《机械设计》课程第11章 蜗杆传动.pptVIP

第11章 蜗杆传动 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 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 11.4 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 蜗杆传动由蜗杆、蜗轮等组成。常用于传递空间交错的两轴之间的运动和动力，通常两轴交错角为90°。 传动特点： 1） 传动比大，结构紧凑 2） 传动平稳，噪声低 3） 传动可具有自锁性 4） 传动效率低 5） 蜗轮成本较高 11.1 蜗杆传动的类型 根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动 图11.5 阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 阿基米德蜗杆在垂直于蜗杆轴线的平面（端面）上，其齿形为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面（轴面）上的齿廓为直线，在法向截面上齿廓为外凸线。加工时，车刀切削刃的顶面通过蜗杆轴线。这种蜗杆切制简单，但难以用砂轮磨削出精确齿形，精度较低。 11.1.1 普通圆柱蜗杆传动 法向直廓蜗杆（见图11.6）的端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线。这种蜗杆也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工。车制时刀刃顶面置于螺旋线的法面上。这种蜗杆可用砂轮磨齿，加工较简单。 图11.6法向直廓蜗杆（ZN蜗杆） 渐开线蜗杆的端面齿廓为渐开线，相当于一个少齿数、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切。在切于基圆柱的轴向II-II、III-III截面内，齿形一侧为直线，另一侧为外凸线。渐开线蜗杆可在专用机床上磨削，易保证加工精度。 图11.7渐开线蜗杆（ZI蜗杆） 锥面包络蜗杆采有直母线双锥面盘铣刀或砂轮置于蜗杆齿槽内加工制成，加工时盘铣刀或砂轮在蜗杆的法面内绕其轴线作回转运动，蜗杆作螺旋运动，这时铣刀或砂轮回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面，在I-I及N-N截面上的齿廓均为曲线。这种蜗杆便于磨削，蜗杆精度较高，应用日渐广泛。 图11.8锥面包络蜗杆（ZK蜗杆） 圆弧圆柱蜗杆传动和普通圆柱蜗杆传动相似，只是齿廓形状有所区别。圆弧圆柱蜗杆在中间平面上的齿廓为凹圆弧，与之相配的蜗轮齿廓为凸圆弧。其传动的特点是：效率高，一般可达90%以上；承载能力高，一般可较普通圆柱蜗杆传动高出50%~150%；体积小，质量小；结构紧凑；传动中心距难以调整，对中心距误差的敏感性强。 图11.9 圆弧圆柱蜗杆传动 11.1.2 圆弧圆柱蜗杆传动 11.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（如模数、压力角等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆等）为标准参数，并沿用齿轮传动的计算关系。 11.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 1. 模数和压力角 2. 蜗杆头数 通常取为1、2、4、6 3. 蜗杆的分度圆直径 4. 导程角 5. 蜗杆传动的标准中心距 11.2.2 蜗杆传动变位的特点 变位后，蜗轮的分度圆与节圆仍然重合，但蜗杆在中间平面上的节线有所改变，不再与其分度线重合 11.2.3 普通蜗杆传动的几何尺寸计算 11.3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 11.3.1 蜗杆传动的失效形式及设计准则 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相似，也会出现点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。由于传动时，齿面间的相对滑动速度大，所以在闭式传动中容易出现胶合和点蚀，开式传动中容易发生磨损和轮齿折断。 由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上，故一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲强度进行校核。为了保证传动的可靠性，有时需对蜗杆轴进行刚度校核。闭式蜗杆传动由于散热较困难，还应进行热平衡计算。 11.3.2 蜗杆传动常用的材料 蜗杆一般用碳钢或合金钢制成。 常用的蜗轮材料为铸造锡青铜（ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5）、铸造铝铁青铜（ZCuAl10Fe3）及灰铸铁（HT150、HT200）等。 11.3.3 蜗杆传动的受力分析 11.3.4 蜗杆传动的强度计算 1.蜗轮齿面接触疲劳强度计算 2.蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 11.3.5 蜗杆传动的刚度计算 校核蜗杆的刚度时，通常是把蜗杆螺旋部分看作以蜗杆齿根圆直径为直径的轴段，主要是校核蜗杆的弯曲刚度，其最大挠度： 11.4 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 11.4.1 蜗杆传动的效率 功率的损耗一般包括三部分：轮齿啮合损耗、轴承摩擦损耗和浸入油池中的零件搅油时的溅油损耗。所以闭式蜗杆传动的总效率为 ： 11