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蜗杆传动02.ppt

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第8章 蜗杆传动,8.1 蜗杆传动的类型、特点、参数和尺寸 8.2 蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料 8.3 蜗杆传动受力分析及强度计算 8.4 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 8.5 蜗杆和蜗轮的结构 8.6 蜗杆传动的安装与维护,本章知识导读,1.主要内容本章主要介绍普通圆柱蜗杆传动的主要参数、几何尺寸计算、强度计算以及热平衡计算。2.重点、难点提示蜗杆传动的主要参数、受力分析及强度计算。,蜗杆传动,8.1 蜗杆传动的类型、特点、参数和尺寸,蜗杆传动,蜗杆传动由蜗杆、蜗轮组成。用于传递空间两交错轴之间的运动和动力,通常两轴交错角为90°。一般用作减速传动,广泛应用于各种机械设备和仪表中。,8.1.1 蜗杆传动的类型和特点,按蜗杆的形状不同,蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动(a)所示、圆弧面蜗杆传动(b)所示和锥面蜗杆传动(c)所示。,蜗杆传动的类型,阿基米德蜗杆(ZA蜗杆),圆柱蜗杆按其齿廓曲线形状的不同,又可分为阿基米德蜗杆(ZA型)、渐开线蜗杆(ZI型)、法面直廓蜗杆(ZN型)等几种。,阿基米德蜗杆,其端面齿廓为阿基米德螺旋线,轴向齿廓为直线。它一般在车床上用成型车刀切制。按螺旋方向不同,蜗杆可分为左旋和右旋。,蜗杆传动特点,(1)传动比大,结构紧凑。单级蜗杆传动比i=5~80,若只传递运动(如分度机构),其传动比可达1000。(2)传动平稳,噪声小。由于蜗杆齿呈连续的螺旋状,它与蜗轮齿的啮合是连续不断地进行的,同时啮合的齿数较多,故传动平稳,噪声小。(3)可制成具有自锁性的蜗杆。当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时,蜗杆传动便具有自锁性。,(4)传动效率低。因蜗杆传动齿面间存在较大的相对滑动,摩擦损耗大,效率较低。一般为0.7~0.8,具有自锁性的蜗杆传动,效率小于0.5。(5)蜗轮的造价较高。为减轻齿面的磨损及防止胶合,蜗轮一般要采用价格较贵的有色金属制造,因此造价较高。,蜗杆传动特点,8.1.2 蜗杆传动的基本参数和尺寸,通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的剖面称为中间平面。该平面为蜗杆的轴面或为蜗轮的端面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。因此,该平面内的参数为标准值。,(1)蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i,蜗杆头数z1(齿数)即为蜗杆螺旋线的数目 z1少,效率低,但易得到大的传动比,z1多,效率提高,但加工精度难以保证。 一般取z1=1~4。,1.蜗杆传动的主要参数及其选择,齿数越多,蜗轮的尺寸越大,蜗杆轴也相应增长而刚度减小,影响啮合精度。故蜗轮齿数不宜多于100。但为避免蜗轮根切,保证传动平稳,蜗轮齿数z2应不少于28。一般取z2=28~80。,蜗轮齿数z2,蜗轮齿数主要取决于传动比,即z2= i z1 。,传动比,当蜗杆转过一周时,蜗轮将转过z1个齿, 故传动比为i=n1 /n2。n1、n2分别为蜗杆、蜗轮的转速,单位r/min。,表8-1 蜗杆头数Z1与蜗轮齿数的推荐值,(2)模数m和压力角α,蜗杆与蜗轮啮合时,蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、 压力角相等,即 ma1= mt2 = maa1= at2=20°,蜗杆的轮齿成螺旋线形状绕于分度圆柱上,将蜗杆分度圆柱展开,其螺旋线与端面的夹角λ称为蜗杆的导程角。,(3)蜗杆的导程角λ和涡轮的螺旋角,涡轮的螺旋角:左旋和右旋,正确啮合时,蜗轮蜗杆螺旋线方向相同,且=γ,根据啮合传动原理,轴交角为90°的蜗杆传动正确啮合条件为,β为蜗轮的螺旋角,其旋向与λ相同,在切制蜗轮轮齿时,所用滚刀的直径和齿形参数必须与该蜗轮相啮合的蜗杆一致。 为了限制滚刀的数目以及便于滚刀的标准化,对于每一种模数的蜗杆,国家标准制定了蜗杆分度圆直径d1的标准值,并把d1 与m的比值称为蜗杆直径系数q,即q=d1/m,(4)蜗杆分度圆直径d1和直径系数q 表8-2,当模数m一定时,q值增大则蜗杆直径d1增大,蜗杆的刚度提高。因此,对于小模数蜗杆,规定了较大的q值,以保证蜗杆有足够的刚度。,2.蜗杆传动的几何尺寸计算,中心距,传动比 i,3、蜗杆传动方向的判断,8.2 蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料,蜗杆传动的设计准则是:对闭式蜗杆传动,一般按齿面接触疲劳强度设计,必要时进行齿根弯曲疲劳强度校核。此外,还应做热平衡核算,限制工作温度。对开式蜗杆传动,通常以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则。当蜗杆直径较小而跨距较大时,还应作蜗杆轴的刚度验算。,8.2.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则,8.2.2 蜗杆传动的常用材料及选择,蜗杆一般用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用低碳合金钢,如15Cr、20Cr、20CrMnTi等,经渗碳淬火,表面硬度56~62HRC。中速中载蜗杆可用优质碳素钢或合金结构钢,如45、40Cr等
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