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第十三章 蜗杆传动 本章学习要求： 1、掌握蜗杆传动的几何参数的计算及选择方法 2、掌握蜗杆传动的力分析及强度计算 3、熟悉蜗杆传动的热平衡原理和计算方法 4、了解蜗杆传动的类型、变位及蜗杆的刚度计算 蜗杆传动用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90° §13-1 蜗杆传动概述 1．传动比大，一般 i =5~80，最大可达1000； 2．重合度大，传动平稳，噪声低； 4．齿面的相对滑动速度大，效率低； 主要用于中小功率，间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。 一、蜗杆传动的特点： 3．结构紧凑，可实现反行程自锁； 5．为减小磨损，采用贵重材料，成本高； §13-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 1. 模数 m 和压力角 a 　在中间平面内，蜗杆和蜗轮的模数、压力角相等且为标准值 中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面 是蜗杆的轴面 是蜗轮的端面 普通圆柱蜗杆传动在中间平面内，相当于齿条与齿轮的啮合 取中间平面上蜗杆、蜗轮的参数和尺寸为基准，沿用齿轮传动的设计参数。 即　 　 ma1= mt2 = m αa1=αt2 阿基米德蜗杆的轴面压力角 αa1＝20° 其他普通蜗杆的法向压力角 αn1＝20° 一、蜗杆传动的主要参数及其选择 中间平面 β 两者关系： γ是导程角 2. 蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q 蜗杆分度圆直径 d1 为标准值。 详细内容 即：q = d1／m d1与模数 m 的比值称为蜗杆直径系数 q。 d1 = q m 是导出值 主要参数与几何尺寸 在蜗杆传动中，为保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀来加工与其配对的蜗轮。 为减少蜗轮 滚刀的数目和便于滚刀标准化，对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1。 q、 d1 、m均为标准值，见表11－2。 导程角范围：3.5°~33° 导程角大小与效率有关 g↑→效率 η↑，有效率要求处，通常g=15°~30°，但γ大，加工困难。 γ↓→效率 η↓，可自锁，通常γ=3.5°~4.5° (蜗杆头数与传动效率关系) 蜗杆传动的参数与尺寸2 3. 蜗杆分度圆柱导程角g 正确啮合条件： ma1= mt2 γ1＝β2 （蜗轮、蜗杆旋向相同） αa1= αt2 主要参数与几何尺寸 d1 γ 蜗杆传动的参数与尺寸3 主要参数与几何尺寸 常取，z1＝1，2，4，6。 可根据传动比选取，见表11－1。 z2= i z1 。 z2主要根据传动比i确定 z2太小，将使传动平稳性变差。（ z2≥30时，始终有两对以上齿啮合，所以，一般z228 ） z2太大，m不变，则蜗轮直径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度，d2不变，则m降低，弯曲强度降低，所以传动z2 ≤80　　 　（Z1与Z2的荐用值表） 4. 蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2 z1↑→g↑→效率 η↑，但加工困难。 z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。 5. 传动比 i和齿数比u 6. 中心距 表11-2 ( d1= q m ≠ z1m) ( d2= z2 m ) 蜗杆主动 适用于齿面滑动速度 较高的传动。 §13-3 普通圆柱蜗杆传动的设计计算 一、失效形式、设计准则和常用材料 1. 主要失效形式： 蜗轮齿面的点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等。 3. 常用材料 要求：足够的强度和良好的磨合及耐磨性。 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。 按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的齿根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。 2. 设计准则 闭式传动： 开式传动： 通常以蜗轮的齿根弯曲疲劳强度为主要设计准则。 锡青铜： 铝青铜： 灰铸铁： 蜗轮常用材料有： ≤ 4 m/s 的场合。 ≤ 2 m/s 的场合。 （耐磨性好，价格高） 二、精度等级 分为12个精度等级，常用6～9级。 §13-4 蜗杆和蜗轮的材料和结构 一、蜗杆的结构 由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆轴） 无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。 有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。 当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。 蜗杆和蜗轮的结构 二、蜗轮的结构 　　为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。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 配合式蜗轮 拼铸式蜗轮 螺栓联接式蜗轮 组合式蜗轮 一、蜗杆传动的受力分析 　轮齿所受的法向力Fn，可分解为：切