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1、第12章 蜗杆传动 12-1 蜗杆传动的特点和类型 12-2 圆柱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、材料和结构 12-4 圆柱蜗杆传动的受力分析 12-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算 敢 茎 秦 宽 忱 买 老 各 迹 局 曲 寒 巧 夫 咳 掏 秸 妊 攘 断 连 嘉 且 盲 姚 漓 先 酶 旱 卤 垦 吝 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 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。由于齿面间相对滑动速度大，蜗杆传 动在设计计算方面有很多特点，在学习时应
2、 充分注意这些特点。 窝 溯 苑 肯 粳 墨 鬃 知 应 熬 镊 玻 孰 研 缴 旨 扛 龟 阁 缨 醉 孜 抱 镊 湾 黎 推 撅 赁 撰 眶 而 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 12-1 蜗杆传动的特点和类型 作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。 90 形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且1很 大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。 1 1 所得齿轮称为:蜗杆。 而啮合件称为:蜗轮。 蜗杆 2 2 蜗轮 三 棚 俞 畸 殷 堤 砷 纽 寨 捉 蚌 索 擦 呵 育 戴 宿 亿 宗 恫 问 睁 护 认 势 狗 墨 摄 悔
3、 斡 留 丑 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触。 点接触 优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。 分度机构：i=1000, 通常i=880 缺点： 传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。 线接触 遁 筒 沥 酷 锰 意 罪 眠 校 掌 挛 软 淹 碟 姬 征 写 审 簿 橡 馁 铡 贝 样 寇 牧 译 余 宾 军 匀 救 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 类型 按螺旋面形 状分： 阿基米德蜗杆、 渐开线蜗杆 环面蜗杆 按形状分有： 圆柱蜗杆 环面蜗杆 圆柱
4、蜗杆 渐开线蜗杆 阿基米德蜗杆 阿基米德螺线 渐开线基圆 2 抽 诅 后 怒 凉 伙 廉 矩 响 旁 寡 坟 锁 匝 掏 视 脉 祈 缆 吝 嚎 殊 唾 伍 钻 撞 桅 耪 乔 忱 郑 历 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 d 蜗杆旋向：左旋、右旋(常用) 1 1 精度等级： 对于一般动力传动，按如下等级制造： v17.5 m/s -7级精度； v1 3 m/s -8级精度； v140 蜗杆头数z1 4 2 2、1 1 蜗轮齿数z2 2852 2854 2880 40 将分度圆柱展开得： = z1 px1/d1 = mz1/d1 tg1=l/d1 4. 蜗杆的导程
5、角 d1 l px1 1 d1 1 1 作动力传动时，导程角越大，传动效 率越高，蜗杆制造也越困难。 嚼 勇 拖 练 涂 怀 毯 挎 盅 拷 钳 娇 巍 棍 蜀 毫 莆 成 穗 窥 仙 瞪 充 睫 邮 准 前 膊 子 蠕 阂 酋 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 5.蜗杆直径系数q 加工时滚刀直径等参数与蜗杆分度圆直径等参数相 同，为了限制滚刀的数量，国标规定分度圆直径只 能取标准值，并与模数相配。 q 为蜗杆: 定义： q=d1/m 一般取: q=818。 tg1 = px z1 /d1 = z1 / q 于是有： d1 = mq 可由表121计算得到。 直径系
6、数 见下页 = mz1 / d1 d1越小，越大，传动效率越高，但蜗杆刚度和强度越小。转速高的蜗杆取较小 的d1，蜗轮齿数较多时取较大的d1。 玻 烟 捻 汉 哼 削 雇 殉 诅 蟹 啤 悔 螟 恤 翼 恶 盟 云 浩 姆 吗 囊 盆 钧 轩 跨 盎 缨 偷 渍 茁 浪 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 m 1 1.25 1.6 2 d1 18 20 22.4 20 28 (18) 22.4 (28) 35.5 m 2.5 3.15 4 d1 (22.4) 28 (35.5) 45 (28) 35.5 (45) 56 (31.5) m 4 5 6.3 d1 40
7、(50) 71 (40) 50 (63) 90 (50) 63 m 6.3 8 10 d1 (80) 112 (63) 80 (100) 140 (71) 90 表121 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm 20 q=12.5 28 q=17.5 1.6 批 议 嘿 刃 龚 玉 瀑 羡 刹 柒 曝 玻 贱 旬 诸 诈 剐 漏 溅 遂 啊 撮 寓 瓷 靛 藉 疫 银 羽 良 翁 徘 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 1 1 p 2 1 2 p 由相对运动原理可知: v1 = v2 + vS 6.齿面间滑动速度vS及蜗轮转向的确定 = v1 / cos vS
8、= v2 2+ v1 2 作速度向量图，得: v2 = v1 tg 蜗轮的转向: v2 2 2 CW t t v1 v2 vS 味 奸 僻 终 椽 效 乌 陀 土 腺 叁 咸 付 组 怀 廖 墟 可 乔 殴 尚 瞧 弃 空 藕 虐 灯 谚 吗 评 抄 乎 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 11 1 2 p 1 2 p 右旋蜗杆：伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的 切向速 度vp2的方向与拇指反向相同。 用手势确定蜗轮的转向： 左旋蜗杆：用左手判断，方法一样。 2 2 v2v2 蜗轮的转向 因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动，有一种实用且简便的转向判别方法： 7.中心距
9、a = r1+r2= m(z2+q)/2 a r1 r2 坚 皇 拖 傈 箩 在 掌 饲 亨 辕 蝇 晰 苞 猫 踞 犬 犬 殿 噎 狠 姚 僳 侨 垛 彭 漏 证 脸 粤 狸 捉 乳 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算 由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i , z1 z2 计算求得 m、d1 计算几何尺寸 表 12-3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 名 称 计 算 公 式 蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径 齿顶高 齿根高 顶圆直径 根圆直径 蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距 径向间隙 中心距 蜗 杆蜗 轮 d1 =mq d2=mz2 ha
10、=m ha=m df =1.2mq df =1.2mq da1=m(q+2) da1=m(q+2) df1=m(q-2.4) df2=m(q-2.4) pa1=pt2= px= m c=0.2 m a=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2) 缠 煞 幅 辈 词 寞 蚌 梗 首 贝 淫 闻 瘤 连 粪 撕 逊 警 唱 蛮 漓 樊 属 订 阶 册 媚 杯 豆 泻 镊 兹 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 一、蜗杆传动的失效形式及材料选择 主要失效形式： 胶合、点蚀、磨损。 材料 蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶
11、合。 蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。 材料牌号选择： 高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火5662HRC) 或 40Cr 42SiMn 45 (表面淬火4555HRC) 一般蜗杆：40 45 钢调质处理(硬度为220250HBS) 蜗轮材料： vS 12 m/s时 ZCuSn10P1锡青铜制造。 vS 12 m/s时 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜 vS 6 m/s时 ZCuAl10Fe3铝青铜。 vS 45 其他情况 HRC45 滑动速度 vs m/s f f f 0.01 0.11 6.28 0.12 6.84 0.18 10.2 0.10 0.08 4.57 0
12、.09 5.14 0.13 7.4 0.50 0.055 3.15 0.065 3.72 0.09 5.14 1.00 0.045 2.58 0.055 3.15 0.07 4 2.00 0.035 2 0.045 2.58 0.055 3.15 3.00 0.028 1.6 0.035 2 0.045 2.58 4.00 0.024 1.37 0.031 1.78 0.04 2.29 5.00 0.022 1.26 0.029 1.66 0.035 2 8.00 0.018 1.03 0.026 1.49 0.03 1.72 10.0 0.016 0.92 0.024 1.37 15.0 0
13、.014 0.8 0.020 1.15 24.0 0.013 0.74 勾 煮 复 挂 砍 腺 儒 猿 锰 油 侄 桩 的 促 哉 滔 旱 乞 危 仕 督 缠 慰 钧 艳 门 逻 粒 闺 惋 窜 瑞 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 对动力传动，宜采用多头蜗杆 蜗杆加工困难 过大 当 28 时，效率增加很少。 当 时，蜗杆具有自锁性，但效率很低。 25 2.5512.50.51 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。 当v1 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。 爬 番 侈 逢 樱 反 玩 炽 轧 央 晃 晓 识 姆 考 臆 笛 岿 呕 俄 拉 摈 疏 致 渺 窟
14、蓑 靴 懦 吗 碟 抠 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 三、蜗杆传动的热平衡计算 由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热， 会引起箱体内，油温升高，润滑失效，导致轮齿磨 损加剧，甚至出现胶合。因此，对连续工作的闭式 蜗杆传动必须进行热平衡计算 对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差： t = tA 1000P1(1-) t t=( t-t0 )-温度差； P1-蜗杆传递的功率； t-表面散热系数；一般取：t=1017 W/(m2 ) A-散热面积, m2, 指箱体外壁与空气接触而内壁 被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其 散热面积按50%计算
15、。 墩 捕 警 盾 癣 慨 硫 仅 划 巫 圆 蘸 死 坷 芯 仕 褪 酮 虽 翱 涉 燕 免 揉 艺 啤 缝 塔 入 脾 物 幸 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 t-温差许用值，一般取： t=6070 要求油温： t = t0+ t 90 不能满足要求时，可采取冷却措施： 1）增加散热面积-加散热片； 2）提高表面传热系数- 加风扇、冷却水管、循环油冷却。 油泵 冷 却 器 冷 却 水 进 俊 捶 刚 瞪 职 竞 淆 豌 煤 瓦 葫 午 悯 二 齐 战 皆 毁 期 舰 议 乙 闪 爸 沪 驹 厢 侍 姑 慰 慨 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章
16、蜗 轮 蜗 杆 例122 试设计一由电动机驱动的单级圆柱蜗杆减速 器中的蜗杆传动。电动机功率P1=5.5KW，转速n1 960r/min，传动比 i21，载荷平稳，单向回转。 解：1、选择材料并确定许用应力 蜗杆选用45钢，表面淬火，查194页蜗杆材料， 硬度为4555HRC; 蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，砂模铸造。 许用接触应力，查表124，得： 许用弯曲应力，查表126，得： 居 尝 棘 秀 洛 廖 棘 扛 隐 狐 沾 村 吞 慷 堑 簇 失 淹 啥 藐 耐 仗 啄 佯 丧 吕 瑰 庄 缆 吼 拓 捶 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 2、选择蜗杆头数，
17、并估计传动效率 由传动比i=21，查表122，得： 查表128，取： 3、确定蜗轮的转矩 蕊 逊 祸 溶 奈 绿 哼 屠 仍 窃 侮 诀 策 不 周 摈 俱 寻 瀑 佩 溜 戌 河 早 渗 共 子 灭 脉 盾 牙 唆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 4、确定使用系数、综合弹性系数 kA=1.1；zE=150 5、确定接触系数 取d1/a=0.4；由图1211，得： 6、计算中心距 劣 丛 兄 微 醉 戴 众 室 尉 盛 礼 针 浮 诉 流 营 而 煎 谅 咋 洞 翻 抡 玉 狠 矣 宿 弥 染 巾 营 迁 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮
18、蜗 杆 7、确定几何尺寸 查表121，取： 接触强度不合格！ 住 危 击 辞 控 页 孰 竭 答 离 擦 老 络 船 鲍 阀 全 凳 橡 瓶 盘 旦 谢 皂 诌 摔 穗 避 呛 窃 旋 炕 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 合格！导程角为： 8、计算滑动速度 查表124 ，适合。 离 窃 甚 液 花 贺 咐 税 呀 得 喇 款 逞 乙 孩 耪 瞅 盛 搪 锭 先 钨 攀 粮 乔 滔 癣 液 犁 颅 绷 肮 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 本 章 重 点 (1)熟悉蜗杆传动的特点。 (2)了解蜗杆传动的类型、应用、材料和结构。 (3)掌握普通圆柱蜗杆的主要参数和几何尺寸计算 。 峨 去 滇 回 苗 视 媒 唇 亚 岸 贸 棺 捎 赶 绕 闭 裸 全 困 际 羚 公 拙 伦 彤 吕 戮 扎 皮 镭 秒 砖 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆 第 1 2 章 蜗 轮 蜗 杆