《机械设计基础》课程课件第8章 蜗杆传动.pptVIP

齿轮传动 第8章 蜗杆传动 8.1 蜗杆传动特点和类型 学习目的: 了解蜗杆传动类型、特点和应用。掌握蜗杆传动的参数选择原则和几何尺寸计算方法。掌握蜗杆传动失效形式和受力分析；理解蜗杆传动效率和热平衡计算方法。 8.3 蜗杆传动的运动学及效率 8.4 蜗杆传动的失效形式、材料及结构 8.5 蜗杆传动的强度计算 8.2 圆柱蜗杆传动的主要 参数和几何尺寸计算 8.6 蜗杆传动的润滑和热平衡计算 8.1 蜗杆传动特点和类型 优点：具有传动比大、结构紧凑、工作平稳、噪声小、可实现自锁等 。 缺点：效率低、发热量和磨损大、成本造价较高等 。 　蜗杆传动机构由蜗杆、蜗轮和机架组成，用来传递空间两交错轴的运动和动力，通常两轴交错角为90° 分类 按蜗杆外形： 圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆（ZA） 渐开线蜗杆（ZI） 法向直廓蜗杆(ZN) 环面蜗杆传动 锥面蜗杆传动 按螺旋线的方向分： 左旋和右旋，一般用右旋。 按蜗杆的头数分： 单头蜗杆 多头蜗杆 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆 锥蜗杆 8.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 8.2.1 圆柱蜗杆传动的主要参数 1．模数 和 压力角 通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面—中间平面（主平面） 中间平面是蜗杆传动设计计算的基准面。通常蜗杆、蜗轮轮齿的参数和尺寸均在该平面内确定。 由于中间平面内，蜗杆和蜗轮的啮合相当于齿条与斜齿轮啮合。蜗杆的轴向齿距px应与蜗轮的端面齿距pt相等，故 蜗杆轴向模数 = 蜗轮端面模数 = （标准值） 蜗杆轴向压力角 = 蜗轮端面压力角 = （标准值） 模数标准值见表8.1，标准α=20° 2. 蜗杆的分度圆直径、直径系数和导程角 q取标准值 则蜗杆的分度圆直径 为限制 滚刀数目和便于刀具标准化 取标准值 见表8.1 引入直径系数 蜗杆的导程角γ-螺旋线与端平面的夹角。 3．蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i12 蜗杆的头数一般取z1=1～6，通常取为1、2、4、6。 蜗轮的齿数一般取z2＝27～80。 传动比 4．中心距 8.2.2 圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算 见表8.2 8.3 蜗杆传动的运动学及效率 8.3.1 蜗杆传动的相对滑动速度 8.3.2 蜗杆传动的效率（见下表） V1 V2 Vs η1——由啮合摩擦损耗所决定的效率 η2——轴承的效率 η3——蜗杆或蜗轮搅油引起的效率 z1 1 2 4 6 η 0.7~0.75 0.75~0.82 0.82~0.92 0.86~0.95 8.4 蜗杆传动的失效形式、材料及结构 8.4.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则 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（蜗轮齿数小于 80时，可不考虑），为避免发生胶合失效 还必须作热平衡计算。 失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损和胶合等。 8.4.2 蜗杆、蜗轮的材料 1．蜗杆材料 碳钢或合金钢 2．蜗轮材料 铸造锡青铜或铸造铝青铜 8.4.3 蜗杆传动的结构 1．蜗杆的结构 蜗杆常和轴做成一体，称为蜗杆轴 2．蜗轮的结构 8.5 蜗杆传动的强度计算 8.5.1 蜗杆传动的受力分析 忽略Ff ，只考虑Fn 圆周力： 轴向力： 径向力： 式中：T1、T2—分别为作用在蜗杆和蜗轮上的转矩(N·mm) η为蜗杆传动的总效率 η—分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径（mm）。 8.5.2 蜗杆传动的强度计算 1．蜗轮齿面接触疲劳强度计算 钢制蜗杆与青铜蜗轮或铸铁蜗轮校核公式： 设计公式为： K—载荷系数，当载荷平稳时，K=1～1.2；当载荷变化较大时，K=1.1～1.3；有严重冲击时，取K=1.5。 设计时，求出m2d1值，由表8.1查取相应的m和d1值。 2．蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算 齿根弯曲强度的校核公式: 设计公式为： 式中YFa2 —蜗轮齿形系数，按蜗轮的当量齿数查表（同斜齿） Yβ—蜗轮螺旋角系数 ， 8.6 蜗杆传动的润滑和热平衡计算 8.6.1 蜗杆传动的润滑 vS≤5m/s：油池润滑，常采用蜗杆下置式； vS 5m/s：油池润滑，常用蜗杆上置式； vS 10m/s，采用压力喷油润滑 。 8.6.2 蜗杆传动的热平衡计算 在单位时间内，蜗杆传动由于摩擦损耗产生的热量为 自然冷却时单位时间内经箱体外壁散逸到周围空气中的热量为 当达到热平衡时，Q1= Q2，可得油温热平衡校验公式为 若t1超过许用温度，可采用强制散热措施。 风扇 冷却管 压力喷油循环油冷却 小 结 齿轮传动