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1、机械设计课外实践,带式运输机设计 确定电机参数：P、n；具体型号及安装尺寸 传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸m、Z、a、b、 每人一组数据；选择多个结构方案,机械设计课外实践,高架灯提升装置 确定电机参数：P、n；具体型号及安装尺寸 总体方案图，应表明相关位置 传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸m、Z、a、b、 滚筒尺寸计算：,机械设计课外实践,自动门、电动剪刀 方案具体化 确定设计参数：载荷、速度 确定电机参数：P、n；具体型号及安装尺寸 传动零件参数：P、n、i、T；计算零件的具体尺寸,机械设计课外实践,自选题目设计 尽快方案结构化，根据每组的具体情况进行必要的分工 传动零件参数计算
2、：计算零件的具体尺寸 进度不平衡，应抓紧,第11章 蜗杆传动,11-1 蜗杆传动的类型 11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 11-4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,11-1 蜗杆传动的类型、特点和应用,一、特点： 二、类型：,一、特点,1.传动比大：结构紧凑，动力传动i=580；分度机构或手动机构可达300，若只传递运动可达1000。 2.传动平稳：连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低； 3.可自锁：升角小于当量摩擦角，蜗轮主动时自锁 4.
3、传动效率低：滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型蜗杆的传动效率已可达90%以上。,二、蜗杆传动的类型,按蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为： 圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动 、锥蜗杆传动,1、圆柱蜗杆传动,1）普通圆柱蜗杆传动 2）圆弧圆柱蜗杆传动ZC,1）. 普通圆柱蜗杆传动,根据蜗杆的不同齿廓形状及形成机理，可分为 阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 渐开线蜗杆 （ZI蜗杆） 法向直廓蜗杆（ZN蜗杆） 锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）,阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）,车削工艺好，精度低，中小载荷，使用逐渐减少,中间平面齿廓为直线，端面为阿基米德螺线,法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）,法面齿廓为直线，端面为延伸渐开线。可用单刀或双刀
4、加工。,渐开线蜗杆（ZI蜗杆）,效率高；传递功率较大,端面齿廓为渐开线，刀刃顶面与基圆柱相切，其中 一把刀高于蜗杆轴线，一把刀低于蜗杆轴线。,锥面包络圆柱蜗杆,这是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。蜗杆精度高,2） 圆弧圆柱蜗杆传动ZC,在中间平面内，蜗杆是凹圆弧，蜗轮是凸圆弧，传动为凹凸弧齿廓相啮合传动。 其特点：效率高，一般可达90%以上；承载能力高，一般可较普通圆柱蜗杆高出50%-150%；体积小；质量小；结构紧凑。 这种传动已广泛应用到冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设备的减速机构中。,2、环面蜗杆传动,3、锥面蜗杆传动,7. 2 普通圆柱蜗杆
5、传动的主要参数及几何尺寸,在中间平面，普通圆柱蜗杆 传动相当于齿轮和齿条的啮合， 设计时以中间平面的参数为基 准。,一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数 二、蜗杆传动变位的特点 三、蜗杆传动的几何尺寸计算,一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数,1.模数m和压力角：在中间平面，即蜗杆轴平面与蜗轮中间平面的m和压力角相等且为标准值。,2.蜗杆分度圆直径d1 （标准值见表11-2 ） 直径系数q ： 若用非标准滚刀或非刀加工蜗轮，d1、q可不受标准的限制。,式中：为导程角。 1= 2,ZA型轴面压力角为标准值，其余三种法面为标准值。,（ 1+ 2=900 1 + 1 =900）,一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数,
6、3.蜗杆头数z1： 常取 1、 2、 4、 6,传动效率： 估取 0.7、0.8、0.9、0.95。(P260),保证一定的重合度，传动平稳； 保证抗弯强度、蜗杆的刚度。,4.导程角：,蜗轮齿数z2 =iZ1：表11-2(P242) 避免根切,一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数,5.中心距a：（表11-2）自行加工滚刀或箱体时可不按表中值选取。,6.传动比i：齿数比u,二、蜗杆传动变位的特点,1、蜗轮的变位 蜗杆传动变位的特点 ：为了保持刀具尺寸不变，不能改变蜗杆的尺寸，因而只对蜗轮进行变位。 （1）蜗轮齿数不变（传动比不变），改变中心距：,（2）中心距不变，改变蜗轮齿数（传动比改变） ：,三、蜗
7、杆传动的几何尺寸计算,表11-3 基本几何尺寸计算公式 蜗轮宽度B、外圆直径da 、及 蜗杆螺纹长度b，参考设计手册。,b1,B,da,7.3 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算,一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料 二、蜗杆传动的受力分析 三、蜗杆传动的强度计算 四、蜗杆的刚度计算 五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择,1、失效形式： 失效经常发生在蜗轮的轮齿上；滑动速度VS大，发热量大，更易胶合和磨损。 1）开式传动多发生齿面磨损和轮齿折断，应以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则。 2）闭式传动中，多因胶合和点蚀而失效，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行校核。切由于
8、散热困难，还应进行热平衡计算。,一、 蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料,一、 蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料,2、设计准则：同齿轮传动；必要时核算热平衡。 3、材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性 蜗杆： 20Cr渗碳淬火 ；40Cr、35CrMo淬火 ： 45调质 蜗轮 ： ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3 HT200 VS3 重要传动 VS 4 m/s VS 2 m/s 耐磨性好、抗胶合 价格便宜 经济、低速,二、蜗杆传动的受力分析,二、蜗杆传动的受力分析,三、蜗杆传动的强度计算,1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算,式中：Fn啮合齿
9、面上的法向载荷，KN L0接触线总长 K载荷系数；K=KAKKv 使用系数 KA 表11-5 齿向载荷分布系数K =1； K = 1.3 1.6 （载荷平稳； 变化、振动、冲击） 动载系数 Kv =1.01.1（v23m/s）； 1.11.2（v23m/s）。 ZE材料的弹性系数，对青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配合，取ZE =160MP1/2,1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算,1）赫兹公式：,1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算,式中：z-接触系数,考虑接触线长度和曲率半径的影响 ZE-材料的弹性影响系数，对于青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取160MPa1/2 T2=iT1,1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算（许
10、用应力）,2）锡青铜（B300MPa) ： 主要为接触疲劳失效，与应力循环次数 N 有关。（基本许用应力H ）,1）灰铸铁及铝铁青铜（高强度青铜） （B300MPa) ： 主要取决于齿面胶合失效，要考虑滑动速度vs，其许用应力H 可直接从表中查出,式中：KHN为接触疲劳寿命系数；其中N=60n2jLh,2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算,mn=mcos （mn=mtcos2） YFa齿形系数，按ZV=Z2/cos3 YSa齿根应力修正系数，放在F中考虑 Y螺旋角系数； Y=1-/1400 Y-弯曲疲劳强度的重合度系数； Y=0.667,蜗轮齿宽角,式中：,2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算,F计入齿根应力
11、修正系数后的基本许用应力,四、蜗杆的刚度计算,五、蜗杆传动的精度等级及其选择,12个精度等级；1级最高，12级最低。 普通圆柱蜗杆传动一般以69级应用的最多。,11-4 圆弧圆柱蜗杆传动的设计计算（自学）,一、概述 二、圆弧圆柱蜗杆传动强度计算 初步确定几何尺寸后，按安全系数校核,11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算,一、蜗杆传动的效率 二、蜗杆传动的润滑 三、蜗杆传动的热平衡计算,一、蜗杆传动的效率,闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分：啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的搅油损耗。即：,估取值,Z1 1 2 4 6 0.7 0.8 0.9 0.95,二、蜗杆传动的润滑,1
12、、 蜗杆传动的相对滑动速度 2、润滑油 3、润滑油的黏度及给油方法 4、润滑油量,1、 蜗杆传动的相对滑动速度,润滑、散热不良时：易产生磨损、胶合； 充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大 摩擦系数越小，提高了传动效率。,相对滑动速度很大，产生的利弊：,2、润滑油,3、润滑油的黏度及给油方法,4、润滑油量,三、蜗杆传动的热平衡计算,T0 工作温度，取6070C； ta 周围空气的温度，常温下取200c d传热系数，可取（8.15-17.45）W/（m2.0c)，当空气流通良好时取偏大值。,3.提高散热能力方法 a）. 增大散热面积； b）. 在蜗杆轴端加装风扇； c）.箱内装冷却水管。,11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,（一）蜗杆结构,11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计,（二）蜗轮结构,例题,再见,