第9章蜗轮蜗杆传动案例.ppt

第九章 蜗杆传动;第一节 蜗杆传动的特点和类型;1．传动比大，一般 i =10~80，最大可达1000；;其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆的齿廓形状不同。;蜗杆分左旋和右旋。;圆柱蜗杆;阿基米德螺线;渐开线;第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸;由于蜗轮是用与蜗杆形状相仿的滚刀，按范成原理切制轮齿，所以ZA蜗杆传动中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。;第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸;在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导程角γ应与蜗轮分度圆上的螺旋角β大小相等旋向相同，即 γ=β 2. 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 设蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，当蜗杆转一周时，蜗轮转过 z1 个齿( z1 / z2周)。因此，其传动比为 ;z2= i z1 。 如 z2太小，将使传动平稳性变差。如 z2太大，蜗轮直径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。 一般取 z2＝32～80。（Z1与Z2的荐用值表：12-2） 3. 蜗杆直径系数q和导程角γ 由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1（参见表12-1）。 直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即：;第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸;4.齿面间滑动速度vs 蜗杆传动即使在节点C处啮合，齿廓之间也有较大的相对滑动，滑动速度vs 沿蜗杆螺旋线方向。设蜗杆圆周速度为v l、蜗轮圆周速度为v 2 ，由图12-6可得;5. 中心距a 当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动，其中心距计算式为 a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2) (12-4) 注意： a≠0.5m(z1+z2) 。中心距的常用值见表12-3注。;表12-3 蜗杆传动的几何尺寸计算;蜗轮的转向;第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸;第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸;第三节蜗杆传动的失效形式、材料和结构;3.常用材料 由于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料不仅要求有足够的强度，更重要的是具有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此常采用青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。;二、蜗杆和蜗轮的结构 由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆轴），当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。;组合式蜗轮;第四节圆柱蜗杆传动的受力分析;2.力的方向 当蜗杆主动时，各力方向判断如下： 蜗杆上的圆周力 Ft1的方向与蜗杆转向相反。 蜗杆上的轴向力 Fa1的方向可以根据蜗杆的螺旋线旋向和蜗杆转向，用（左）右手定则判断。 蜗轮上的圆周力 Ft2 的方向与蜗轮的转向相同（与蜗杆上的轴向力 Fa1的方向相反）。 蜗轮上的轴向力 Fa2 的方向与蜗杆上的圆周力 Ft1的方向相反。 蜗杆和蜗轮上的径向力 Fr1 、Fr2的方向分别指向各自的轴心。;主动轮（ 蜗杆） ：左旋用左手 右旋用右手 四指------?方向 拇指-------Fa1方向;第四节圆柱蜗杆传动的受力分析;传动系统如图，已知轮4为输出轮，转向如图，试： 1、合理确定蜗杆、蜗轮的旋向； 2、标出各轮受力方向。;图示为一起重装置，欲使重物上升，试在图上画出：;第五节圆柱蜗杆传动的强度计算;第五节圆柱蜗杆传动的强度计算;当蜗轮材料为锡青铜时，其材料具有良好的抗胶合能力,蜗轮的损坏形式主要是疲劳点蚀，其承载能力取决于轮齿的接触疲劳强度。因此，许用接触应力与应力循环次数N、材料及相对滑动速度v2有关。可按表12-4 选择。 当蜗轮材料为无锡青铜、黄铜或铸铁时，材料的强度较高，抗点蚀能力强，蜗轮的损坏形式主要是胶合，其承载能力取决于其抗胶合能力，与应力循环次数无关，因此，许用接触应力可从表12-5查取。 2. 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 目的：防止“疲劳断齿”。;强度条件：σF≤[σF] 校核公式：;3. 蜗杆的刚度计算: 蜗杆较细长，支承距离大，若受力后产生的挠度过大，则会影响正常的啮合传动。蜗杆产生的挠度应小于许用挠度。 由切向力和径向力产生的挠度分别为： 合成总挠度为：;第六节圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算;式中：γ为蜗杆导