机械设计基础 教学课件 ppt 作者 李正峰 蒋利强 主编 杜春宽 副主编12.ppt

第12章  蜗杆传动 §12.1 蜗杆传动的特点和类型 §12.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 §12.3 蜗杆传动的失效形式和常用材料 §12.4 蜗杆传动的受力分析 §12.5 蜗杆传动的承载能力计算 §12.6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 §12.7 蜗杆和蜗轮的结构 12.1.2 蜗杆传动的类型 1．模数m和压力角 在图12-4的中间平面内，普通蜗杆蜗轮传动相当于齿条齿轮传动。与齿轮传动相同，为了保证轮齿的正确啮合，在中间平面内的蜗杆的轴面模数ma1、压力角和蜗轮的端面模数mt2、压力角相等，且蜗杆和蜗轮螺旋线的旋向也相同，即 表 12-2 普通圆柱蜗杆传动的m和q值及 值（GB 10085-1988） 2、 蜗杆直径系数（蜗杆特性系数）q  为了减少滚刀数量，对于每个标准模数，规定1~2 种蜗杆分度圆直径，该直径d1与模数m的比值，称为蜗杆直径系数, 用q表示， 可写成 4、蜗杆头数z1 及传动比i 蜗杆头数z1常取1、2、4、6，z1应根据传动比和传动蜗杆的效率来确定。单头蜗杆传动的传动比大，有利于实现反行程自锁，但效率低不宜做动力传动，一般用于分度传动或自锁蜗杆传动。对动力传动一般取z1=2、4，以获得较高传动效率。z14 时，由于加工工艺困难，很少应用。 蜗杆传动的传动比i 蜗轮的齿数z2=iz1。z2不能太少，以免发生根切。但也不能过多，因齿数越多，蜗轮直径越大，蜗杆愈长，蜗杆刚度愈差，影响啮合。通常取 z2=28~80。 对于一般的机械传动，z1、z2可按表12-3选取。 §11.3 蜗杆传动的失效形式和常用材料 12.3.2 蜗杆、蜗轮的材料选择 材料要求：减摩性好、耐磨、抗胶合、足够的强度 1、蜗杆的材料 高的强度、刚度及光洁度 碳 钢 — 45号钢 调质或淬火 合金钢 — 20Cr、20CrMnTi(渗碳淬火)、40Cr (表面淬火) 2、蜗轮的材料 减摩、抗胶合、抗点蚀 铸锡青铜 ZCuSn10P1 — 适合高速 铸铝青铜 ZCuAl 9Fe3 — 低速重载 灰铸铁 HT200 — 低速轻载 §11.4 蜗杆传动的受力分析 受力分析类似斜齿传动 蜗杆、蜗轮旋向相同 蜗杆三个分力：Fr1, Ft1, Fa1 蜗轮三个分力：Fr2, Ft2, Fa2 作用力的大小： 作用力的方向 径向力的判断方法： 指向各自圆心 圆周力的判断方法： 利用转向判断 轴向力的判断方法： 蜗杆左、右手方法 主动轮为右旋，握紧右手，四指弯曲方向表示主动轮的回转方向，拇指的指向即为作用在主动轮上轴向力的方向；若主动轮为左旋，用左手 蜗轮的转向：与Fa1反向 其它两对力的方向是：蜗杆圆周力Ft1与主动蜗杆的转向相反，它与蜗轮的轴向力Fa2是一对作用与反作用力；径向力Fr1与Fr2是另一对作用与反作用力，它们的方向分别指向各自轴心。 各力的大小可按下式计算 12.5.1 蜗轮齿面接触强度计算 校核公式： 设计公式： 式中[σOH]为基本许用接触应力，查表12-7；ZN为寿命系数， ,其中应力循环次数N=60n2jth,此处n2为蜗 轮转速，r/min;j为蜗轮每转一周，每个轮齿啮合次数； th为工作寿命，h. 2)蜗轮材料为铝青铜或铸铁（σb＞300MPa）时，材料的抗点蚀能力强，蜗杆的主要失效形式是胶合，故许用接触应力[σ]H是按抗胶合条件确定的。因胶合不属于疲劳范畴，所以[σ]H与应力循环次数无关，其值可直接查表12-8 12.5.2 蜗杆的刚度计算 式中η2η3分别为轴承效率及搅油效率，一般可取η2η3=0.95~0.96，该部分在粗略计算中可不考虑。因此，总效 率主要取决于啮合效率η1即蜗杆传动的效率公式为 式中 ——蜗杆分度圆导程角；ρv——当量摩擦角，查表12-9。式（12-11）说明，增大导程角 可以提高效率，但当 28°时效率提高缓慢（见图12-10），反而会引起蜗杆加工困难，所以蜗杆的导程角一般都小于28°。 在传动尺寸设计出以前，为近似确定蜗轮受的扭矩T2，传动效率η可近似地取： 12.6.3 热平衡 蜗杆传动产生的热流量为 如t1超过许可值，就应采取下述散热措施，以提高蜗杆传动的散热能力。 1）在箱体外壁加散热片以增大散热面积A 。当自然冷却时，散热片应垂直方向配置, 以利空气的对流。当用风扇冷却时, 应平行于风扇强迫空气流动的方向配置(图12-11 （a）、（b）)。 2）在蜗杆轴上装置风扇（图12-11ab, 此时kt=