只对蜗轮进行变位。（1）改变中心距：（2）中心距不变，则蜗轮齿数：下一页

10.2.

2蜗轮的变位10.2.3蜗杆传动的几何尺寸计算（自学）下一页表10-3：基本几何尺寸蜗杆:蜗杆ZA10×90R2蜗轮：蜗轮ZA10×60蜗杆传动：ZA10×90R2/6010.2.4

蜗杆传动标记方法1.失效形式：失效经常发生在蜗轮的轮齿上；滑动速度VS大，发热量大，更易胶合和磨损。开式蜗杆传动以保证蜗轮齿根弯曲疲劳强度进行设计；闭式蜗杆传动以保证蜗轮齿面接触疲劳强度进行设计，校核齿根弯曲疲劳强度；此外因闭式蜗杆传动散热较困难，故需进行热平衡计算；当蜗杆轴细长且支承跨距大时，还应进行蜗杆轴的刚度计算。2.设计准则：下一页10.3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算10.3.1失效形式与计算准则材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性1、蜗杆材料：20Cr渗碳淬火；40Cr、42SiMn淬火；45调质2、蜗轮材料：ZCuSn10P1，ZCuAl10Fe3，HT200VS3重要传动VS4m/sVS2m/s下一页10.3.2蜗杆传动的常用材料经济、低速耐磨性好抗胶合价格便宜下一页10.3.3蜗杆传动的受力分析下一页

圆柱蜗杆传动

蜗杆传动的受力分析举例Fr1Fa1Ft1Ft2Fa2Fr2n1Fa1Ft2Ft1Fa2n1n2下一页润滑、散热不良时：易产生磨损、胶合；充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大，摩擦系数越小，提高了传动效率。v1

v2

vS

蜗杆传动的相对滑动速度

相对滑动速度很大产生的利弊：下一页K---载荷系数表10-4，ZE---材料系数表10-5下一页10.3.4蜗杆传动的强度计算1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算锡青铜：主要为接触疲劳失效，与应力循环次数

N有关（[σOH]

见表10-6）灰铸铁及铝铁青铜：主要取决于胶合失效，与滑动速度vs有关（表10-7

H）下一页蜗轮的许用接触应力其中N=60jn2LhYF查表10-8[σOF]查表10-9下一页2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算下一页10.3.5蜗杆的刚度计算*10.4圆弧圆柱蜗杆传动的设计计算*10.4.1圆弧圆柱蜗杆的主要参数及几何参数计算……10.5普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算10.5.1蜗杆传动的相对滑动速度下一页10.5.2蜗杆传动的效率ρv查表10-19蜗杆头数z1=124总效率η=

0.7~0.750.75~0.840.84~0.92下一页蜗杆齿数与传动总效率的关系10.5.3蜗杆传动的润滑控制工作温度t1=60~70°CA估算下一页10.5.4蜗杆传动的热平衡计算3.提高散热能力方法（热平衡不能满足时）

a）.增大散热面积；

b）.在蜗杆轴端加装风扇；

c）.箱内装冷却水管。1、蜗杆结构下一页10.6圆柱蜗杆传动的精度等级和蜗杆、蜗轮结构2、蜗轮结构下一页应用举例1题图为一手动起重装置，已知手柄半径R=200mm，卷筒直径D=400mm，手柄上作用的力为200N；蜗杆传动的参数m=5mm，q=12，z1＝1，z2＝50，当量摩擦系数fv=0.14。如强度无问题。(1)若图中n1转向为重量Q举升方向，问蜗杆及蜗轮的螺旋线方向；(2)能提升的重量Q是多少?（仅考虑蜗杆传动啮合效率）(3)提升后松开手时重物能否自行下降？(4)标出作用在蜗轮上三个分力的方向；下一页2.输入转矩T1=200×200＝40000NMM3.自锁，不会下降解:1.蜗杆与蜗轮均为右旋输出转矩T2=Q×200下一页应用举例2图示传动机构中，运动由轴I经轴II传至轴III，轮1和轮2为蜗杆蜗轮传动，轮3和轮4为圆锥齿轮传动，已知蜗杆为右旋，转向如图。要求：（1）为使轴II上的轴向力适当抵消，确定齿轮3的安装位置（把正确的位置用粗线画出）（2）轴III的转动方向（3）分别画出蜗杆蜗轮在啮合点上所受各力方向。n2n3Ft2Ft1Fa1Fa2下一页下一页下一页表10.4下一页表10.6表10.5表10.1下一页表10.19下一页表10.9下一页下一页表10.20作业