机械设计 蜗杆传动2

1、,一、类型,根据蜗杆形状分：,圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动,锥蜗杆传动,根据蜗杆齿廓形状,圆柱蜗杆又分：,阿基米德蜗杆 （ZA),法向直廓蜗杆 （ZN),渐开线蜗杆(ZI),渐开线,二、 蜗杆传动特点,1.传动比大（580），结构紧凑；,2.传动平稳；,4.传动效率低。,3.可以设计成具有自锁性；,多用于中小功率、不连续运转的工况下.,11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数,一、主要参数,以中间平面上的参数为基准,1、模数 m 和压力角,正确啮合条件,旋向一致,ZA蜗杆的轴向压力角a=20,ZN，ZI，ZK蜗杆的法向压力角n=20,2、蜗杆分度圆柱导程角 ,3、蜗杆分度圆直径d1和直径系数 q,为

2、减少蜗轮滚刀数目，规定d1为标准值。,4、传动比 i 和齿数比 u,蜗杆的头数 z1 由传动比和效率来选定。,z1越多， 越大,效率越高，加工困难。,通常取1、2、4、6。,5、蜗杆头数 z1,当蜗杆为主动时：,z1 =1，i 较大，可以自锁，但效率较低,6、蜗轮齿数 z2,z2=i z1。,为保证传动的平稳性：,当d2一定时，z2,m,轮齿的弯曲强度 F,当m一定时，z2,d2 ,蜗杆的支承距离增大， 蜗杆的弯曲刚度。,当z230时，始终有两对以上的齿啮合,7、蜗轮传动的标准中心距 a,蜗杆、蜗轮的尺寸及参数见表（11-2）（11-3）,8、滑动速度vs,变位的目的：,二、 蜗杆传动变位的特

3、点,变位特点 ：1、只能对蜗轮变位；,2、变位后。d2=d2,d1d1,1、凑中心距；（z2=z2）,2、改变传动比。,图 10 蜗杆传动的变位,a=a, （z2z2）,一、失效形式、设计准则及常用材料,1）失效形式:,齿面胶合、点蚀、磨损、轮齿折断,失效的特点：发生在蜗轮齿上。,闭式传动按接触强度设计， 验算弯曲强度和热平衡条件；,开式传动按弯曲强度设计。,2）设计准则：,113 圆柱蜗杆传动的承载能力计算,1、锡青铜，用于 vs 3 m/s,2、铝铁青铜，用于 vs 4 m/s,3、灰铸铁，vs 2 m/s,锡青铜减摩性好，主要失效形式：,点蚀,3）常用材料：,蜗轮：,与应力循环次数 N

4、有关,蜗轮常用材料的基本许用接触应力 H 表11-78 及基本许用弯曲应力F,蜗杆材料,二.蜗杆传动的受力分析:,113 蜗杆传动的承载能力计算,各力大小：,各力方向：,与斜齿轮判定方法相同,方向用左、右手定则判定。,三、圆柱蜗杆传动的强度计算,校核公式：,设计公式：,K载荷系数；取：K = KA Kv K,Z-接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数,蜗轮齿面的接触强度计算与斜齿轮相似，仍以赫兹公式为基础。以蜗轮蜗杆的节点处啮合相应参数代入即可。,赫兹公式:,1）蜗轮齿面接触强度,（11-12）,（11-11）,弹性系数ZE,教材中：ZE =160,动载系数Kv ， 当V2 3 m/s ,

5、Kv=11.1,当V23 m/s , Kv=1.11.2,齿向载荷分布系数K ，当载荷平稳时 ,取K =1,当载荷变化时 ,取K =1.31.6,当蜗轮材料为灰铸铁、高强度青铜（B300 MPa）,蜗轮的主要失效形式：胶合,H与应力循环次数无关，考虑滑动速度,当蜗轮材料为B300 MPa的锡青铜,蜗轮的主要失效形式：,点蚀,2）蜗轮齿根弯曲强度计算,校核计算：,设计公式：,F-许用弯曲应力；,2）蜗轮齿根弯曲强度 计算,校核计算：,设计公式：,YFa2 -蜗轮齿形系数，按当量齿数以及蜗轮 变位系数选取,详见下页线图。,Y -螺旋角影响系数， Y =1-/140,F-许用弯曲应力；,表11-2圆

6、柱蜗杆传动的基本尺寸和参数及与蜗轮参数的匹配,115 蜗杆传动的效率和热平衡计算,一、蜗杆传动的效率,总效率, 大，效率高,，效率提高,过多，蜗杆加工困难； 减小 ，受蜗杆刚度限制。,功率损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗,二、蜗杆传动的润滑,若润滑不良，, 效率显著降低,早期胶合或磨损,润滑对蜗杆传动而言，至关重要。,润滑油：,当vs 510 m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深，约为一个齿高。,当vs 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。,当v1 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。,三、蜗杆传动的热平衡计算,发热量,散热量,如热平衡条件不满足时(t080)，可采取以下措施：,1、增大散热面积；,2、加风扇；,3、加冷却水管。,热平衡,蜗杆的结构:,通常与轴制成一体,z1=1或2时：b1 (11+0.06z2)m,z1= 4时: b1 (12.5+0.09z2)m, 蜗杆轴,蜗杆长度b1的确定：,11-6 圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计,1)无退刀槽结构：加工螺旋部分时只能用铣制的办法。,2) 有退刀槽：加工螺旋部分时可以车制、也可以铣制,例题,右,结论:为使轴轴向力较小, 轴上两齿轮同旋向。,蜗杆的结构:,通常与轴制成一体,z1=1或2时：b1 (11+0.06z2)m,z1=