556-...计算蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆...

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第十二章

蜗杆传动

p.182

蜗杆传动的特点和类型 蜗杆传动的特点和类型 圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算 圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 蜗杆传动的失效形式、 蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动的受力分析 圆柱蜗杆传动的强度计算 圆柱蜗杆传动的强度计算 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 圆柱蜗杆传动的效率、 圆柱蜗杆传动的效率

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§12-1蜗杆传动的特点和类型(一)蜗杆传动的类型 一 蜗杆传动的类型 蜗杆传动的类型:按 蜗 杆 的 形 状 →取决于蜗杆 圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆传动(ZA) 传动 渐开线蜗杆传动(ZI) 法向直廓蜗杆传动(ZN) 锥面包络蜗杆传动(ZK) 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动

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圆柱蜗杆传动(螺旋面形状) 圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆传动 蜗杆传动(ZA) 阿基米德蜗杆传动(ZA) 法向直廓蜗杆传动 ZN 法向直廓蜗杆传动(ZN 蜗杆传动 ZN)

车削 渐开线蜗杆传动(ZI) 渐开线蜗杆传动(ZI) 蜗杆传动

锥面包络蜗杆传动 ZK 锥面包络蜗杆传动(ZK 蜗杆传动 ZK) → 工件螺旋运动， 工件螺旋运动， 刀具旋转

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(二)蜗杆的形成 二 蜗杆的形成 导程角 γ→轮齿方向与端面的夹角 螺旋角β→轮齿方向与轴线的夹角 螺旋角 1.外形 蜗杆 短螺杆 外形: 外形 蜗杆→短螺杆 蜗轮→特殊的斜齿轮 蜗轮 特殊的斜齿轮 →螺母的一部分 螺母的一部分 螺母 pa1 2.具有螺旋传动的特点 具有螺旋传动的特点 具有螺旋传动的特点:

β

γ γπd1Z 1 p a1

Z 1 p a1 Z 1π m Z 1m = = 展开: 展开 tg γ = πd1 πd1 d1自锁条件 自锁条件: 条件

tgγ 效率计算 计算: 效率计算 η = tg (γ + ρ ′)

γ ≤ρ′(当量摩擦角 当量摩擦角) 当量摩擦角

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3.具有齿轮 齿轮传动的特点 →象齿条与斜齿轮啮合 齿轮 特点 受力分析相同 传动比计算类同： i=Z2/Z1≠d2/d1 强度计算仿斜齿轮 4.蜗轮齿宽方向呈凹弧型→蜗轮部分包容蜗杆 将点接触→线接触 → 点接触→线接触 点接触 σH↓→承载力↑ 减少磨损, 胶合的机率 →加工蜗轮滚刀中圆直径=d1 加工蜗轮滚刀中圆直径=d 加工蜗轮滚刀中圆直径

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(三)蜗杆传动的特点 三 蜗杆传动的特点 蜗杆传动的特点: 优点: 优点 1.i很大，一般i=8~80, 分度i=1000 2. 传动平稳, 噪音低 3.可自锁, 结构紧凑 缺点: 缺点 1.Vs大→效率低, 发热大→可自锁时η<50% 2.需贵重金属→价高 3.不宜用于大功率长期工作

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§10-2 圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算轴线垂直→以中间平面 ∵轴交角∑=90°→轴线垂直 以中间平面 参数为准 轴交角 = ° 轴线垂直 (一)主

要参数 1.中间平面→ 一 主要参数 过蜗杆轴线并垂直于 → 蜗杆→轴面(a) 蜗轮→端面(t) 蜗轮轴线的平面 正确啮合条件: 正确啮合条件 二.几何尺寸计算 几何尺寸计算 2.传动比i , 蜗杆头数Z1, 蜗轮齿数Z2 ma1=mt2=m 3.蜗杆分度圆直径d1 ; 直径系数q ; α a1= α t2= α 导程角γ γ 1 = β 2 →旋向相同 4.齿面间滑动速度Vs: 旋向相同 5.中心距

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2.传动比 , 蜗杆头数 1, 蜗轮齿数 2 传动比i 蜗杆头数Z 蜗轮齿数Z 传动比 ①传动比i : i= n1 / n2 = Z2 / Z1≠d2 / d1 →自锁性好, 效率低 →效率高, 加工难度大 Z1、Z2→查表12-2 P.184 Z→ 12-2 ②Z1=1 , 2, 4 ┌Z1少 └Z1多 ③Z2=i·Z1

Z2少 → 根切 Z2≥26 单齿对啮合 Z2多 →结构过大→蜗杆刚度↓→Z2≤80

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3.蜗杆分度圆直径d1 ; 直径系数 ; 导程角 蜗杆分度圆直径d 直径系数q 导程角γ 蜗杆分度圆直径 (12-2) ∵ tg γ =Z1m/d1 = Z1 / q →直径系数 q=d1/m 为减少滚刀的规格数量 d1定为标准值 减少滚刀的规格数量→d 定为标准值→ 的规格数量 d1与m搭配 →表12-1 p.184 d2=mZ2 V2 d1 =m·q ≠ m·Z1 Z 4.齿面间滑动速度 齿面间滑动速度Vs: 齿面间滑动速度 Vs

VS = V1 + V2 = V1 / cos γ2 2

V1

作业： 作业：12-1 P.192

V1:蜗杆的园周速度 V2:蜗轮的园周速度

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5.中心距 中心距

a =0.5(d1+d2) = 0.5m(q+Z2)≠0.5m(Z1+Z2) d mZ(二)几何尺寸计算 二 几何尺寸计算→表(12-3) p.186 表

- - ※ C*=0.2 ; df=d-2(ha*+C*) m= d-2.4 m

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蜗杆传动的失效形式、 §10-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构(一) 蜗杆传动的失效形式 一 蜗杆传动的失效 失效形式 1.失效形式 : 失效形式 p.186 开式 磨损

蜗轮→ 蜗轮 2.部位 : 部位

闭式 胶合、 点蚀、 胶合、 点蚀、 ↑ ↑ 非锡青铜、 非锡青铜、 锡青铜

蜗轮轮齿上(结构、材料 蜗轮轮齿上 结构、材料) 结构

(二)蜗杆、蜗轮的材料 二 蜗杆 蜗杆、 (三)蜗杆、蜗轮的结构 三 蜗杆 蜗杆、

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(二)蜗杆、蜗轮的材料 二 蜗杆 蜗杆、 1.对材料的要求： 对材料的要求： 对材料的要求 2.蜗杆的材料 → 蜗杆的材料

P.186倒6 倒

减摩、耐磨、 减摩、耐磨、抗胶合 碳素钢、合金钢 p.186倒4 钢 钢

高的强度及光洁度、 高的强度及光洁度、足够的刚度 最好→淬火钢 最好 淬火钢(低碳钢→渗碳淬火;中碳钢→表面淬火) 淬火钢 其余→调质钢 调质钢→低速、人力传动、铸铁蜗轮 其余 调质钢 3.蜗轮的材料 → p.187 蜗轮的材料 减摩、抗胶合、 减摩、抗胶合、抗点蚀 最好→锡青铜 锡青铜→ 最好 锡青铜 ┌ ZCuSn10p1(10-1) └ ZCuSn5PbZn5(5-5-5) 其余→铝青铜 灰铸铁、 铝青铜、 其余 铝青铜、灰铸铁、尼龙

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(三) 蜗杆、蜗轮的结构 三 蜗杆、

P.187

蜗杆的

结构→通常为整体式 整体式 齿圈式 螺栓联接式 拚铸式

蜗轮的结构→通常为组合式

整体式

齿圈式

螺栓联接式

拚铸式

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§12-4 蜗杆传动的受力分析 受力分析1.蜗杆、蜗轮旋向→相同 2.作用力的大小 将Fn分解 作用力的大小(将 分解) 作用力的大小 蜗杆三个分力： 蜗杆三个分力：Fr1, Ft1, Fa1 蜗轮三个分力： 蜗轮三个分力：Fr2, Ft2, Fa2

P.188

Fr1 Ft1 Ft2 Fa1 Fa2 Fr2

Fr 1 = Fr 2 = Ft 2 tgα

P1η T2 = iη T1 = 9.55 × 10 n26

Ft 1 = Fa 2 = 2T1 d1 Fa1 = Ft 2 = 2T2 d 2

N mm

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3.作用力的方向 示意图) 作用力的方向(示意图 作用力的方向 示意图)右

4. 蜗轮的转向 蜗轮的转向→ 与Fa 1 反向 作业:12-3 ) P.192 改动:(2)各轮轴向力的方 向→各轮作用力的方向。 12-6)

Fa1 Fa2

Fr1 Ft1 Ft2 Fr2

Fr1 Fa1 Ft1 Fa2 F Fr2

t2

右

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§12-5圆柱蜗杆传动的强度计算 圆柱蜗杆传动的强度计算: 圆柱蜗杆传动的强度计算

P.188

失效形式: 胶合、磨损、点蚀 ∵主要失效 失效 仿斜齿轮→强度计算→齿面接触 接触强度计算 ∴→仿斜齿轮 仿斜齿轮 接触 闭式→蜗轮 锡青铜 →点蚀 非锡青铜→胶合 开式 →磨损 (一)强度计算依据 一 强度计算依据 强度计算依据: 1.计算齿面接触强度 二.蜗轮齿面接触强度计算 蜗轮齿面接触强度计算 (当冲击大、脆性材料 →(才折断 ) →弯曲强度) 2.只计算蜗轮的强度 3.考虑胶合→热平衡计算