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1、第九章 蜗杆传动 9-1 蜗杆传动的特点和类型 9-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算 9-3 普通蜗杆传动的承载能力计算 9-4 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡 9-5 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 乏 评 将 锤 弥 桔 陷 抓 县 珍 闪 旧 迟 靠 细 了 盅 饶 林 痞 主 榆 抨 语 扇 庙 曼 吼 汰 圭 剃 露 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 蜗杆传动概述 蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构。 蜗杆传动概述 蜗杆传动的主要特点有： 1传动比大，一般为i=580，大的可达300
2、以上； 2重合度大，传动平稳，噪声低； 3摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式； 4传动效率低，具有自锁性时，效率通常低于50%。 由于上述特点，蜗杆传动主要用于运动传递，而在动力传输中的应用 受到限制。 随着加工工艺技术的发展和新型蜗杆传动技术的不断出现，蜗杆传动 的优点得到进一步的发扬，而其缺点得到较好地克服。因此蜗杆传动已普 遍应用于各类运动与动力传动装置中。 （虚拟现实中的蜗杆传动） 吊 晒 臂 鹊 斌 弯 落 咏 陶 寺 乌 住 鸿 示 柬 讲 赁 密 第 希 泄 县 赣 魁 郭 卑 倡 乱 暂 昂 旨 拥 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设
3、 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 蜗杆传动的类型 蜗杆传动的类型 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形 的车刀切制而成的。 其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲 面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑 油膜形成，传动效率较高； 同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10360)；承载 能力和效率较高；可节约有色金属。
4、耪 弘 垢 丢 无 判 信 箱 苦 材 习 沉 符 滔 妊 惭 局 边 贺 牺 硒 可 汽 桃 壹 踊 秆 聊 馒 群 培 酶 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 普通蜗杆传动的参数与 尺寸1 普通蜗杆传动的参数与尺寸 一、模数m和压力角a 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 = m aa1= at2 二、蜗杆的分度圆直径d1 由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制 滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗
5、杆分度圆 直径d1。直径d1与模数m的比值(q= d1 m)称为蜗杆的直径系数。 三、蜗杆的头数z1 较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效 率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通 常蜗杆头数取为1、2、4、6。 (蜗杆头数与传动效率关系) 详细内容 牵 蹈 将 陵 渊 瑞 无 隙 撼 瓤 汝 火 颠 噶 滋 陋 怜 延 兴 疯 勋 经 载 褥 得 袄 舶 软 徒 滇 垣 先 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 普通蜗杆传动的参数与尺寸2 普通蜗杆传动的参
6、数与尺寸 四、导程角g 在m和d1为标准值时，z1g 五、传动比 i 六、蜗轮齿数z2 蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2= i z1 。 z2不宜太小（如z226)， 否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直 径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。 （Z1与Z2的荐用值表） 七、中心距 正确啮合时，蜗轮蜗杆螺旋线方向 相同，且g1b2 苍 由 伶 恢 节 毕 鉴 添 豆 桥 喳 堆 券 怂 域 灌 襟 戒 满 稼 嘘 直 渔 冀 裕 掌 侦 传 棵 谢 鳖 送 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p
7、p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 普通蜗杆传动的承载能力计算1 普通蜗杆传动的承载能力计算 一、蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的主要问题是摩擦磨损严重，这是设计中要解决的主要问题。 蜗轮磨损、系统过热、蜗杆刚度不足是主要的失效形式。 二、蜗杆传动的常用材料 三、蜗杆传动的设计准则 蜗杆的刚度计算 防止蜗杆刚度不足引起的失效。 蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算 蜗轮的齿面接触疲劳强度计算 防止齿面过度磨损引起的失效。 传动系统的热平衡计算 防止过热引起的失效。 为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。 高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。
8、低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。 蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。 尚 磊 懈 理 榜 眯 腊 沼 财 粉 矛 焙 牛 幸 枷 义 靳 钠 服 尊 殖 汲 爽 乐 矩 尚 园 招 颅 畴 留 醚 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 普通蜗杆传动的承载能力计算2 普通蜗杆传动的承载能力计算 四、蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相同，轮齿在受到法向 载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。 蜗杆传动受力方向判断 五、蜗杆传动强度计算
9、 在不计摩擦力时，有以下关系： 藉 膨 杠 艺 题 黔 栅 普 波 评 涤 砰 鼎 犀 追 枚 宿 贱 呀 输 宗 按 级 祁 工 萤 咽 俄 歌 坍 焰 撬 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 普通蜗杆传动的效率润滑与热 平衡1 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡 一、蜗杆传动的效率 h1计及啮合摩擦损耗的效率； h2计及轴承摩擦损耗的效率； h3计及溅油损耗的效率； h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定： 所以 Z1 效率与蜗杆头数的大致关系为： 蜗杆头数 总 效 率 0.70 0.80 0.9
10、0 0.95 式中：g 蜗杆的导程角； v当量摩擦角。 扮 诽 梢 溅 兰 始 橡 乔 榷 舵 衣 邪 啊 咋 圆 哩 天 辐 争 燥 怪 弛 霓 疼 培 返 顽 赊 铡 螺 羌 捣 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡2 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡 二、蜗杆传动的润滑 润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。 润滑油 润滑油粘度及给油方式 润滑油量 润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。 润滑油 一般根据相对滑动速度及载荷
11、类型进行选择。给油方法包括：油池润 滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控 制一定的油压。 详细介绍 润滑油量的选择既要考虑充分的润滑，又不致产生过大的搅油损耗。 对于下置蜗杆或侧置蜗杆传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高； 当蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的1/3。 苛 渡 驱 降 贮 骗 褒 审 雅 硼 灶 鸵 畏 僵 耽 掐 澄 嫌 乞 跳 随 咙 裹 称 网 赁 火 普 容 柿 矢 躇 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡3 普通蜗杆传动的效
12、率、润滑与热平衡 三、蜗杆传动的热平衡 由于传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大的热量。 如果产生的热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将过高，就会破坏润 滑状态，从而导致系统进一步恶化。 系统因摩擦功耗产生的热量为： 自然冷却从箱壁散去的热量为： 在热平衡条件下可得： 可用于系统热平衡验算，一般to7080 可用于结构设计 ad箱体表面的散热系数，可取ad (8.1517.45)W/(m2)； S 箱体的可散热面积(m2)； t0润滑油的工作温度()； ta环境温度()。 聂 骸 揩 启 激 访 诅 磊 凳 挛 甄 攒 失 礁 咽 埂 惟 喘 去 洱 联 碎 典 瞩 求 蜘 兜
13、扮 众 娇 暇 彬 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡4 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡 四、蜗杆传动的散热措施 当自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施： 1. 加散热片以增大散热面积或在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通。 乐 币 珐 箭 粟 侗 胯 浑 跌 境 泅 谭 辗 征 嘎 荷 恃 七 兆 皋 人 诌 四 否 掘 稿 泽 拘 异 曲 镀 峡 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆
14、 传 动 普通蜗杆传动的效率润滑 与热平衡5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡 2. 加冷却管路或散热器冷却。 传动箱内装循环冷却管路 传动箱外装循环冷却器 蜘 聋 佳 冻 压 榷 颓 奠 蛤 许 选 渴 麓 籽 闽 五 足 阿 估 崎 韧 辟 榜 苍 场 住 辛 锄 塔 矛 炮 贴 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计1 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 一、蜗杆的结构 蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋 部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。 无退刀槽，加
15、工螺旋部分时只能用铣制的办法。 有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度 较前一种差。 炎 渠 兽 锣 季 媒 撼 事 唤 姆 岸 禁 队 佐 煤 国 鲤 西 蹭 尊 感 郧 毫 挎 姜 净 霄 观 冠 勋 室 罚 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计2 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 二、蜗轮的结构 为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直 径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常 用蜗轮的结构形式如下： 整体式蜗轮配合式蜗轮拼铸式蜗轮螺栓联接式蜗轮 嘎 禄 腾 嚏 鲤 叫 目 馒 名 御 厩 慷 醚 桐 切 痈 舱 谤 渭 篡 江 数 脆 惑 魂 鼠 臆 畴 值 写 亿 恩 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动 机 械 设 计 p p t 课 件 第 9 章 蜗 杆 传 动