第十二章 蜗杆传动 第十四、十六章 轴 轴承课件.ppt

第十二章 蜗杆传动 用于传递空间互相垂直轴之间的回转运动和动力； 一般交错轴间的夹角90°。 12-1蜗杆传动的特点和类型 传动原理 可看作螺旋齿轮的衍生机构； 或可看作螺旋传动。 蜗杆传动的特点 优点： 传动比大。 在动力传动中i=8~80， 分度机构中可达1000。 结构紧凑； 传动平稳， 蜗杆是连续不断的螺旋齿，蜗轮齿和它是逐步进入和退出啮合， 同时啮合的齿又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低 蜗杆传动的特点 缺点：在啮合处具相对滑动速度较大。 磨损大； 效率较低； 为减磨，蜗轮一般选青铜制造，成本高； 功率一般在50KW以下。 蜗杆传动的类型 按蜗杆形状分 圆柱蜗杆 圆弧面蜗杆 按旋向分 右旋——常用 左旋 按其蜗旋面形状分 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆：垂直于轴的截面内为渐开线 蜗杆传动的常用精度 7级精度——适用蜗杆圆周速度7.5m/s； 8级精度——适用蜗杆圆周速度3m/s； 9级精度——适用蜗杆圆周速度1.5m/s。 12-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 一、蜗杆传动的主要参数 1. 模数和压力角 主平面——通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 主平面内蜗杆蜗轮的啮合相当于齿轮与齿条啮合。 主平面内蜗轮齿廓为渐开线。 标准模数和压力角 蜗杆传动在主平面内模数和压力角为标准值； 设计计算以主平面内的参数和几何关系为准； 标准模数——蜗杆轴向模数，蜗轮端面模数；表12-1。 标准压力角为20o——蜗杆轴向压力角、蜗轮端面压力角。 蜗杆传动正确啮合条件 交错轴间的夹角90°： 模数和压力角分别相等； 蜗杆中圆柱上的导程角γ =蜗轮分度圆上的螺旋角β，且旋向相同。 2.传动比、蜗杆头数、蜗轮齿数 传动比 蜗杆头数z1： 取1——传动比大，效率较低，可能自锁； 取2、4——传动效率高，用于大功率传动。 蜗轮齿数z2 ： 大于26——避免根切； 不宜大于80——避免蜗杆跨度大,刚度小，影响啮合精度。 3、蜗杆直径系数q和导程角 4、齿面间相对滑动速度 在节点啮合时，沿齿向的滑动速度。 相对滑动速度大小影响： 润滑； 齿面失效形式； 发热； 传动效率。 5.中心距a 二、几何参数计算 蜗杆传动的几何尺寸计算公式，见表12-3。 在主平面内定义各几何参数。 12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 一、蜗杆传动的失效形式及材料选择 主要失效形式： 胶合：发热——油稀——不利于润滑——胶合； 疲劳点蚀； 磨损。 避免失效的措施： 合理的选择材料； 必要的强度计算； 有效的润滑和散热。 材料选择 要求： 足够的强度； 良好的减摩耐磨性和抗胶合能力。 常采用青铜作蜗轮的齿圈与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。 材料选择 蜗杆： 碳素钢或合金钢，表面光洁，硬度较高。 铸铁。 蜗轮： 铸锡磷青铜，抗胶合抗磨好，较贵。 锡锌铅青铜； 铝铁青铜； 铸铁。 蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆绝大多数和轴做成一体——蜗杆轴。 蜗轮结构 整体式； 组合结构——为节约贵金属。 12-4 蜗杆传动的受力分析 法向力Fn可分解为轴向、切向和径向三个力。各力方向的判断方法同斜齿轮。 各力的大小： 12-5 蜗杆传动的强度计算 蜗杆传动中蜗杆材料强度一般高于蜗轮材料强度，失效一般发生在蜗轮轮齿上。 齿面接触强度： 设计公式 12-6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 一、 蜗杆传动的效率 闭式蜗杆传动的功耗 轮齿的啮合功耗 轴承的摩擦功耗——主要功耗 搅油功耗 蜗杆传动的效率可根据螺旋传动的计算公式得到： 提高蜗杆传动效率的措施 提高导程角 —— 增加头数z1 ； 减小当量摩擦角 见表12-7 提高蜗杆齿面硬度； 提高齿面相对滑动速度。 二、蜗杆传动的润滑 润滑对于蜗杆传动是一个重要的问题，影响到其传动效率和早期失效 润滑油的粘度和和给油方法主要是根据相对滑动速度和载荷类型进行选择，见表12-9。 三、蜗杆传动的热平衡计算 闭式蜗杆传动相对滑动速度大——发热量大，若不及时散热——油温升高，润滑失效——轮齿磨损加剧，甚到胶合。 因此对于连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算。 热平衡计算 热量通过箱体散出，且要求油温t与周围室温之差不大于允许值： —— 温差允许值一般为60~70oC，且油温不超过90 o C 提高散热量的方法 增加散热面积A； 提高散热系数kt。 第十四章 轴 用于支承作回转零件实现回转运动、传递转矩。 轴的分类（按受载类型分） 转轴——同时受转矩和弯矩； 传动轴——只受转矩，不受弯矩； 心轴——只受弯矩，不受转矩； 轴的分类（按轴的形状分） 直轴 曲轴 挠性钢丝轴 轴的设计 根据工作要