第11章 蜗杆传动(第11章)

第11章蜗杆传动1§11.1蜗杆传动的特点和应用一.特点：

1.传动比大：结构紧凑，动力传动i=5~80；

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。2§二、蜗杆传动的类型

a）圆柱蜗杆传动b）环面蜗杆传动c）锥蜗杆传动31.普通圆柱蜗杆传动：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）4阿基米德蜗杆（ZA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5§法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）法面齿廓为直线6渐开线蜗杆（ZI蜗杆）效率高；传递功率较大端面齿廓为渐开线7§11.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸

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。

2.蜗杆分度圆直径d1

直径系数q：一、蜗杆传动的主要参数

1.模数m和压力角

：在中间平面，即蜗杆轴平面与蜗轮端面的m和压力角

相等且为标准值。8

3.蜗杆头数z1：常取1、2、4、6

传动效率

：估取0.7、0.8、0.9、0.95。

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。为什么对蜗杆头数和蜗轮齿数有限制？蜗杆头数少，能得到大的传动比，但导程角小、效率低、发热量大，故载荷大且连续工作时不宜用单头蜗杆。如传动要自锁，应选单头。蜗杆头数多，效率高，但过多加工困难，所以要限制蜗杆头数不宜过多。从传动的平稳性考虑，蜗轮齿数少，同时啮合齿的对数少，传动的平稳性差。齿数愈多，蜗轮直径愈大，蜗杆愈长，蜗杆刚度愈小，所以蜗轮的齿数要限制。9

4.导程角：10（1）（2）

蜗杆分度圆d1，导程角和直径系数q关系：A.从（1）知，当m一定时，q值增大，则d1变大，蜗杆的刚度及强度相应提高，因此当m较小时，q选较大值B.因为在（2）式中，当q取小值时，γ增大，效率η随之提高，故在蜗杆轴刚度允许的情况下，应尽可能选较小的q值。为了满足各种需要，对于同一m允许q值在一定范围内变动，以便选用不同的标准蜗杆直径。115.中心距a：6.传动比i：12§二、蜗轮的变位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，因而常对蜗轮进行变位。（1）变位前后，蜗轮齿数不变，改变中心距：（2）变位前后，中心距不变，蜗轮齿数变化：13§11.3蜗杆传动的失效形式及常用材料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。2.设计准则：同齿轮传动；必要时核算热平衡。3.材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性蜗杆20Cr渗碳淬火；40Cr、35CrMo淬火；45调质

蜗轮ZCuSn10P1ZCuAl10Fe3HT200VS3重要传动VS4m/sVS2m/s

耐磨性好、抗胶合价格便宜经济、低速14按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的齿根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。2.设计准则闭式传动：开式传动：通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。15§11.4

蜗杆传动的受力分析和效率计算

一、蜗杆传动的受力分析16

圆柱蜗杆传动Fa1Ft1Fr1Fa2Ft2Fr217练习右旋求蜗杆的旋向？Fa1求蜗杆的转向？练习18

二、蜗杆传动的载荷系数

载荷系数K=KAK

Kv使用系数

KA齿向载荷分配系数K

=1~~1.3~~1.6（载荷平稳、变化、振动、冲击）动载系数Kv

=1.0~1.1（v23m/s）；

1.1~1.2（v23m/s）。19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三、蜗杆传动的相对滑动速度

相对滑动速度很大产生的利弊：20

四、蜗杆传动的效率21z

---接触系数,接触线长度和曲率半径的影响zE---弹性影响系数，,（钢对青铜或铸铁

zE

=

160）

取标准值m、d1、q、§11.5

圆柱蜗杆传动的设计计算一.齿面接触疲劳强度计算22二.蜗轮的许用接触应力锡青铜：主要为接触疲劳失效，与应力循环次数

N

有关灰铸铁及铝铁青铜：主要取决于胶合失效，与滑动速度vs有关23§

三、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算24

四、蜗杆的刚度计算25五、蜗杆传动的散热计算(热平衡计算)

1.热平衡计算的方法工作温度tI

60~70°C原因：由于蜗杆传动的相对滑动速度大，传动效率低，在工作时会产生大量的热。若闭式蜗杆传动的散热条件不足，则使温度升高，润滑油的粘度下降，从而引起润滑油膜破裂，引起润滑失效，导致齿面胶合，所以必须对蜗杆传动进行热平衡计算。26热平衡计算1

即（a－传动的中心距）有散热片时：油的温升：＜55～70℃h－表面传热系数，一般取h＝(12~18)W/(m2•℃)；A

－箱体的散热面积(m2)，可按下式近似计算，t1－润滑油的工作温度(℃)；通常取

t1＝

20℃

式中：P1－传动的输入功率（kW)；t0－环境温度(℃)。摩擦产生的热量散发的热量27热平衡计算2蜗杆传动的散热措施自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施：1）

在箱体外表面加散热片以增大散热面积。

2）在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通。3）在油池内安装冷却管路。4）采用压力喷油循环润滑（安装散热器）。28热平衡计算3传动箱内装循环冷却管路传动箱外装循环冷却器29

六、蜗杆传动的润滑

一、

润滑油和润滑方式的选择的润滑油牌号、.粘度及给油方法、润滑油量二、蜗杆的布置上置蜗杆,下置蜗杆一般根据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法。蜗杆下置时，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的1/6～1/3。给油方法：油池润滑：喷油润滑30（