[工学]机械设计蜗杆课件.ppt

* * * * 本章要点： 蜗杆传动的组成、结构、特点、类型和应用 阿基米德蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 第14章 蜗杆传动 应掌握内容： 第14章 蜗杆传动 蜗杆传动的失效形式 材料选用 蜗杆传动的受力分析 14.1 蜗杆传动的类型和特点 14.1.1 蜗杆传动的类型 蜗杆 圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动 环面蜗杆传动 根据蜗杆的形状分类： ? 蜗杆传动的类型和特点 圆柱蜗杆传动，按蜗杆轴面齿型又可分为普通蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。 普通蜗杆传动多用直母线刀刃的车刀在车床上切制，可分为阿基米德蜗杆（ZA型）、渐开蜗杆（ZI型）和法面直齿廓蜗杆（ZH型）等几种。 ? 蜗杆传动的类型和特点 ? 蜗杆传动的类型和特点 ? 蜗杆传动的类型和特点 ? 蜗杆传动的类型和特点 ? 蜗杆传动的类型和特点 ? 蜗杆传动的类型和特点 ? 蜗杆传动的类型和特点 14.1.2 蜗杆机构的特点 1）传动比大。蜗杆传动的单级传动比在传递动力时，i＝5～80，常用的为i＝15～50。分度传动时i可达1000，因而结构紧凑。 2）传动平稳。 3）具有自锁性。 4）传动效率低。 一般只有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构，它的效率一般不大于0.5。 5）制造成本高。 ? 蜗杆传动的类型和特点 14.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 14.2.1 蜗杆传动的基本参数 中间平面 ? 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 1．蜗杆头数z1 ，蜗轮齿数z2 ,传动比i 蜗杆头数z1一般取1、2、4。头数z1增大，可以提高效率，但加工将会困难。 蜗轮齿数一般取z2＝27～80。 ? 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 ? 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 2．模数m和压力角? 由于蜗杆传动在主平面内相当于渐开线齿轮与齿条的啮合，而主平面是蜗杆的轴向平面又是蜗轮的端面，与齿轮传动相同，为保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数ma1应等于蜗轮的端面模数mt2；蜗杆的轴向压力角? a1应等于蜗轮的端面压力角?t2 ；蜗杆分度圆导程角应等于蜗轮分度圆螺旋角，且两者螺旋方向相同。 ma1＝mt2＝m ? a1＝?t2＝? γ＝β 3、蜗杆导程角? 5、标准中心距 a 式中：pa1—蜗杆的轴向齿距(mm) d1—蜗杆分度圆直径 (mm) 4、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 蜗杆的分度圆直径d1为标准值(参见教材或相关资料) 直径系数q：蜗杆的分度圆直径d1与模数m的比值。 ? 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 14.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 ? 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 14.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构 14.3.1 蜗杆传动的失效形式及设计准则 1.齿面滑动速度 ? 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构 胶合、磨损、点蚀（蜗轮轮齿上）、折断 2.失效形式 过度磨损 胶合 3.设计准则 闭式传动： 按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核并进行热平衡验算。 只按齿根弯曲疲劳强度设计。 当蜗杆轴支承跨距较大时，应进行蜗杆轴刚度计算。 开式传动： ? 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构 ? 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构 14.3.2 蜗杆、蜗轮的材料选择 1. 蜗杆材料 对高速重载的传动，常用20Cr、20CrMnTi 对中速中载传动，常用45钢、40Cr、35SiMn等 对一般蜗杆可采用45、40等碳钢调质处理 2. 蜗轮材料 Vs≥3m/s的重要传动 Vs≥6m/s的传动 Vs≤ 2m／s的不重要场合 锡青铜(ZCuSn10Pb1) 铝铁青铜(ZCuSn5Pb5Zn5) 灰铸铁 ? 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构 14.4 蜗杆传动的强度计算 14.4.1 蜗杆传动的受力分析 蜗杆受力方向： 轴向力Fa1的方向由左、右手定则确定; 圆周力Ft1与主动蜗杆转向相反； 径向力Fr1指向蜗杆中心。 蜗轮受力方向： Fa1与Ft2、Ft1与Fa2、Frl与Fr2是作用力与反作用力关系，故可由蜗杆的受力方向确定蜗轮上各力的方向. ? 蜗杆传动的强度计算