第十章蜗杆传动.docVIP

7 章 蜗杆传动 （计划学时： 4h） （一）教学要求 1、 了解蜗杆传动特点、类型及主要参数，了解滑动速度、效率 2、 掌握蜗轮强度计算方法及蜗杆传动，热平衡计算方法 （二）教学的重点与难点 1、 蜗杆传动特点、参数计算、特性系数 q 2、 齿面接触疲劳强度、齿根弯曲强度和热平衡计算 （三）教学内容 § 1 概述 用于实现空间交错轴间的运动传递， 一般交错角 90 。其特点是结构紧凑、 传动比 大、传动平稳、易自锁。缺点是摩擦磨损大、发热量大， η 低，∴适于中心功率的传动。 一、蜗杆传动的类型 按蜗杆形式：圆柱蜗杆（常用） 环面蜗杆 锥蜗杆（较少） 1、圆柱蜗杆传动： 普通圆柱蜗杆（在车床上用直线刀刀刃车削而得到） 阿基米德蜗杆 （ ZA ）——最常用，垂直于轴线平面的齿廓为阿基米德螺线，在过轴线 的平面内齿廓为直线，在车床上切制时切削刃顶面通过轴线。 2 0 40 ，加工简单，磨削 有误差，精度较低，刀子轴线垂直于蜗杆轴线 单刀：导程用 3 ；双刀：导程用 3 法向直廓蜗杆（ ZN ）——切削时刀刃垂直于轮齿法面，法面齿廓（延伸渐开线 ~）—— 直线，轴面齿形为渐开线，端面齿形为一延伸渐开线，磨削有误差、精度较低。 渐开线蜗杆（ ZI ） ——刀刃平面与蜗杆基圆柱相切，端面齿莆为渐开线，由渐开线齿 轮演化而来（ Z 小， 大），在切于基圆的平面内一侧齿形为直线，可滚齿，并进行磨削， 精度、 η 高。适于较高速度和较大的功率。 锥面包络圆柱蜗杆（ ZK ） ——不能在车床上加工，而只能在特种铣床上用梯形齿圆盘刀具加工， 加工时， 工件作螺旋运动，刀具绕轴线作回转运动，铣刀或砂轮轴线与蜗杆轴线 Y 角，刀具绕自身轴线作回转运动，刀刃回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面，在各 剖面内齿形均为曲线，可磨削， 精度好， 生产率高。 蜗轮用齿形尺寸与之啮合的蜗杆相同的滚切滚切，滚切外径略大，滚切时的中心距与啮合时中心距相同。 圆弧圆柱蜗杆（ ZC ）（ Niemamm 蜗杆）（德国人）——与普通圆柱蜗杆比，齿廓形状不同，蜗杆的螺旋齿面是用刃边与凸圆弧形刀具切 制，所在在中间平面内，蜗杆齿廓是凹圆弧形，而配对蜗轮的齿廓为凸弧形。接触应力小， 1 精度高，承载能力大，结构紧凑 η =0.90，适于重载。 2、环面蜗杆传动——蜗杆轴向为凹圆弧面，蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上，中间平 面内，蜗杆、蜗轮均为直线齿廓，特点：同时啮合齿数多，∵轮齿接触线与蜗杆齿运动的方 向近似垂直，∴易于形成动压油膜、效率高， η=90 °，承载能力强。 另外，还有一次包络和二次包络环面蜗杆传动，其承载能力和效率比上述环面蜗杆传动更高。 3、锥蜗杆传动——蜗杆齿分布在节锥上的等导程螺旋。蜗轮——如同曲线齿锥齿轮： 特点：同时接触齿数多，重合度大，传动比范围大，侧隙可调。但传动具有不对称性，正反 传动时受力、承载与效率均不同。较少。 二、蜗杆传动的特点 1、 传动比大 i= 50~80——动力传动 300—— 分度机构 1000——只传递运动 2、连续啮合，传动平稳，冲击载荷小，噪音低 3、具有自锁性，即当 V P 4、齿面滑动速度 VS 大、磨损、发热，容易使润滑失效， η较低，易磨损、胶合。 § 2 普通圆柱蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算 一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 主平面内参数：蜗杆——轴面；蜗轮——端面 1、模数 m 和压力角 （中间轴）主平面内蜗杆蜗轮传动相当于——齿条与渐开线齿轮（阿基米德蜗杆） 主平面：蜗杆——轴面 ma1 , a1 ；蜗轮——端面 mt 2 ， t 2 ma 1 mt 2 m a1 t 2 ——正确正确合条件 2 2、蜗杆的分度圆直径 d1 和直径系数 q 由于加工蜗轮须用与之啮合的蜗杆参数相同的滚刀来加工，所以对于同一尺寸的蜗杆 2 必须一把对应的蜗轮滚刀， 即对同一模数不同直径的蜗杆， 必须配相应数量的滚刀。 ∴为了 限制蜗轮滚刀的数量，取蜗杆直径 d1 为标准值，并引入直径系数 q. d1 m——∴ d1 =mq≠ mZ1 d1、 q——一般同 m，只有 1~2 个， q、 d1 即只面 1~2 把滚刀。 如采用非标准滚切或飞刀切制蜗轮，则 d1， q 不受标准限制。 3、蜗杆头数 Z1 一般 Z1=1~6 ： 单头， i 大，易自锁，效率低，但精度好 多头杆， η ↑，但加工困难，精度↓ 4、导程角 将蜗杆分度圆上的螺旋线展开，则蜗杆的导程角 为 P Z1 Pa Z m Z1 tg d1 d1 d1 q 5、传动比和齿数比 u—— 齿数比——大齿轮齿数比小齿轮齿数；传动比——从动轮齿数比主动轮齿数 i n1 Z2 u n2 Z1 6、蜗轮齿数 Z2 为避免根切， Z 2min 17