机械设计基础第四版.ppt

* 第六章 蜗杆传动 §6-1 蜗杆传动概述 按蜗杆形状分 圆柱蜗杆传动 蜗杆传动的特点： 结构紧凑;工作平稳、噪声小;传动比大 但效率低；制造成本较高 §6-1 概述 用于空间交错轴间的传动，通常Σ=90° 蜗杆传动的类型： 环面蜗杆传动 锥面蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 ZA型:阿基米德蜗杆 中间平面：齿条与渐开线齿轮啮合 端面：阿基米德螺旋线 ZI型:渐开线蜗杆 端面：渐开线,较精密传动 ZN型:法向直廓蜗杆 (刀具加工 位置不同) 圆柱蜗杆 §6-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 一、主要参数 1. 模数 m 和压力角α 中间平面 — 包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合 在中间平面内为标准值 mx1 = mt2 = m αx1 = αt2 = α= 20° 2、蜗杆分度圆直径d1、导程角γ及直径系数q ↓刀具数量 同一m的蜗杆，应对直径d1进行限制 d1为标准值 πd1 px px 加工蜗轮时的滚刀与尺寸与与之啮合的蜗杆尺寸相同，但m一定时，由于z1和γ的变化，d1是变化的，即需要配备很多加工蜗轮的滚刀。 d1 m 表6-1 § 6-2 蜗杆传动主要参数与几何尺寸计算 γ ● 蜗杆直径系数q d1、m——为标准值 ∴q为导出值,不一定为整数。 m一定时，q↑——d1↑——蜗杆刚度↑ z1 = 1 ~ 4 3. 蜗杆头数 z1、蜗轮齿数 z2 及传动比 i i = n1/n2 = z2/z1 = d2 / d1 ? ≠ d2 / d1 但 z1 少，效率低 z1 过多,制造困难 z2 = i z1=28 ~ 80 常取 z2 = 32 ~ 63 传递动力时:头数z1↑—γ↑—η↑ ∴ 采用多头蜗杆 传递运动时:保证自锁( γ≤ρ),γ↓—z1 ↓,采用单头蜗杆 三. 蜗杆传动的正确啮合条件 ?1 = ? 2 蜗杆传动的正 确啮合条件 ? ?1=?2 O1 O1 O2 O2 β2 二、几何尺寸计算 中心距 a =(d1+d2)/2 = m(q+z2)/2 其他尺寸计算见表6-2 材料要求：减摩性好、耐摩、抗胶合、足够的强度 碳 钢 — 45号钢 调质或淬火 §6-3 蜗杆、蜗轮的材料及结构 蜗 杆 合金钢 — 20Cr、20CrMnTi、40Cr 铸锡青铜 ZCuSn10P1 — 适合高速 蜗 轮 铸铝青铜 ZCuAl 9Fe3 — 低速重载 灰铸铁 HT200 — 低速轻载 减摩性好 　　蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。　　 蜗杆结构 　　为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下： 整体式蜗轮 齿圈式蜗轮 镶铸式蜗轮 螺栓联接式蜗轮 观看涡轮照片 蜗轮结构 一、受力分析与计算载荷 1.受力分析 圆周力： 轴向力： (蜗杆主动) ——啮合效率 忽略Ff ，Fn 径向力： §6-4 蜗杆传动受力分析与强度计算 方向判定： 2）蜗轮转向 1）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： ※ 运用：Fa1（左、右手定则） Ft2 蜗轮转向 已知：n1、旋向→n2 练习： 已知：蜗杆轴Ⅰ为输入， Ⅲ轴为输出，轴Ⅲ转向如图，欲使Ⅱ轴上轴向力相抵消一部分 。 试：确定各轮转向、旋向。 1. n4→ n3 → n2 → Ft2 → Fa1 2. Fa3 → Fa2 → Ft1 →n1 蜗轮右旋 n4 输出 Ⅲ Ⅰ Ⅱ 1 2 3 4 蜗杆右旋 → 二、滑动速度和失效形式 设蜗杆的圆周速度为V1，蜗轮的圆周速度为V2，V1与V2呈90°，则齿廓间产生的相对滑动速度 由于VS比蜗杆圆周速度还大， 故引起较严重的磨损和发热。 蜗杆传动受力分析与强度计算 1、滑动速度VS 2.计算载荷： K T2 = η i K T1 K = 1~1.4 d1 d2 ?2 ?1 ?1 v1 vs v2 ? 载荷平稳、vs≤3m/s时，取小值 2、失效形式和设计准则 齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损 由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上 对于大多数蜗杆传动，其承载能力主要取决于接触强度 设计准则： 闭式蜗杆传动，按齿面接触强度设计， 开式蜗杆传动——主要是控制因磨损而引起的蜗轮轮齿的 折断，按齿根弯曲疲劳强度条件设计计算或校核计算。 1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因） 2）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合， 蜗轮类似斜齿轮 三、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 特点： 因此， 蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似， 其强度公式可仿照斜齿轮的计