第八章 蜗杆传动讲解.ppt

第八章 蜗杆传动 蜗杆传动由蜗杆和涡轮组成，用来实现两交错轴间的运动和动力，一般两轴交错角为90度。蜗杆传动通常用蜗杆作主动件。 8.1 概 述 1、蜗杆传动的优缺点： 优点： 结构紧凑，可以得到很大的传动比（i =7~80) ； 传动平稳无噪音； 机构具有自锁性(蜗杆导程角r啮合面的当量摩擦角），即只能由蜗杆带动涡轮不能由涡轮带动蜗杆，起到安全保护作用。 缺点：传动效率低，自锁性的蜗杆传动，效率更(50%)； 因齿面相对滑动速度大，摩擦磨损大，发热大，不适用于功率过大长期连续工作处； 为了散热和减小磨损，需贵重的抗磨材料和良好的润滑装置（涡轮－钢，蜗杆－铜，铜易磨损且贵）； 蜗杆的轴向力较大。 半径较小的圆柱上分布有螺旋齿（形似螺杆）的构件称为蜗杆；另一个半径较大，外形很像一个斜齿轮的构件称为涡轮。 蜗杆也可看作由斜齿轮演化而来，当斜齿轮半径较小、轴相尺寸较长，而螺旋角较大时，一个斜齿就能在圆柱上绕一周或几周得到一条螺旋线。因此蜗杆上有几条螺旋线就相当于几个齿，叫做蜗杆的头数，一般z1＝1～4。蜗杆与螺杆相仿，也有左、右旋，通常采用右旋蜗杆。 2 、蜗杆的形成与分类 分类 根据蜗杆形状，可分为： 圆柱蜗杆机构：普通圆柱蜗杆（按照刀具及安装位置不同分：阿基米德圆柱蜗杆、法向直廓圆柱蜗杆、渐开线圆柱蜗杆、锥面包络圆柱蜗杆）、圆弧圆柱蜗杆； 环面蜗杆机构； 锥蜗杆机构。 圆柱蜗杆制造简单，应用最广。 蜗杆齿轮箱 环面蜗杆传动 非正交蜗杆机构 蜗杆机构的组成 8.2 圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算 一、几何参数 1、模数m及压力角α: 阿基米德圆柱蜗杆在轴向内为一直线齿廓的齿条。 主(中间)平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。 阿基米德蜗杆与蜗轮啮合时，主平面内相当于直线齿条与渐开线齿轮的啮合。其正确啮合条件： 蜗杆轴向模数和压力角分别等于涡 轮端面模数和压力角，且为标准值。 蜗杆分度圆柱上的导程角r应等于涡 轮分度圆柱上的螺旋角β,且旋向相同 2、蜗杆分度圆直径d1: 由于涡轮加工所用的刀具是与蜗杆分度圆相同的涡轮滚刀，因此为便于滚刀标准化，减少刀具型号，对同一模数规定了几个蜗杆分度圆直径 (对应关系见表8－1)。 3、蜗杆的导程角γ: 蜗杆导程角大时，传动效率高，但蜗杆加工困难，蜗杆导程角小时，传动效率低。当rρv时，蜗杆传动具有自锁性。 二、蜗杆传动的几何尺寸计算(表8－2) 10.3 蜗杆传动的运动学及效率一、蜗杆传动的运动学1、传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 蜗杆传动的传动比为： 注意：蜗杆传动的传动比不等于蜗轮、蜗杆的直径比。 蜗杆头数z1可根据传动比和传动效率选取。z1小，传动比大，传动效率低；z1大，传动效率高，但导程角大，制造困难。通常z1取值为1、2、4、6，z1可根据传动比按表选取。蜗轮齿数z2=iz1。为保证传动平稳和有较高效率，z2不应小于28。z2越大，则蜗轮尺寸越大，蜗杆越长，致使蜗杆刚度降低，对动力传动，一般限制z2≤82。 2、蜗杆传动齿面相对滑动速度： 涡轮与蜗杆在节点的相对速度称为滑动速度。 蜗杆传动工作时，齿面相对滑动速度对蜗杆传动的发热、效率及失效等均有较大影响。 3、蜗杆传动的润滑。由于蜗杆传动的滑动速度大、效率低、发热大，因此，润滑非常重要。它可以降低温升，避免胶合和减少磨损，使传动效率、承载能力和寿命得到提高。蜗杆传动的润滑方式，可根据相对滑动速度和工作条件查表选定。 二、蜗杆传动的效率。闭式蜗杆传动的功率损耗包括轮齿啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗和搅油损耗三部分。其总效率为： 8.4 蜗杆传动的材料及结构 一、蜗杆和蜗轮的材料 蜗杆和蜗轮的材料应具有较高的强度，良好的减摩性、耐磨 性和抗胶合性能。 蜗杆一般采用碳钢或合金钢制造。对于高速重载蜗杆常用 20Cr、20CrMnTi等，经渗碳淬火；或者采用45钢、40Cr等，经 齿面淬火处理；一般不太重要的蜗杆，可采用40或45钢，经调 质处理。 蜗轮一般采用青铜或铸铁制造。对于滑动速度vs ≥ 3m/s的 重要传动，可采用耐磨性好的铸造锡青铜（ ZCuSn5Pb5Zn5 、 ZCuSn10P1 ）；对于滑动速度 vs ≤4m/s的传动，可采用耐磨性 稍差，但价格便宜的铸铝铁青铜（ZCuAl10Fe3）；对于滑动速 度 vs 2m/s 的传动，可采用灰铸铁（H