武汉理工大学机械设计基础第6章要点.ppt

武汉理工大学 罗齐汉 qhluo@mail.whut.edu.cn * §6-1 蜗杆传动概述 §6-2 蜗杆传动主要参数与几何尺寸计算 §6-3 蜗杆和蜗轮的常用材料和结构 §6-4 蜗杆传动受力分析与强度计算 §6-5 蜗杆传动润滑、效率和热平衡计算 第6章 蜗杆传动设计 一、蜗杆传动的特点 蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般两轴间的交错角Σ=90°。 蜗杆传动是在齿轮传动的基础上，为了获得较大的传动比而发展起来的。 §6- 1 蜗杆传动概述 它具有齿轮传动的某些特点，即在中间平面或称主平面——（通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面）内的啮合情况与齿轮和齿条啮合情况相似；又有区别于齿轮传动的特性，即其运动特性相当于螺旋副的工况。蜗杆相当于一个单头或多头螺杆，蜗轮相当于一个“不完整的螺母”。蜗杆转动一周，蜗轮相应转过一个或多个齿。 §6- 1 蜗杆传动概述 二、正确啮合条件 如前述，在中间平面，蜗杆传动 相当于齿条（蜗杆）与齿轮（蜗 轮）的啮合，故其正确啮合条件 和齿轮传动相仿。为增加接触线 长度，将蜗轮齿面做成圆弧形， 包在蜗杆上。 蜗杆传动正确啮合条件： 1、在中间平面内，蜗杆的轴向模数mx1和压力角αx1与蜗轮的端面模数mt2和压力角αt2分别相等。 即mx1=mt2=m αx1=αt2=20° 2、蜗杆分度圆柱导程角?与蜗轮分度圆柱螺旋角β等值同向。即? = β §6- 1 蜗杆传动概述 螺旋线方向实例： 蜗杆与蜗轮的螺旋方向应相同，而斜齿轮传动中两 齿轮的螺旋方向相反。在蜗杆蜗轮的螺旋方向上，同学 们常出现一左一右的错误概念。在实际生产中就发生过 类似事情：某厂技术员设计蜗杆减速器时，就采用了蜗 杆右旋、蜗轮左旋，制造好后，安装时才发现安装不进 去，因而造成废品和返工，在这方面要特别注意。 蜗杆传动实例 三、传动类型 按蜗杆形状分圆柱蜗杆传动 按蜗杆螺旋面形状分阿基米德、渐开线、延伸渐开线蜗杆传动。 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 §6- 1 蜗杆传动概述 阿基米德蜗杆的加工方法 §6- 1 蜗杆传动概述 § 6-2 蜗杆传动主要参数与几何尺寸计算 蜗杆传动主要参数有：模数m、压力角α、蜗杆分度圆直径d1、直径系数q、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2。 这些参数不仅影响结构尺寸，也影响传动性能，它们相互联系，不应孤立确定。 一、模数m和压力角α 同齿轮传动一样，模数也作为主要计算参数。标准见表6-1 二、蜗杆分度圆直径d1、导程角?和直径系数q ??由右图： 令q = d1/m称为直径系数， 即 d1 = mq tg? = z1/q 讨论： （1）d1为什么要取标准值？ 这是因为切制蜗轮所用滚刀的几何参数必须与该蜗轮相啮合的蜗杆相同，即对于每种不同直径的蜗杆在切制蜗轮时都要准备一把滚刀，这样准备的刀具就太多了，故为了减少刀具型号，便于刀具的标准化就制定了d1标准系列。 （2）q与蜗杆刚度关系 d1=mq , 故当m一定,?q↑d1↑,所以q取大值可提高蜗杆刚度。 （3）q与效率关系 tg? = z1/q 故当Z1一定，q↑?下降，所以q取大值会降低效率。 三、传动比i，蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2 1、传动比i § 6-2 蜗杆传动主要参数与几何尺寸计算 2、Z1的选择 主要考虑传动比、效率及制造三个方面。 从传动比看， i 一定，Z1↓Z2↓，故紧凑。 从效率看，Z1↓?↓效率↓,故自锁应选单头。 从制造看，Z1↑( ?↑) , 难制造。 一般： Z1=1-4 3、Z2的选择 为避免发生根切和保证传动平稳，Z2有最小值要求，为 保证蜗杆刚度，Z2有最大值要求(Z2最好不大于80）。 推荐： Z1=1时，Z2≥17 Z1=2时，Z2≥27 动力传动，Z2不应少于28，一般选Z2=32-63为宜。 a =(d1 + d2)/2 =m(q + Z2)/2 四、几何尺寸计算，见表6-2 § 6-2 蜗杆传动主要参数与几何尺寸计算 自锁实例： 蜗杆传动的自锁性能在实际中应用很广。例如船用 电动舵机采用蜗杆传动具有自锁性能，在风浪中使得舵 叶的角度保持不变。起重机的升降机中，由于蜗杆传动 具有自锁性能，使得变幅动力失灵时重物不致掉落下来 造成事故，起锚机也同样。 蜗杆传动实例 §6-3 蜗杆和蜗轮的常用材料和结构（自学）选材除要满足强度要求，更重要的是具有良好的跑合性、减摩性和耐磨性。蜗杆一般用碳钢或合金钢 ；蜗轮一般用青铜合金。 §6-4 蜗杆传动受力分析与强度计算 一、受力分析 作用于工作面上法向力Fn 可分解为圆周力Ft，径向力Fr 和轴向力Fa。 如图： 由于Σ=90°，三力大小： Ft1= - Fa