机械基础涡杆传动10章的.ppt

机械原理——机械的平衡 第10章 蜗杆传动 10-1 概述 10-2 基本参数和几何尺寸 10-3 运动学及效率 10-4 蜗杆、蜗轮的材料及结构 10-5 蜗杆传动的强度计算 10-6 热平衡计算 基本要求: 掌握蜗杆传动的几何参数的计算、选择方法 掌握进行蜗杆传动的力分析、强度计算 了解蜗杆传动的热平衡原理和计算方法 10-1 概述 一、蜗杆传动及其特点 二、蜗杆传动的类型 一、蜗杆传动及其特点 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 二、蜗杆传动的类型 按蜗杆整体形状分： 圆柱蜗杆 环面蜗杆 锥蜗杆 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) 法向直廓蜗杆(ZN蜗杆) 锥面包络蜗杆(ZK蜗杆) 圆弧面蜗杆(ZC蜗杆) 10-2 基本参数和几何尺寸 一、正确啮合条件 二、主要参数及几何尺寸 一、正确啮合条件 主平面(中间平面):通过蜗杆轴线并垂直与蜗轮轴线的平面 正确啮合条件：mx1 = mt2=m ?x1 = ? t2= ? ? 1= ?2 旋向相同, 即蜗杆、蜗轮同为左旋，或同为右旋 啮合特点 从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动 从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形，啮合传动类似于齿轮齿条运动 几何尺寸计算上，按主平面的参数仿照齿轮进行计算 受力上，与斜齿轮相似 二、主要参数及几何尺寸 1 模数 2 压力角 3 导程角 4 分度圆直径 5 中心距 1 模数 从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形 啮合传动类似于齿轮齿条运动 mx1 = mt2=m 具体见表10-1（GB/T 10088-88） 2 压力角 从主平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形，蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形 啮合传动类似于齿轮齿条运动 GB/T 10088-88规定： 阿基米德蜗杆：a=20° 动力传动： a=25° 分度传动：a=12°、15° 3 导程角 从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动 蜗杆的导程角相当于螺纹的螺旋升角 根据正确啮合条件， ? 1= ?2（蜗轮的螺旋角） 4 分度圆直径 蜗杆分度圆标准化，以限制刀具数 d1与模数相匹配 见表10-1 蜗轮分度圆直径同齿轮 d2=mz2 5 中心距 反映功率大小 其余几何尺寸见表10-2 10-3 运动学及效率 一、齿数和传动比 二、滑动速度 三、传动效率 一、齿数和传动比 从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动 蜗杆的齿数即蜗杆的头数，z1 = 1, 2, 4、6，取小 i ?，??, 自锁性好 z2 = i12 z1, (通常29~70) 二、滑动速度 相对滑动速度很大产生的利弊： 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 三、传动效率 啮合效率h1类似于螺旋副： 轴承及搅油损失效率h2： 滚动轴承： h2=0.98~0.99 滑动轴承： h2=0.97~0.98 设计之初， h未知，可按 z1 初选： z1 = 1 时，h= 0.7~0.75 z1= 2 时，h= 0.75~0.82 z1= 4 时，h= 0.85~0.92 10-4 蜗杆、蜗轮的材料及结构 材料要求：减摩性好、耐磨、抗胶合、足够的强度 一、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) 二、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 三、蜗杆结构 通常为整体式——蜗杆轴 四、蜗轮结构 通常为组合式 10-5 蜗杆传动的强度计算 一、失效形式及设计准则 二、受力分析 三、轮齿表面的接触强度计算 四、轮齿的弯曲强度计算 一、失效形式及设计准则 1 失效形式 失效：胶合、磨损、点蚀、齿根折断——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 2 设计准则——主要考虑蜗轮 开式齿轮传动：齿面磨损、轮齿折断 ? 保证齿根疲劳强度 闭式齿轮传动：齿面胶合、点蚀 ? 按齿面接触疲劳强度设计，齿根疲劳强度校核 另外，还应作热平衡计算 二、受力分析 受力分析类似斜齿传动 蜗杆、蜗轮旋向相同 蜗杆三个分力：Fr1, Ft1, Fa1 蜗轮三个分力：Fr2, Ft2, Fa2 作用力的大小： 作用力的方向 径向