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第十一章 蜗杆传动 第一节 蜗杆传动的类型 一、蜗杆传动的特点 优点：1）大 可高达1000； 2）螺旋传动（相当），多齿啮合，传动平稳，振动小，噪声低； 3）当，可实现反向自锁。 缺点：1）啮合面间相对滑动速度大，磨擦大，效率低；当有自锁性时，效率更低。 2）成本高（蜗轮用贵重的减摩材料制造）； 3）安装时对中心距尺寸精度要求高。 二、蜗杆传动分类 根据蜗杆端面形状：圆柱蜗杆、环面蜗杆、锥蜗杆 1、圆柱蜗杆：1）普通圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆（阿基米德螺旋线） 法面直廓蜗杆（延伸渐开线） 渐开线蜗杆（渐开线） 锥面包络圆柱蜗杆（圆锥面族的包络面） 2）圆弧圆柱蜗杆 第二节普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 1、中间平面 普通圆柱蜗杆传动的主要参数 1、和压力角。==, == 2、和 3、 , ，=, 少，则大，但效率低，易实现自锁 ，28≤≤80 4、导程角 ——导程，——齿距 = 大，效率高 5、中心距 === 二、蜗杆传动变位的特点： 1、变位原因：为了配凑中心距或提高蜗杆传动承载能力及传动效率 2、只变蜗轮、不变蜗杆。变位后，蜗轮节圆、分度圆仍旧重合，但蜗杆的节线，分度线不重合。 3、变位传动的应用 1）变位前后，蜗轮齿数不变（），蜗杆传动的中心距改变（） 则 2）变位前后，，。 因为：，所以，则 第三节普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 一、失效形式、设计准则及材料选择 失效形式： 闭式：点蚀、胶合 开式：齿面磨损和轮齿折断 设计准则： 闭式：按齿面接触强度设计，按弯曲强度校核、热平衡计算； 开式：按齿根弯曲疲劳强度设计，考虑到磨损会使轮齿变薄，将增大10%左右。 3、材料选择：由失效知，蜗轮（杆）材料不仅要有足够的强度，更要有良好的耐磨性和磨合性。 蜗杆：45、40Cr、40；对于极低速和手动蜗杆，可用铸铁。 蜗轮：（考虑两齿面间相对速度）：高速而重要的用铸造锡青铜 3 低速用铸造铝铁青铜 4 极低速轻载用球墨铸铁、灰铸铁2 注意：为了防止变形，要对蜗轮进行时效处理。 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相似，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： 为蜗轮端面压力角或 蜗杆轴面压力角； 为蜗杆法面压力角； 为分度圆导程角。 蜗杆传动的强度计算 1、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算 校核公式 式中：为啮合齿面上的法向载荷，N；为接触线总长，mm；为综合曲率半径，mm；为材料的弹性影响系数，；为中心距，mm；为蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数（接触系数）。为载荷系数，； 设计公式 注意：蜗轮失效形式因其材料的强度和性能的不同而不同，故许用接触应力的确定方法也不同。 1）材料为锡青铜（）,因其抗胶合能力好，故承载能力主要取决于蜗轮的 接触疲劳强度。（与应力循环次数N有关） ，， 式中：为蜗轮的基本许用接触应力；为接触强度的寿命系数；为应力循环次数； 为蜗轮每转一转，每个轮齿啮合的次数；为蜗轮转速；为工作寿命。 2）灰铸铁或高强度青铜（），因其抗点蚀能力强，承载能力主要取决于抗胶 合能力。（与滑动速度有关） 2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算（开式或过多） 校核公式 式中：为蜗轮轮齿弧长；为法面模数；为齿根应力校正系数；为轮齿齿形系数；为重合度系数；为螺旋角影响系数。 上式化简，得 ， ， 式中：为计入齿根应力校正系数后蜗轮的基本许用应力。 设计公式 四、蜗杆的刚度计算（挠度） 蜗杆受力变形，轮齿载荷集中，影响正常啮合。 式中；（）分别为蜗杆所受的圆周力（径向力）；为材料的弹性模量；为危险截面的惯性矩；为两端支承间的跨距。 普通蜗杆传动的精度等级及其选择 1.对蜗轮、蜗杆、蜗杆传动规定了12个精度等级。 1）1级精度最高，其余等级依次降低，12级为最低，6~9级精度应用最多； 2）6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构，圆周速度v2≥5m/s 3）7级精度用于运输和一般工业中的中等速度的动力传动，圆周速度v2 7.5m/s 4）8级精度一般用于每昼夜只有短时工作的次要低速传动，圆周速度v2≤3m/s 5）9级精度一般用于不重要的低速传动机