蜗轮传动设计.docVIP

§4-1　概述 　　一、蜗杆传动的特点　　用于传递空间两交错轴之间的运动和动力，通常两轴线交错角为90°；　　蜗杆传动的优点：　　1、传动比大(在动力传动中，一般传动比 i=10～80；在分度机构中，i可达1000)；　　2、结构紧凑、传动平稳、噪声低和能自锁等。 　　蜗杆传动的缺点：　　啮合齿面间相对滑动速度很大，摩擦发热大，传动效率低，且常需耗用有色金属，故不适用于大功率和长期连续工作的传动。 　　二、蜗杆传动的类型　　按蜗杆的形状蜗杆传动可分为：圆柱蜗杆传动(图4-1a)、环面蜗杆传动(图4-1b)和锥蜗杆传动(图4-1c)等。　　圆柱蜗杆传动分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。 　　　　　(a)圆柱蜗杆传动　　　　　　　　　(b)环面蜗杆传动　　　　　　　　(c)锥面蜗杆传动 图4-1　蜗杆传动的类型 　　1、普通圆柱蜗杆传动　　普通圆柱蜗杆传动多用直母线刀刃加工。按齿廓曲线的不同，普通圆柱蜗杆传动可分为如图4-2所示的四种。　　(1) 阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)　蜗杆的齿面为阿基米德螺旋面，在轴向剖面Ⅰ－Ⅰ上具有直线齿廓，端面齿廓为阿基米德螺旋线。加工时，车刀切削平面通过蜗杆轴线(图4-2a1、图4-2a2)。车削简单，但当导程角大时，加工不便，且难于磨削，不易保证加工精度。一般用于低速、轻载或不太重要的传动。　　(2) 渐开线蜗杆(ZI蜗杆)　蜗杆齿面为渐开螺旋面，端面齿廓为渐开线。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切(图4-2b1、图4-2b2)。可以磨削，易保证加工精度。一般用于蜗杆头数较多，转速较高和较精密的传动。　　(3) 法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)　蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，法面N－N齿廓为直线。车削时车刀刀刃平面置于螺旋线的法面上(图4-2c1、图4-2c2)，加工简单，可用砂轮磨削，常用于多头精密蜗杆传动。　　(4) 锥面包络蜗杆(ZK蜗杆)　蜗杆齿面是圆锥面族的包络曲面，在各个剖面上的齿廓都呈曲线。加工时，采用盘状铣刀或砂轮放置在蜗杆齿槽的法向面内，由刀具锥面包络而成(图4-2d)。切削和磨削容易，易获得高精度。目前应用广泛。 　 (a2)阿基米德蜗杆传动 　 (b2)渐开线蜗杆传动 (c2)法向直廓蜗杆传动 　　2、圆弧圆柱蜗杆传动(ZC型)　　圆弧圆柱蜗杆的齿形分为两种：其一是蜗杆轴向剖面为圆弧形齿廓，用圆弧形车刀加工，切削时，刀刃平面通过蜗杆轴线(图4-3a)。另一种蜗杆用轴向剖面为圆弧的环面砂轮，装置在蜗杆螺旋线的法面内，由砂轮面包络而成(图4-3b)，可获很高的精度，我国正推广后者。圆弧圆柱蜗杆传动，在中间平面上蜗杆的齿廓为内凹弧形，与之相配的蜗轮齿廓则为凸弧形，是一种凹凸弧齿廓相啮合的传动(图4-3c)，综合曲率半径大，承载能力高，一般较普通圆柱蜗杆传动高50～150%；同时，由于瞬时接触线与滑动速度交角大(图4-3d)，有利于啮合面间的油膜形成，摩擦小，传动效率高，一般可达90%以上；能磨削，精度高。广泛应用于冶金、矿山、化工、起重运输等机械中。 §4-2　圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸 　　一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 　　中间平面：通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面(图4-4)。　　对于阿基米德蜗杆传动，在中间平面上，相当于齿条与齿轮的啮合传动。在设计时常取此平面内的参数和尺寸作为计算基准。 图4-4　普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸 　　1、普通圆柱蜗杆传动的主要参数　　模数、齿形角、蜗杆头数、蜗轮齿数、蜗杆直径系数、蜗杆分度圆柱导程角、传动比、中心距和蜗轮变位系数等。 　　(1)模数m和齿形角?　　中间平面上：==，==　　模数取标准值，?＝20°为标准值。　　其中：mx1为蜗杆的轴向模数；　　　　　mt2为蜗轮的端面模数；　　　　　?x1为蜗杆的轴向压力角；　　　　　?t2为蜗轮的端面压力角。 　　(2)蜗杆分度圆直径d1和直径系数q　　为了减少蜗轮滚刀的数目，便于刀具的标准化，将蜗杆分度圆直径定为标准值，即对应于每一种标准模数规定一定数量的蜗杆分度圆直径，并把与的比值称为蜗杆直径系数，即　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(4-1)　　式中：、、和的匹配见表4-1。 　　(3)传动比 i　　通常蜗杆传动是以蜗杆为主动件的减速装置，故其传动比为　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (4-2)　　式中：、分别为蜗杆和蜗轮的转速(r/min)。 图4-5　导程角与导程的关系 　　将蜗杆分度圆柱螺旋线展开成为如图4-5所示的直角三角形的斜边。图中，为导程，对于多头蜗杆，=，=π为蜗杆的轴向齿距。蜗杆分度圆柱导程角为：