搜索
第十二章：蜗杆传动12.1蜗杆传动的特点和类型一.特点：用于两交错轴间的传动。通常，两轴交错角为90o，蜗杆常为主动件；1.传动比大：结构紧凑，传动比i=8～80；2.传动平稳：连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低；3.可自锁：一般升角小于当量摩擦角；4.传动效率低：一般效率在0.7～0.8，滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型的传动效率可达90%以上。5.制造成本高。二.蜗杆传动的类型a）圆柱蜗杆传动b）环面蜗杆传动c）锥蜗杆传动根据蜗杆的不同齿廓形状及形成机理，可分为：阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）（常用）渐开线蜗杆（ZI蜗杆）法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）7阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）车削工艺好，精度低，中小载荷，使用逐渐减少中间平面齿廓为直线,而且过蜗杆轴心线阿基米德蜗杆§渐开线蜗杆（ZI蜗杆）可以用滚刀加工，效率高；传递功率较大端面齿廓为渐开线§法向直廓蜗杆（ZN蜗杆，延伸渐开线蜗杆）法面齿廓为直线环面蜗杆（圆弧圆柱蜗杆）锥蜗杆滚刀滚齿的过程相仿一个蜗轮蜗杆的啮合过程12.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸在中间平面，普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮和齿条的啮合，设计时以中间平面的参数为基准。一.蜗杆传动的主要参数1.模数m和压力角α：在中间平面，即蜗杆轴平面与蜗轮中间平面的m和压力角α相等且为标准值。ααα====2121;txtxmmm2.蜗杆分度圆直径d1（标准值见表12-1）蜗杆直径系数q：mdq1=3.传动比I、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆头数z1：常取1、2、4、6对应传动效率η：估取0.7、0.8、0.9、0.95。蜗轮齿数z2：保证一定的重合度，传动平稳；保证抗弯强度、蜗杆的刚度。80262≤≤z常取)(121221ddzznni≠==轴向齿距导程→→====xzxzppqzdmzdpzdptg;111111ππππγ4.导程角γ：1dπZpxpγ5.齿面间滑动速度vs蜗轮蜗杆传动齿廓之间有较大的相对滑动，滑动速度vs沿蜗杆螺旋线方向。γcos12221vvvvs=+=5.中心距a：当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动，其中心距为：中心距反映功率大小。)(2)(21221zqmdda+=+=二.圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆的旋向和蜗轮一致，γ＝β；ZA蜗杆取轴向压力角为标准值，ZI蜗杆取法向压力角为标准值滚切一般齿轮滚切蜗轮沿齿轮轴向进刀沿齿轮径向进刀沿齿轮径向进刀蜗轮中分面12.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构•一.主要失效形式：胶合、点蚀和磨损等。1.失效经常发生在蜗轮的轮齿上；滑动速度VS大，发热量大，更易胶合和磨损。•2.同齿轮传动一样；必要时核算热平衡。•3.材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性•蜗杆：20Cr渗碳淬火；40Cr、35CrMo淬火；45调质HT200VS≤6m/s经济、低速ZCuAl10Fe3VS≤12m/s价格便宜ZCuSn10P1VS≥25/s重要传动耐磨性好、抗胶合•蜗轮(一般采用青铜)二.蜗杆和蜗轮的结构蜗杆一般和轴做成一体，称蜗杆轴。b1Z1=1或2时，b1=(11+0.06z2)mZ1=4时，b1=(12.5+0.09z2)m蜗杆结构蜗轮材料一般为有色合金，有整体单一的或双金属的结构。对于尺寸较大的蜗轮通常采用组合式结构，齿圈用有色金属制造，而轮心用钢或铸铁。Bda蜗轮结构12.4圆柱蜗杆传动的受力分析1.蜗杆传动方向的判定第4、5章已经介绍2.受力分析与斜齿轮类似。不考虑摩擦。已知蜗杆传动参数及尺寸，作用在蜗杆、蜗轮上的转矩分别为T1，T2，效率为η方向判定:先判定蜗杆受力方向（主动件）.Ft1：与其节圆圆周速度方向相反；Fr1：从接触点沿半径指向轮心；Fa1：按左（右）手法则。蜗轮：Ft2，Fr2，Fa2，分别与Fa1，Fr1，Ft1方向相反。圆柱蜗杆传动受力分析21112atFdTF==12222atFdTF==αtgFFFtrr221==nanFFαγcoscos1=ηiTT12=12.5圆柱蜗杆传动的强度计算蜗轮齿圈材料为青铜，为软齿面：失效形式为疲劳点蚀。按齿面接触强度计算。依据公式与斜齿轮类似，接触强度的计算：蜗杆材料为锡青铜许用应力[σH]按表12-4。蜗轮齿圈为铝青铜或铸铁：主要失效形式为胶合，接触强度计算为条件性计算，[σH]应根据材料组合和滑动速度确定。铝青铜或铸铁许用应力[σH]按表12-5。例12－212.6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一.蜗杆传动效率功率损耗：（1）啮合相对滑动摩擦（2）轴承摩擦（3）搅油引起的油阻γ↑，η↑。但γ不宜太大，因加工困难。γ＜ρ′时，具有自锁特性，但η＜50%。)'()97.0~95.0(ργγη+=tgtg闭式：Z1=1，η=0.7~0.75Z1=2，η=0.75~0.82Z1=4，η=0.87~0.92开式：Z1=1、2，η=0.6~0.7二.蜗杆传动的润滑vs＜5~10m/s，油池侵油润滑；vs＞10~15m/s，压力喷油润滑；蜗杆线速度v1＞4m/s，蜗杆置于蜗轮之上，蜗轮带油润滑。润滑时要考虑：1）润滑油牌号、粘度及给油方法、润滑油量。2）蜗杆的布置，上置蜗杆，下置蜗杆。第7章蜗杆传动三.蜗杆传动的散热计算(热平衡计算)1.热平衡计算的目的蜗杆传动的效率较低，传动损失的能量将引起发热，发热使润滑剂的润滑性能下降，接触表面的油膜形成及保持能力下降，会加大胶合发生的可能性，所以对闭式蜗杆传动要限制箱体内的最高温度。2.热平衡计算的方法要求一般工作温度t：60~70°C单位时间内的发热量单位时间内的散热量=)1(100011η−=PH单位时间内的发热量：)(02ttAHt−=α单位时间内的散热量：21HH=][)1(10001tAPttΔ≤−=Δαη箱体内的工作温度：tPAtΔ−=αη)1(10001所需散热面积：3.提高散热能力方法a）.增大散热面积；b）.在蜗杆轴端加装风扇；c）.箱内装冷却水管。—温度允许值—一般为Cto70~60][Δ