学习情境7 蜗杆传动学习情境7 蜗杆传动.doc

学习情境7 蜗杆传动 主讲教师 吴明清 指导教师 授课日期 授课班级 12模具 学习情境 任务9设计机床中的蜗杆传动 学时 4 能力目标 设计蜗杆传动的能力 训练项目 掌握蜗杆、涡轮的材料及参数的选择；蜗杆的强度计算 知识点 设计蜗杆参数的步骤和方法 教学重点与难点 设计蜗杆参数的步骤和方法 教学方法 任务驱动教学与典型案例讲解相结合 教学准备 课件，黑板，多媒体设备等。 检测与评价 教师评价与学生自评与互评相结合；职业能力(占70%)、职业素质(30%)；评价成绩采用百分制。 教案设计 教学过程 教学内容 课前组织 （5min） 清点学生人数； 检查授课环境； 链接多媒体课件。 任务导入 （5min） 蜗杆传动机构由蜗轮和蜗杆组成，如图8-1所示，用于传递空间两交错轴之间的运动和动力，通常是两轴在空间相互垂直，轴交错角Σ =90°，一般蜗杆为主动件，作减速运动。根据已知条件设计蜗杆。 图8-1 蜗杆传动 资讯 （45min） 1.蜗杆传动的类型 ⑴按蜗杆的外形不同，蜗杆传动可分为圆柱面蜗杆传动、如图8-2(a)所示，圆弧面蜗杆传动、如图8-2(b)所示，锥面蜗杆传动，如图8-2(c)所示；圆弧面蜗杆和锥面蜗杆的制造较困难，安装要求较高，故不如圆柱蜗杆应用广泛。 ⑵按螺旋面形状的不同，圆柱面蜗杆又可分为阿基米德蜗杆（ZA型，图8-3）和渐开线蜗杆（ZI型，图8-4）等。渐开线蜗杆端面齿廓为渐开线，加工时刀具的切削刃与基圆相切，两把刀分别车出左右螺旋面。阿基米德蜗杆端面齿廓是阿基米德螺旋线，轴向齿廓是直线，加工方法与加工普通梯形螺纹相似，刀刃的顶平面通过蜗杆轴线，车削容易，测量方便，应用最广，但难以磨削，不易得到较高精度。本任务仅介绍应用最广的阿基米德圆柱蜗杆传动。 2.蜗杆传动的正确啮合条件 如图8-5所示，通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。因此，设计蜗杆传动时，其参数和尺寸均在中间平面内确定，并沿用渐开线圆柱齿轮传动的计算公式。 沿用渐开线圆柱齿轮传动的计算公式，从而可得蜗杆传动的正确啮合条件为： ⑴在中间平面内，蜗杆的轴向模数ma1与蜗轮的端面模数mt2必须相等。 ⑵蜗杆的轴向压力角(a1与蜗轮的端面压力角(t2必须相等。 ⑶两轴线交错角为90(时，蜗杆分度圆柱上的导程角(应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角(，且两者的旋向相同。 3.普通圆柱蜗杆传动的主要参数 ⑴模数m和压力角( 为了方便加工，规定蜗杆的轴向模数为标准模数。蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴向模数，因此蜗轮端面模数也应为标准模数。 计划与决策 （5min） 1、选出蜗杆涡轮的材料和精度等级 2、选出涡轮的结构； 3、选择蜗杆涡轮的参数 4、进行齿面接触疲劳强度的计算。 5、结构设计 6、写出计算说明书 实施 （65min） 2.1失效形式 和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式主要有：胶合、磨损、疲劳点蚀和轮齿折断等。由于蜗杆传动啮合面间的相对滑动速度较大，效率低，发热量大，再加上有时润滑和散热不良，胶合和磨损为最主要的失效形式。 2.2蜗杆传动的计算准则 目前对胶合与磨损的计算还缺乏适当的方法和数据，因而通常只是仿照圆柱齿轮进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的条件性计算，并在选取许用应力时，适当考虑胶合和磨损失效因素的影响。实践证明，在一般情况下蜗轮轮齿因弯曲疲劳强度不足而失效的情况较少，一般可不考虑弯曲强度的计算，只有在动力传动中并且是蜗轮齿数很多(如z2＞80)或开式传动才需要考虑弯曲强度的计算，需要计算时可参阅有关书籍。对于闭式传动，通常进行蜗轮齿面接触强度计算。 2.3蜗杆传动的材料 由蜗杆传动的失效形式可知，蜗杆、蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是应有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合能力。为此常采用青铜做蜗轮齿圈与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。 蜗杆一般用碳钢或合金钢制造，要求表面粗糙度值小并具有较高的硬度。蜗杆常用材料如表8-4所示。 2.4蜗杆与蜗轮结构 由于蜗杆的直径较小，通常和轴做成一个整体，如图8-6所示。螺旋部分常用车削加工，也可用铣削加工。车削加工时需有退刀槽，因此刚性较差。蜗轮的结构可做成整体式或组合式。 图8-6 蜗杆轴 ⑴整体式蜗轮 整体式蜗轮主要用于铸铁蜗轮或直径小于100mm的青铜蜗轮，如图8-7(a)所示。 ⑵组合式蜗轮 为了节约贵重金属，直径较大的蜗轮常采用组合式结构，齿圈用青铜材料制造，而轮芯用铸铁或铸钢制造。其组合形式有以下三种: ①齿圈压配式 如图8-7(b)所示，它是将齿圈紧套在轮芯上，两者采用H7/r6的过盈配合。为增加联接的可靠性，通常在接缝处加装4～6个直径为（1.2～1.5