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机械原理——机械的平衡 第12章 蜗杆传动 1 组成和应用 通常二轴交角?＝90° 蜗杆主动，蜗轮被动 2 特点 传动比大：一般传动 i=7~80; 分度机构可达1000 结构紧凑 传动平稳，噪声小 效率低 成本高 3、蜗杆传动的类型 圆柱蜗杆： 按螺旋面形状分： 阿基米德蜗杆(ZA蝇杆) 渐开线蜗杆(ZI蜗杆) 正确啮合条件： ma1 = mt2=m ?a1 = ? t2= ? 12-3 蜗杆传动失效形式、材料及结构 一、蜗杆传动失效形式、材料选择 失效形式： 胶合、磨损、点蚀、轮齿折断（蜗轮轮齿） 开式齿轮传动：齿面磨损、轮齿折断 闭式齿轮传动：齿面胶合、点蚀 由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上 材料要求： 减摩性好、耐磨、抗胶合、足够的强度 蜗杆的材料： 高的强度、刚度及光洁度 碳 钢 — 45号钢 调质或淬火 合金钢 — 20Cr、20CrMnTi(渗碳淬火)、40Cr (表面淬火) 蜗轮的材料 减摩、抗胶合、抗点蚀 铸锡青铜 ZCuSn10P1 — 适合高速 铸铝青铜 ZCuAl 9Fe3 — 低速重载 灰铸铁 HT200 — 低速轻载 二、蜗杆蜗轮结构 蜗杆：通常为整体式——蜗杆轴 蜗轮：通常为组合式 作用力的大小： 作用力的方向: 径向力：指向各自圆心 圆周力：利用转向判断 轴向力：蜗杆左、右手定则 §12—5 圆柱蜗杆传动的强度计算 特点： 强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因） 中间平面内相当于齿条与齿轮啮合，蜗轮类似于斜齿轮 蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似 蜗轮齿面接触强度计算： 验算公式： 设计公式： 蜗轮齿面弯曲强度计算： 蜗轮齿形比较复杂，且齿根是曲面，精确计算弯曲应力比较困难，参照齿轮做近似计算。 校核公式： 设计公式： 说明： 由于齿形的原因，蜗轮轮齿的弯曲强度通常比接触强度大得多。故： 受强烈冲击、z2特多、开式传动中，才计算弯曲强度。 蜗杆的刚度计算： 一、传动效率 啮合效率h1： 轴承效率h2及搅油损失效率h3：h2 h3 =0.95~0.97 设计之初， h未知，可按 z1 初选（表12-8） 三、热平衡计算 对象 — 连续工作的闭式蜗杆传动 目的 — 控制油温，防止胶合 热平衡时，单位时间内：发热量 = 散热量 单位时间内的发热量(由于摩擦损耗引起)：Q1=1000P1(1-h) 单位时间内的散热量：Q2=htA(t-t0) 当Q1=Q2，则温升为： 提高散热能力方法： 增大散热面积； 提高散热系数：在蜗杆轴端加装风扇、箱内装冷却水管 例题12.2 设计一运输机的闭式蜗杆传动。蜗杆输入功率P=5.5KW 蜗杆的转n1=960r/min ，传动比i=21 ，载荷平稳，单向回转 分析： 设计蜗杆传动——材料、热处理、精度、模数、齿数； 设计准则—— 蜗轮：接触强度设计、弯曲强度校核； 蜗杆：刚度校核 解： 1、选择材料并确定许用应力 蜗杆：功率不大，采用45钢， 表面淬火，硬度45-55HRC； 蜗轮：转速较高，采用抗胶合性能好的铸锡青铜， ZcuSn10P1，砂模铸造。 表12-4，蜗轮材料 表12-6，蜗轮材料 计算蜗轮转矩 确定蜗杆头数并估算效率 由表12-2，根据i值取： 由表12-8： 2、按接触强度设计蜗轮 表KA=1.1-1.4，取KA=1.1 （冲击、V大、t°C高:取大） ZE=150(钢-铸锡青铜) d1/a Z? 假设d1/a=0.4， Z?=2.8 关键：d1/a=？ Z?——图12-11 d1/a=0.3-0.5 d1/a越小， a一定时， d1小 d1小，蜗杆导程角大，即效率高 d1小，蜗杆刚度差 表12-3 m d1 Z1 q 6.3 63 1,2,4,6 10 112 1 17.778 8 80 1,2,4,6 10 140 1 17.5 只能取： m=8，d1=80，q=10 由此，可计算出其它几何参数： d1