机械设计基础 陈远华第9章蜗杆传动.pptVIP

第九章 蜗杆传动 引入案例（续） 9.2.1蜗杆传动的基本参数 1.蜗杆头数 、蜗轮齿数 和传动比? 蜗杆头数（齿数） 即为蜗杆螺旋线的数目，一般取1、2、4。当传动比大于40或要求蜗杆自锁时，取 =1；当传递功率较大时，为提高传动效率、减少能量损失，常取 为2、4。蜗杆头数越多，加工精度越难保证。 通常情况下取蜗轮齿数 =28~80。若 ＜28，会使传动的平稳性降低，且易产生根切；若 过大，蜗轮直径增大，与之相应蜗杆的长度增加，刚度减小，从而影响啮合的精度。 蜗杆传动的传动比等于蜗杆与蜗轮的转速之比。 2.模数m和压力角α 规定中间平面上的模数和压力角为标准值。标准模数见表9-2，压力角为20°。 9.3.2蜗杆传动的设计准则 对于闭式蜗杆传动，通常按齿面接触疲劳强度设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。 对于开式传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数 大于90时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。 此外，由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。 蜗轮常用材料及应用 9.4蜗杆传动的强度计算 9.4.2蜗杆传动的强度计算 蜗轮轮齿齿面接触疲劳强度的校核公式为 而设计公式为 式中， 分别为蜗轮材料的许用应力和齿面接触应力 9.5蜗杆传动的热平衡计算 传动消耗于摩擦而变为热量的功率为 经箱体表面散发的热量的相当功率为 蜗杆传动的热平衡条件为： ,即 9.6蜗杆、蜗轮的结构 蜗杆的直径较小时，和轴制成一个整体（图9-11）。螺旋部分用车削加工，也可用铣削加工。车削加工时需有退刀槽，因此刚性较差。 ⑴整体式蜗轮（图9-12a），主要用于直径较小的青铜蜗轮或铸铁蜗轮；⑵齿圈式蜗轮（图9-12b），为了节约贵重金属，直径较大的蜗轮常采用组合结构，齿圈用青铜材料，轮心用铸铁或铸钢制造。两者采用H7/r6配合，用4~6个螺钉固定。这种结构用于尺寸不大且工作温度变化较小的场合；⑶螺栓连接式蜗轮（图9-12c），这种结构的齿圈与轮芯用普通螺栓或铰制孔用螺栓连接，由于装拆方便，常用于尺寸较大或磨损后需更换蜗轮齿圈的场合；⑷镶铸式蜗轮（图9-12d），将青铜轮缘铸在铸铁轮芯上，轮芯上制出榫槽，以防轴向滑动。 * * * 引入案例 图9-1所示为FW125型万能分度头。它是一种较准确的等分角度的工具，是铣床上常用的附件，其传动如图9-2所示。主要结构为一对1：40的蜗杆传动，如图9-3所示。 图9-1 FW125型万能分度头 1-顶尖；2-主轴；3-刻度盘；4-游标；5-鼓形壳体；6-插销； 7-手柄；8-分度叉；9-分度盘；10-锁紧螺钉；11-底座 图9-2分度头的传动方式 图9-3蜗杆传动 9.1蜗杆传动的类型及其特点 9.1.1蜗杆传动的类型 按照蜗杆的形状不同，分为圆柱蜗杆传动（图9-4a）、环面蜗杆传动（图9-4b）和锥蜗杆传动（图9-4c）。 图9-4蜗杆传动的类型 9.1.1蜗杆传动的类型（续） 圆柱蜗杆按螺旋面的形状不同，分为阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）、渐开线蜗杆（ZI蜗杆）和法面直廓蜗杆（ZN蜗杆）等，如图9-5所示。阿基米德蜗杆由于加工方便，应用最为广泛。 ● (a)阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） (b)渐开线蜗杆（ZI蜗杆） (c) 法面直廓蜗杆（ZN蜗杆） 图9-5圆柱蜗杆的主要类型 1）从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动。 阿基米德蜗杆特点 因而可直接应用螺旋的某些结论（例如传动效率、自锁条件等等）。 传动连续平稳、无噪音。 因而可直接应用齿轮传动某些结论（例正确啮合条件、几何尺寸计算等等）。 2）从中间平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形 蜗轮齿形是渐开线齿轮齿形，啮合传动类似于齿轮齿条啮合。 9.1.2蜗杆传动的特点 结构紧凑，速比大. 一般 i = 28~ 80 , 在分度机构中，可达 1000， 常用 i 40 ； 线接触, 又有螺旋传动的特点. 传动平稳无噪声. 当 λ ρν 时, 有自锁性； 效率低. 一般 h = 0.7 ~ 0.8 ， 自锁时, h 0.5 ； 磨损快、发热大； 材料成本高。 ● 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。因此，设计蜗杆传动时，其参数和尺寸均在中间平面内确定，并沿用渐开线圆柱齿轮传动的计算公式。