机械设计课件第十一章蜗杆传动.doc

第十一章 蜗杆传动 基本要求 1． 熟练掌握蜗杆的传动特点、失效形式和计算准则；　　2． 熟练掌握蜗杆和蜗轮的结构特点；　　3． 掌握蜗杆传动的受力分析、滑动速度和效率；　　4． 掌握蜗杆传动的热平衡计算；　　5． 了解蜗杆传动的强度计算特点；　　6． 了解蜗杆的传 §11-1 概述 一、蜗杆传动用于传递空间两交错轴之间的运动及动力，通常轴的交错角为。 二、蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。在交错螺旋齿轮传动中，如果一个齿轮的螺旋角很大，而直径很小，那么这个齿轮的轮齿将会成为一根或几根完整的螺旋线齿，这种齿轮就称为蜗杆；与蜗杆相啮合的齿轮就是蜗轮，蜗轮的螺旋角很小，直径却很大，它实际上就是一个普通的螺旋齿轮。 1、蜗杆： 蜗杆实际上相当于螺旋，有左螺旋与右螺旋之分，常用的为右螺旋蜗杆。 （1）、单头蜗杆——指蜗杆上只有一根螺旋线；有两根螺旋线的，为双头蜗杆，以此类推。 （2）、蜗杆头数即其齿数。一般蜗杆头数为1，2或4。 2、蜗杆传动的传动比： 蜗杆传动的传动比与螺旋齿轮传动相同，即： 式中：——传动比； ——蜗杆、蜗轮的角速度，； ——蜗杆头数和蜗轮齿数。 三、蜗杆传动的特点： 1、因蜗杆头数较少，蜗轮齿数较多，故可获得很大的传动比，结构比较紧凑。 在一般传递动力的机械中，常用传动比为～；对分度机构及传递运动的蜗杆传动，其传动比可达。 2、传动平稳，噪声小。 3、可以实现自锁； 4、传动效率低，一般为～，自锁蜗杆传动效率仅为左右。 这是因为蜗杆、蜗轮啮合时，蜗轮齿沿着蜗杆螺旋面作滑动，齿面间相对滑动速度大，摩擦大，易产生磨损和发热的缘故。因此，蜗杆传动不适宜用于传递大功率。 5、为减轻齿面的摩擦以及防治胶合，蜗轮一般需要价格较贵的减摩材料如青铜等来制造，同时蜗杆齿面应具有较高的硬度和光洁度。 四、蜗杆传动的应用： 由于蜗杆蜗轮传动具有以上特点，故常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。当要求传递较大功率时，为提高传动效率，常取z1＝2～4。此外，由于当γ1较小时传动具有自锁性，故常用在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。它还广泛应用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中； 手动蜗杆传动卷扬机 电动蜗杆传动卷扬机— 利用蜗杆传动传动比大省力的特点，以及它的自锁性能，在起重机械中广泛应用。 单级蜗杆传动减速器一　蜗杆传动由蜗杆相对于蜗轮的位置不同分为上置蜗杆和下置蜗杆传动。 §11-2 蜗杆传动的类型及特点 按蜗杆的形状不同，蜗杆传动可分为： 本章着重介绍蜗杆传动。 一、圆柱蜗杆传动 按加工蜗杆时刀刃形状的不同，圆柱蜗杆传动又可分为：普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两种。 1、普通圆柱蜗杆传动 这种蜗杆多用直母线刀刃加工。由于加工蜗杆时，刀刃的安装位置及加工方法的不同，加工出的齿廓曲线的形状也不同。 按蜗杆齿廓曲线形状的不同，普通圆柱蜗杆传动主要分以下三种： （1）、阿基米德圆柱蜗杆传动（ZA蜗杆传动） 这种蜗杆在车床上用梯形车刀加工。刀具切削刃顶面必须通过蜗杆轴线，与加工普通梯形螺纹类似。见P236图11-4，这样加工出来的蜗杆在垂直于蜗杆轴线的截面中，齿形为阿基米德螺旋线；在通过蜗杆轴线的轴向截面I-I内，齿形为梯形齿条；在法向截面N-N内，齿形为凸廓曲线。用此种蜗杆滚刀切出蜗轮，与之啮合。在主平面内（即通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面），蜗轮齿形为渐开线；蜗轮与蜗杆的啮合关系与渐开线与斜齿轮与齿条的啮合关系相似。 优缺点：阿基米德蜗杆车制简单；但这种蜗杆传动难于磨削，精度较差，齿面不易粹硬；润滑条件差，效率较低。 阿基米德圆柱蜗杆传动一般用于载荷较小、低速或不太重要的传动。 （2）、渐开线蜗杆传动（ZI蜗杆传动） 如P237图11-6所示，加工渐开线蜗杆时，用两把车刀，一把为右侧直线刀刃的车刀，刀刃平面安装在Ⅱ—Ⅱ平面内，在上面与基圆相切，车削蜗杆的左侧螺旋面；另一把为左侧直线刀刃的车刀，刀刃平面安装在Ⅲ—Ⅲ平面内，在下面与基圆相切，车削右侧螺旋面。这样切出的蜗杆，在切于基圆柱的截面上齿廓一侧是直线，横截面上是渐开线，所以称为渐开线蜗杆。 渐开线蜗杆可看作一个少数齿（齿数=蜗杆螺旋线头数），大螺旋角的渐开线斜齿圆柱齿轮。所以渐开线蜗杆可以象圆柱齿轮那样用滚刀滚铣，用平面砂轮磨削，制造精度较高，效率与承载能力均较高，适用于成批生产以及大功率和高速传动。 （3）、法向直廓蜗杆传动（ZN蜗杆传动）又称延伸渐开线蜗杆传动。 见图11-5所示。当蜗杆头数较多、螺旋升角较大时，为使车刀获得合理的前角及后角，常将直刃车刀的切削刃放置在螺旋线的法面内，这样