机械设计基础唐昌松学习情境十一齿轮传动的分析与设计课件教学.pptVIP

PPT研究院 POWERPOINT ACADEMY * * * * * （5）中心距a 2、几何尺寸计算 几何尺寸计算公式，见教材表11-17。 蜗杆轴线与蜗轮轴线之间的垂直距离称为中心距。 蜗杆传动中，当蜗杆节圆与蜗轮分度圆重合时称为标准传动，其中心距为 三、蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构 1、失效形式 由于蜗轮材料的强度往往低于蜗杆材料的强度，所以 失效大多发生在蜗轮轮齿上。 在闭式传动中，蜗轮的失效形式主要是胶合与点蚀； 在开式传动中，失效形式主要是磨损； 当过载时，会发生轮齿折断现象。 2、设计准则 强度失效发生在蜗轮上，所以只对蜗轮的轮齿 进行承载能力计算。 设计准则： 闭式蜗杆传动按齿面接触疲劳强度设计，并校核齿根 弯曲疲劳强度，为避免发生胶合失效还必须作热平衡计算； 开式蜗杆传动通常只需按齿根弯曲疲劳强度设计。 高速重载：蜗杆常用低碳合金钢（如20Cr、20CrMnTi）经渗碳后，表面淬火使硬度达56～62HRC，再经磨削。 中速中载：蜗杆常用45钢、40Cr、35SiMn等，表面经高频淬火使硬度达45～55HRC，再磨削。 一般蜗杆：采用45、40等碳钢调质处理。 （2）蜗轮材料： （1）蜗杆材料： 3、材料的选择 较理想的蜗杆副材料是：青铜蜗轮齿圈匹配淬硬磨削的钢制蜗杆。 高速而重要的蜗杆传动，蜗轮常用铸锡青铜； 滑动速度较低时，可选用价格较低的铝青铜； 低速和不重要的传动可采用铸铁材料。 4、蜗杆和蜗轮的结构 （1）蜗杆的结构 蜗杆因为直径不大，一般将蜗杆和轴做成一体，称为蜗杆轴，螺旋部分的结构尺寸决定于蜗杆的结合尺寸，其余的结构尺寸按轴的结构尺寸要求确定。　　 铣制蜗杆 车制蜗杆 （2）蜗轮的结构 　　蜗轮结构分为整体式和组合式两种，整体式蜗轮用于铸铁蜗轮及直径小于100mm的青铜蜗轮。组合式蜗轮又有齿圈式、镶铸式及螺栓联接式结构。 整体式 齿圈式 螺栓联接式 镶铸式 四、蜗杆传动的强度计算 1、受力分析 式中，T1、T2分别为作用在蜗杆和蜗轮上的转矩，η为蜗杆传动的总效率。 当蜗杆主动时，各力的方向为： 蜗杆上圆周力Ft1的方向与蜗杆的转向相反； 蜗杆和蜗轮上的径向力Fr1指向轴心； 蜗杆轴向力Fa1的方向与蜗杆的螺旋线方向和转向有关，可以用 “主动轮左（右）手法则”判断 蜗轮受力方向，由Ft1与Fa2、Fa1与Ft2、Fr1与Fr2的作用力与反作用力关系确定。 2、强度计算 （1）蜗轮齿面接触疲劳强度计算 校核公式 校核公式 设计公式 设计公式 （2）蜗轮轮齿齿根弯曲疲劳强度计算 五、蜗杆传动的效率、热平衡与润滑 1、蜗杆传动时的滑动速度 蜗杆与蜗轮轮齿在节点处啮合时的相对滑动速度用 vs 表示。 （m/s） 式中 ——蜗杆分度圆直径，mm； ——蜗杆转速，r/min； ——蜗杆分度圆柱面上的导程角，（o）。 滑动速度对齿面的润滑情况、齿面失效形式以及传动效率等都带来很大的影响。 2、蜗杆传动时的效率 式中：η1--啮合效率、η2--轴承效率、η3--油的搅动和飞溅损耗效率的乘积，其中啮合效率η1是主要的。 总效率为： 当蜗杆主动时，啮合效率η1为： 通常取η2η3＝0.95～0.97，故有 在初步计算时，蜗杆的传动效率可近似取下列数值： 闭式传动：z1=1，η = 0.7~0.75；z1=2，η=0.75~0.82；z1=4，η = 0.82~0.92；z1=6；η = 0.86~0.95。 开式传动：z1 =1、2；η = 0.60~0.70。 目的：控制油温稳定地处于规定的范围内，防止油粘度下降，油膜破坏，磨损加剧，甚至产生胶合破坏。 3、蜗杆传动的热平衡校核 根据热平衡分析可得，工作条件下的油温： 也可以得出传动装置所必需的最小散热面积Amin 各符号意义见教材P241 提高散热能力的措施： 1）增加散热面积：例如，在箱体外壁合理设计并铸出或焊上散热筋片； 2）提高表面传热系数：例如，在蜗杆端部加装风扇； 3）在减速器油池中加装蛇形冷却水管进行冷却； 4）采用喷油润滑。 a) 风扇冷却