14蜗杆传动.

第14章蜗杆传动§14.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构§14.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸§14.1蜗杆传动的特点和类型§14.4圆柱蜗杆传动的强度计算14.1蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动是用来传递空间两交错轴之间运动和动力，通常取其交错角Σ=90°。新疆大学专用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动。∑＝90°形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β1很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。1ω1所得齿轮称为:蜗杆。而啮合件称为:蜗轮。蜗杆2ω2蜗轮14.1蜗杆传动的特点和类型阿基米德蜗杆渐开线蜗杆法向直廓蜗杆锥面包络圆柱蜗杆圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而成的。其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10～360)；承载能力和效率较高；可节约有色金属。锥蜗杆传动环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动14.1蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动的特点⑴结构紧凑、传动比大。⑵传动平稳，振动小、噪声低；⑶可实现反向自锁，具有自锁性。⑷摩擦损失大，效率低。⑸蜗轮材料贵重，成本高；⑹安装时对中心距的尺寸精度要求较高。蜗杆传动常用于传动功率在50kW以下，滑动速度在15m/s以下的机器设备中。14.1蜗杆传动的特点和类型14.2.1蜗杆传动的正确啮合条件阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮啮合时，在过蜗杆轴线而垂直于蜗轮轴线的中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于直齿廓齿条与渐开线齿轮的啮合。规定：蜗杆蜗轮机构以中间平面内的参数为标准值。14.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸蜗杆蜗轮正确啮合条件为：中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等。即蜗杆的轴面模数和压力角分别等于蜗轮的端面模数和压力角，且都等于标准值，两轴线交错90°时，蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角大小相等，旋向相同。mx1=mt2=mαx1=αt2=αγ1=β2模数为标准参数，蜗杆和蜗轮压力角的标准值α＝20°。14.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸11111xzpztgmdd14.2.2蜗杆传动的主要参数主要参数有：模数m、压力角α、分度圆直径d1、直径系数q、蜗杆的导程角γ、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2、传动比i等。2.蜗杆的导程角γ常用导程角γ＝3.5°～27°14.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1.模数和压力角中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，均为标准值。与齿轮模数系列不同。蜗杆分度圆柱螺旋线上任一点的切线与端面所夹的锐角。3．蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。11zdmmqtg4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2一般取z1=1～6，z2=28～80122112zznni14.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸称比值为蜗杆的特性系数。q=d1/m一般取:q=8～1812dd蜗杆头数z1：即螺旋线的数目。蜗杆转动一圈，相当于齿条移动z1个齿，推动蜗轮转过z1个齿。通常取：z1=1246蜗轮齿数：z2=iz1为避免根切：z2≥26一般情况：z2≤80z2过大→→蜗杆长度↑→刚度、啮合精度↓结构尺寸↑14.2.3蜗杆传动的几何尺寸计算2222mzzmdt1222()2addmqz14.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸标准中心距径向间隙蜗轮螺旋角蜗杆导程角齿根圆直径齿顶圆直径齿根高齿顶高分度圆直径蜗轮蜗杆计算公式符号名称dahfhadfdcamqd1mzd2mhamhf2.1mqda)2(1mZda)2(22mqdf)4.2(1mZdf)4.2(22qZarctg1mc2.0)(5.0)(5.0221zqdda14.2.4、蜗杆传动的相对滑动速度VS14.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸v1、v2——蜗杆、蜗轮节点圆周速度较大的vS引起：1、易发生齿面磨损和胶合2、如润滑条件良好,有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率14.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸14.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构14.3.1、蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效形式和齿轮传动相类似。由于材料和结构的原因,蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度,所以失效常发生在蜗轮轮齿上。蜗轮传动中由于蜗杆与蜗轮齿面间的相对滑动速度较大,效率低,摩擦发热大,因此其主要失效形式是蜗轮齿面的胶合、点蚀和磨损。表1蜗杆、蜗轮配对材料14.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构常用材料由蜗杆传动的失效分析可知,蜗杆、蜗轮的材料要具有优良的减摩性、耐磨性和抗胶合性能,并具有足够的强度。常用的蜗轮材料有:铸锡青铜ZCuSn10P1和ZCuSn5Pb5Zn5,适用于滑动速度较高的重要传动；铸铝青铜ZCuAl9Fe4Ni4Mn2和ZCuAl10Fe3,其抗胶合能力虽比锡青铜差,但强度较高,价格便宜,一般用于滑动速度小于10m/s的场合；滑动速度小于2m/s时,可用灰铸铁。蜗杆材料主要为碳钢和合金钢。为了防止变形,常对蜗轮进行时效处理。常用的蜗杆、蜗轮配对材料见表1。14.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗杆的结构蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。14.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构蜗轮的结构为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。整体浇注式齿圈压配式拼铸式螺栓联接式14.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构14.4圆柱蜗杆传动的强度计算轮齿所受的法向力Fn，可分解为：切向力Ft、径向力Fr、轴向力Fa。coscos2n22ndTF11a212dTFFt222a12dTFFttant2r2r1FFF在不计摩擦力时，有以下关系：式中：αn－蜗轮的法向压力角，costantannT2－蜗轮的转矩，112iTT右旋蜗杆：伸出左手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的切向速度vp2的方向与拇指指向相同。用手势确定蜗轮的转向：左旋蜗杆：用右手判断，方法一样。ω1ω112p12pω2ω2v2ω1ω112p12pω2ω2v2v2蜗轮的转向ar1r2作业14-114-2