第4章蜗杆传动.ppt

14章 蜗杆传动 应用：1.中小功率传动 2. 二、蜗杆传动的类型 * 14.1 蜗杆传动的类型和特点和应用 蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力,一般两轴交角为90° 蜗杆主动、蜗轮从动 蜗杆 蜗轮 一、蜗杆传动的特点和应用 1. 蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。 2. 传动平稳、噪声小。 3. 可制成具有自锁性的蜗杆。 4. 蜗杆传动的主要缺点是效率较低η=0.6～0.8 5. 发热，易胶合 6.蜗轮的造价较高，采用青铜材料且加工困难。 通常在滚齿机上用蜗轮滚刀或飞刀加工成形 可用于机床分度机构、仪器仪表中 二、蜗杆传动的类型 圆柱蜗杆传动 圆弧面蜗杆传动 锥面蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 圆柱蜗杆 环面蜗杆 锥蜗杆 14.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 参数和尺寸均在中间平面内确定 一、蜗杆传动的主要参数及其选择 1. 蜗杆的头数z1 就是蜗杆螺旋线的数目，一般取1、2、4 　　较少的蜗杆头数可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。 2. 蜗轮的齿数z2 通常取z2 = 28～80 3. 传动比i 4. 模数m和压力角α 　　蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即：　 　 ma1= mt2 = m 　　　　　　 αa1 = αt2 = 20° 正确啮合条件 5. 蜗杆螺旋线升角（导程角）λ 导程： 蜗杆螺旋线有左、右旋之分，一般为右旋。 通常Υ=3.5°~27° 6. 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 直径d1与模数m 的比值称为蜗杆的直径系数。 7. 中心距 普通蜗杆传动的承载能力计算2 14.3蜗杆传动的受力分析 　　蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相同，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。 在不计摩擦力时，有以下关系： 方向判定： 1）蜗轮转向 已知：n1、旋向→n2 左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2→n2 2）各分力方向 Fr：指向各自轮心 Ft 蜗杆与n1反向 蜗轮与n2同向 Fa 蜗杆：左、右手定则 蜗轮： ※ n2 n1 3）旋向判定 ∵ 蜗轮与蜗杆旋向相同。 v2 14.4 蜗杆传动的失效形式及材料选择 一、蜗杆传动的失效形式 1. 齿面间相对滑动速度v； 2. 齿轮的失效形式； 失效常发生于蜗轮的轮齿上 主要失效形式为：胶合、磨损、齿面点蚀 二、 蜗杆传动的计算准则 1. 对于闭式蜗轮传动，通常按齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。 2. 对于开式蜗轮传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数Z2 大于90 时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。 3. 由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。 三、蜗杆传动的材料 1. 为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。 2. 高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。 3. 低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。 4. 蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。 14.5 强度设计及热平衡计算 一、 蜗轮齿面接触疲劳强度计算  蜗轮齿面接触疲劳强度计算与斜齿轮相似，仍以赫兹公式为基础。 经分析推导得钢蜗杆与青铜或灰铸铁蜗轮配对时，蜗轮齿面接触疲劳强度校核公式 (9-10) 经过整理得到接触疲劳强度设计公式 (9-11) 二、 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 由于蜗轮的齿形比较复杂，通常把蜗轮近似作为斜齿圆柱齿轮进行条件性计算。蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核公式 (９-１２) 设计公式 （９-１３） 式中：YF——蜗轮齿形系数，是考虑轮齿的几何形状对齿根弯曲应力的影响而引入的系数。可按当量齿数 。 ［σ］F——蜗轮材料的许用弯曲应力(MPa) 三、蜗杆传动的热平衡计算 闭式蜗杆传动应进行热平衡计算 传动消耗于摩擦而变为热量的功率为： 经箱体表面散发的热量的相当功率为： 由于η↓——发热大 易胶合 热平衡计算 蜗杆传动的热平衡条件为： 得： Ks—箱体表面的散热系数，可取Ks (10~17)W/(m2?℃)； A ——箱体的可散热面积(m2)； t1——润滑油的工作温度(℃)；一般　　　 t0——环境温度(℃)。 可用于系统热平衡验算，一般to≤70～80℃ 四、蜗杆传动的散热措施 当自然冷却