第十一章蜗杆传动.pptVIP

2004-2005第一学期 编制：吕亚清 第三篇 机械传动 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 （一）蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料 §11-3 普通蜗杆传动的承载能力计算 蜗杆传动的特点是齿面相对滑动速度大，导致发热严重和磨损加剧。 1、失效形式 与齿轮传动类似：点蚀、胶合、磨损、折断 ∵vs↑→η↓、发热↑ →主要为：胶合、磨损、点蚀 蜗轮强度较弱，失效主要发生在蜗轮上。 按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的齿根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。 2. 设计准则 闭式传动： 开式传动： 通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。 （一）蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料 材料 蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。 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56~62HRC) 或 40Cr 42SiMn 45 (表面淬火45~55HRC) 一般蜗杆：40 45 钢调质处理(硬度为220~250HBS) 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 2 m/s时→球墨铸铁、灰铸铁。 §11-3 普通蜗杆传动的承载能力计算 3、蜗杆传动的常用材料 （二）蜗杆传动的受力分析 Ft2 Fa2 Ft1 Fr1 Fa1 ω2 法向力可分解为三个分力： 圆周力：Ft 轴向力：Fa 径向力：Fr 且有如下关系： Ft1 = Fa2 Fr1 = Fr2 Fa1 = Ft2 =2T1 / d1 =2T2 / d2 = Ft2 tgα 式中：T1 、T2分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。 T2= T1 i η ω1 α Fr2 ——啮合效率 忽略Ff ω1 1 p 2 1 2 p 由相对运动原理可知: v2 = v1 + vS 齿面间滑动速度vS = v1 / cos γ vS = v2 2+ v1 2 作速度向量图，得: v2 = v1 tgγ 蜗轮的转向: v2 ω2 ω2 CW 蜗轮转向的确定 vS t t γ v1 v2 γ 方向判定： 1）蜗轮转向 已知：n1、旋向→n2 左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2→n2 2）各分力方向 Fr：指向各自轮心 Ft 蜗杆与n1反向 蜗轮与n2同向 Fa 蜗杆：左、右手定则 蜗轮： ※ n2 n1 3）旋向判定 ∵ 蜗轮与蜗杆旋向相同。 v2 练习： n1 n1 Fr1 Fr2 ⊙ Ft1 x Fa2 Fa1 Ft2 右旋 n2 Fr1 Fr2 Ft1 Fa2 x Fa1 Ft2 · n2 练习 右旋 求蜗杆的旋向？ Fx1 求蜗杆的转向？ 练 习 （三） 圆柱蜗杆传动的强度计算 齿面接触强度校核公式： L0ρ∑ KFn σH = ZE a3 KT2 = ZEZρ ≤[σH ] 由上式可得设计公式： 式中K为载荷系数，取：K = KA Kv Kβ Zρ---- 接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数。 蜗轮齿面的接触强度计算与斜齿轮相似，仍以赫兹公式为基础。以蜗轮蜗杆的节点处啮合相应参数代入即可。 赫兹公式: a≥ KT2 [σH ] ZEZρ 2 3 [σH ]----许用接触应力按下表选取。 1）接触强度 * 机械设计 Design of Machinery 　　　机电工程学院 　　　机械设计研究室 第十一章 蜗杆传动 概述 蜗杆传动概述 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β1很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。 1 ω1 所得齿轮称为:蜗杆。 而啮合件称为:蜗轮。 蜗杆 2 ω2 蜗轮 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 线接触 1）工作平稳：兼有斜齿轮与螺旋传动的优点。 2）i大 蜗杆——1、2、4、6 传递动力时：i=8~100（常用15~50） 传递运动时：i=几百~上千（单头，η↓） 优点： 齿轮——z117 3）结构紧凑、重量轻、噪音小。 4）自锁性能好(用于提升机构) 。 缺点： 1）制造成本高，加工困难。 2）滑动速度vs大。 3）η低。 4）蜗轮需用贵重的减摩材料。 类