《汽车机械基础》课件第13章.pptVIP

13.14蜗杆传动13.14.1蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，如图13-35所示。它用于传递交错轴之间的回转运动和动力，通常轴交角∑=90°，蜗杆一般为主动件。圆柱蜗杆传动一般为交错轴的两个各自绕其自身支承轴线转动的斜齿轮正交传动。其中，圆柱蜗杆可认为是一个齿数少的直径小于配对蜗轮的宽斜齿轮，形如螺杆。它有左旋和右旋、单头和多头之分，一般常用右旋。蜗轮则是齿数较多，齿体的中间曲面呈环面的与圆柱蜗杆配对的一个斜齿轮，如图13-36所示。由于蜗杆与蜗轮轴线正交，为了轮齿间啮合，蜗杆导程角γ和蜗轮螺旋角β2必须相等，旋向相同，即β2=γ。图13-35蜗杆传动图13-36圆柱蜗杆传动的啮合蜗杆传动的主要优点是：传动比i较大，传递动力时，i=10～80，分度传动时，i可达1000；结构紧凑，传动平稳，噪声小；当蜗杆导程角小于齿面间的当量摩擦角时，可以实现自锁。蜗杆传动的主要缺点是效率低，发热量较大，不适于传递大功率。为了降低摩擦，减小磨损，提高齿面抗胶合能力，蜗轮齿圈常用贵重的铜合金制造，成本较高。蜗杆传动广泛应用于各种机器和仪表中，传递功率可达200kW，一般在50kW以下。蜗杆传动按照蜗杆的外形可分为圆柱蜗杆传动(如图13-37（a）所示）、圆环面蜗杆传动（如图13-37（b）所示）和锥面蜗杆传动（如图13-37（c）所示）。图13-37蜗杆传动的类型图13-38阿基米德蜗杆图13-39渐开线蜗杆13.14.2蜗杆传动的主要参数如图13-40所示，蜗杆轴线与蜗轮轴线的公垂线称为连心线。圆柱蜗杆轴线和连心线构成的平面称为中间平面。在中间平面内，蜗杆齿廓与齿条相同，两侧边为直线。根据啮合原理，与之相啮合的蜗轮在中间平面内的齿廓是渐开线，所以，在中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。规定蜗杆传动的设计计算都以中间平面参数及其几何尺寸关系为准。图13-40蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1）模数m和压力角α当蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴向齿距px=πmx1应与蜗轮端面分度圆齿距pt=πmt2相等。因而，蜗杆的轴向模数也应与蜗轮的端面模数相等，即mx1=mt2=m模数m的标准值见表13-6。表13-6蜗杆基本参数蜗杆轴向压力角αx1等于蜗轮端面压力角αt2，均为标准压力角，即αx1=αt2=α综上所述，阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件为：（13-40）2）传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆传动的传动比i为主动件蜗杆角速度与从动件蜗轮角速度的比值，即（13-41）注意：蜗杆传动比不等于蜗轮和蜗杆两分度圆直径之比。蜗杆的头数（即螺旋线数目）通常为1、2、4、6。当要求自锁和大传动比时，z1=1，但传动效率较低。若传递动力，为保证传动的平稳性，通常取z1=2、4、6。蜗轮齿数z2=iz1，当传递动力时，为提高传动效率，z2应不小于28，通常取z2=32～63。如果z2过大，蜗杆跨度会增大，刚度则相应减小，这样会影响蜗杆传动的啮合精度，所以，z2一般不大于100，可根据传动比i参考表13-7选取。表13-7蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2推荐值3）蜗杆导程角γ按照螺纹形成原理，蜗杆分度圆柱上的导程角γ为（13-42）蜗杆传动的效率与导程角有关，导程角越大，传动效率越高；导程角越小，传动效率越低。当传递动力时，要求效率高，常取γ=15°～30°，此时应采用多头蜗杆。若蜗杆传动要求具有反传动自锁性能时，常取γ≤3°30′的单头蜗杆。4）蜗杆分度圆直径d1，蜗杆直径特性系数q加工蜗轮时，为了保证蜗杆传动的线接触，必须采用与其相啮合的蜗杆尺寸相同的滚刀。由式(13-42)可知，滚刀分度圆直径d1不仅与模数m有关，而且与头数和导程角有关。加工同一模数的蜗轮，要求准备多把蜗轮滚刀，这给刀具的制造带来困难，也不经济。为了限制蜗轮滚刀数量，规定蜗杆分度圆直径为标准值，见表13-6。由式（13-42）可得：令则（13-43）由式(13-43)可知，当m一定时，d1越小(或q越小)导程角γ越大，传动效率越高，但蜗杆的强度和刚度降低。因此，在蜗杆轴刚度允许的情况下，设计蜗杆传动时，要求传动效率高时d1取较小值，要求强度和刚度大时d1取较大值。5）中心距a标准蜗杆传动的中心距计算公式为（13-44）13.14.3蜗杆传动的失效形式、结构1.失效形式及计算准则蜗杆传动轮齿的失效形式和齿轮传动轮齿的失效形式基本相同，有胶合、磨损、疲劳点蚀和轮齿折断等。但蜗杆传动轮齿的胶合与