第8章蜗杆传动.pptVIP

蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，蜗杆传动用于传递空间交错成90的两轴之间的运动和动力，通常蜗杆为主动件。与其他机械传动比较，蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、运转平稳、噪声较小等优点，因此广泛应用于各种机器和仪器中。 机械中常用的为普通圆柱蜗杆传动。本章主要讨论这种蜗杆传动。蜗杆传动有：环面蜗杆传动、锥蜗杆传动、圆弧圆柱蜗杆传动等。 根据蜗杆螺旋面的形状，可分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆及延伸渐开线蜗杆等三种。由于阿基米德蜗杆容易加工制造，应用最广，其他蜗杆还有：锥面包络圆柱蜗杆、法向直廓蜗杆等。 如图所示，通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。 8.1 蜗杆传动的正确啮合条件 中间平面内阿基米德蜗杆具有渐开线齿条齿廓，侧边夹角为2，蜗轮齿廓也是渐开线。所以在中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合传动相当于渐开线齿条与齿轮啮合传动。因此蜗杆传动的几何尺寸计算与齿条齿轮传动相似。 （1）在中间平面内，蜗杆的轴向模数 ma1 与蜗轮的端面模数 mt2 必须相等。 （2）蜗杆的轴向压力角 a1 与蜗轮的端面压力角 t2 必须相等。 （3）两轴线交错角为90时，蜗杆分度圆柱上的导程角应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角 ，且两者的旋向相同。 从而可得蜗杆传动的正确啮合条件为： 为了方便加工，规定蜗杆的轴向模数 ma1 为标准模数。蜗轮的端面模数 mt2 等于蜗杆的轴向模数，因此蜗轮端面模数也应为标准模数。标准模数系列见表8-1。压力角标准值为 20。 8.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 8.2.1 模数m和压力角 表8-1 圆柱蜗杆的基本尺寸和参数 注：本表取材于GB 10085-1988，本表所得的 d1 数值为国际规定的优先使用值。 选择蜗杆头数 z1 时，主要考虑传动比、效率及加工等因素。通常蜗杆头数 z1=1、2、4。若要得到大的传动比且要求自锁时，可取 z1=1；当传递功率较大时，为提高传动效率，可采用多头蜗杆，通常取 z1=2 或 4。 8.2.2 蜗杆头数 z1、蜗轮齿数 z2 和传动比 i 蜗轮齿数 z2= i z1，为了避免蜗轮轮齿发生根切，z2不应小于26，但不宜大于 80。因为 z2 过大，会使结构尺寸增大，蜗杆长度也随之增加，致使蜗杆刚度降低而影响啮合精度。 对于蜗杆为主动件的蜗杆传动，其传动比为： 注意：蜗杆传动比i不等于d2/d1 8.2.3 蜗杆直径系数 q 和导程角  加工蜗轮的滚刀，其参数（m、、z1）和分度圆直径 d1 必须与相应的蜗杆相同，故 d1 不同的蜗杆，必须采用不同的滚刀。为减少滚刀数量并便于刀具的标准化，制定了蜗杆分度圆直径的标准系列（见表8-1）。 如图所示，蜗杆螺旋面和分度圆柱的交线是螺旋线， 为蜗杆分度圆柱上的螺旋线导程角，pa 为轴向齿距，由图可得 当 m 一定时，q 增大，则 d1 变大，蜗杆的刚度和强度相应提高。 又因，当 q 较小时， 增大，效率  随之提高，因此在蜗杆轴刚度允许的情况下，应尽可能选用较小的 q 值，q 和 m 的搭配列于 表8-1。 8.2.4 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算可参考表8-2和下图。 表8-2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 如图所示，蜗杆传动即使在节点C处啮合，齿廓之间也有较大的相对滑动。设蜗杆的圆周速度为 v1，蜗轮的圆周速度为 v2，v1和v2 呈90角，而使齿廓之间产生很大的相对滑动，相对滑动速度 vs 为 8.2.5 蜗杆传动的滑动速度 由图可见，相对滑动速度 vs 沿蜗杆螺旋线方向。齿廓之间的相对滑动引起磨损和发热，导致传动效率降低。   由于蜗杆传动的相对滑动速度大，因摩擦引起的发热量大、效率低，故主要失效形式为胶合，其次才是点蚀和磨损。目前对于胶合和磨损，还没有完善的计算方法，故只能参照圆柱齿轮进行齿面及齿根强度的计算， 而在选择许用应力时，适当考虑胶合与磨损失效的影响。由于蜗杆传动轮齿间有较大的滑动，工作时发热大，若闭式蜗杆传动散热不够，可能引起润滑失效而导致齿面胶合，故对闭式蜗杆传动还要进行热平衡计算。 8.3 蜗杆传动强度计算 8.3.1 蜗杆传动的主要失效形式 蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似。齿面上的法向力Fn 可分解为三个相互垂直的分力：圆周力 Ft ，径向力 Fr 和轴向力 Fa ，如图所示。由于蜗杆轴与蜗轮轴交错成 90角，所以蜗杆圆周力 Ft1 等于蜗轮轴向力Fa2，蜗杆轴向力 Fa1等于蜗轮圆周力 Ft2，蜗杆径向力Fr1等于蜗轮径向力 Fr2，即 8.3.2 蜗杆传动的