机械设计基础项目十一 蜗杆传动.ppt

情景一 认识蜗杆传动 一、蜗杆传动的组成 蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，如图11-1所示。 二、蜗杆传动特点 1）传动平稳。 2）传动比大。 单级蜗杆传动在传递动力时，传动比i＝5～80，常用的为i=15～50。分度传动时i可达1000，与齿轮传动相比则结构紧凑。 3）具有自锁性。 4）传动效率低。 在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，一般只有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构，效率则一般不大于0.5。 5）制造成本高。 三、蜗杆传动的类型 如图11-2所示，根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。 a) b) c) 图11-2 蜗杆传动的类型 a)圆柱蜗杆传动 b)环面蜗杆传动 c) 锥面蜗杆传动 四、蜗杆传动的应用 1）机床：数控工作台、分度。 2）汽车：转向器。如图11-3所示。 3）冶金：材料运输。 4）矿山：开采设备。 5）起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯。 五、材料选择 蜗轮齿圈常采用青铜制造，与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。蜗杆材料一般选用碳素钢或合金钢，并根据工作条件进行适当的热处理。高速重载中的蜗杆材料常用20Cr、20CrNi、20CrMnTi(渗碳淬火到56～62HRC并磨削)；或40Cr、42SiMn、38SiMnMo(表面淬火到45～55HRC并磨削)。一般蜗杆多采用40、45等碳素钢调质处理(220～300HB)。对于高速或重要的蜗杆传动，蜗轮材料常用铸锡青铜ZCuSnl0Pbl。其减摩耐磨性好，抗胶合能力强，允许滑动速度可达25m／s；切削加工性好，但强度低，价格较贵。在滑动速度12m／s的蜗杆传动中，可采用含锡量低的锡锌铅青铜ZCuSn5PbSZn5。当滑动速度≤6m／s时，蜗轮材料可选用强度较高、铸造性能好、耐冲击、价格便宜的铝铁青铜ZCuAll0Fe3。但其切削性能差，抗胶合性能远不如锡磷青铜。在低速轻载、滑动速度≤2m／s的传动中，蜗轮可用灰铸铁或球墨铸铁制造，也可用尼龙或增强尼龙材料制造。 六、蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴，如图11-4所示。 蜗轮结构如图11-5。 七、蜗杆的传动效率 闭式蜗杆传动的损耗包括三部分：1)齿轮啮合的功率损耗；2)轴承的摩擦损耗；3)搅动油箱中的润滑油的油阻损耗。 八、蜗杆传动的润滑 在闭式蜗杆传动中，润滑方式可分为浸油润滑和喷油润滑。如图11-6所示。对于开式传动，则采用粘度较高的齿轮油或润滑脂进行润滑。 九、蜗杆传动的热平衡计算 由于蜗杆传动的效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内润滑油的温度升高，润滑失效，导致齿轮磨损加剧，甚至出现胶合，因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行散热平衡计算。 十、蜗杆传动的失效形式及设计准则 蜗杆传动的主要失效形式是胶合和磨损。闭式蜗杆传动以胶合为主要失效形式，开式蜗杆传动主要是齿面磨损。 十一、蜗杆蜗轮的安装调整 在蜗杆传动中，蜗杆中心线应位于中间平面上，蜗杆与蜗轮的中心距应准确。在装配时，应仔细调整蜗轮的轴向位置，否则难以正确啮合，齿面会在短时间内严重磨损。对于单向运转的蜗杆传动，可调整蜗杆的位置，使蜗杆和蜗轮在偏于啮出(蜗杆旋出的方向)一侧接触，以利于在啮合入口处造成油楔，易于形成油膜润滑。 十二、蜗杆传动的啮合和试运转 蜗杆传动装配后，须经跑合，以使齿面接触良好。跑合时采用低速运转，通常n 1=50～100r／min，逐步加载至额定载荷，跑合1～5h。若发现蜗杆齿面上粘有青铜，应立即停车，用细砂纸打去，再继续跑合。跑合好后，应清洗全部零件，换新润滑油，并把此时蜗轮相对于蜗杆的轴向位置打上印记，便于以后装拆时配对和调整到位。新机试车时，先空载运转，然后逐步加载至额定载荷，观察齿面啮合、轴承密封及温升等情况。 十三、蜗杆传动机构的基本参数和尺寸 1、蜗杆机构的正确啮合条件 2、基本参数 （1)蜗杆头数 ，蜗轮齿数 蜗杆头数一般取1、2、4。蜗轮齿数一般取=28～80。 （2)传动比 （3)蜗杆分度圆直径和蜗杆直径系数 （4)蜗杆导程角 3、几何尺寸计算 圆柱蜗杆传动的集合尺寸计算公式见图11-7、表11-3和表11-4。 情景二 蜗杆传动的受力与强度计算