機械設(shè)計基礎(chǔ) 第8章 蝸桿傳動

機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動 8-1 蝸桿傳動的特點和類型蝸桿傳動的特點和類型 8-2 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸 8-3 蝸桿傳動設(shè)計基礎(chǔ)蝸桿傳動設(shè)計基礎(chǔ) 8-4 蝸桿傳動的計算蝸桿傳動的計算 8-5 熱平衡熱平衡一、蝸桿傳動及其特點一、蝸桿傳動及其特點機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動2 2 特點特點傳動比大：一般傳動傳動比大：一般傳動 i i=7=7 80;80;分度機構(gòu)可達分度機構(gòu)可達10001000結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊傳動平穩(wěn)，噪聲小傳動平穩(wěn)，噪聲小效率低效率低成本高成本高1 1 組成和應用組成和應用通常二軸交角通常二軸交角 9090蝸桿主動，蝸輪從動蝸桿主動，蝸輪從動蝸桿蝸桿蝸輪蝸輪8-1 蝸桿傳動的特點和類型動畫動畫二、蝸桿傳動的類型二、蝸桿傳動的類型機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿錐蝸桿錐蝸桿 按蝸桿整體形狀分：按蝸桿整體形狀分：圓柱蝸桿圓柱蝸桿圓柱蝸桿圓柱蝸桿機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動漸開線蝸桿漸開線蝸桿(ZI(ZI蝸桿蝸桿)法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿(ZN(ZN蝸桿蝸桿)錐面包絡蝸桿錐面包絡蝸桿(ZK(ZK蝸桿蝸桿)圓弧面蝸桿圓弧面蝸桿(ZC(ZC蝸桿蝸桿)按螺旋面形狀分按螺旋面形狀分阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿(ZA(ZA蠅桿蠅桿)2軸面呈齒條（直廓）阿基米德螺旋線刃面過軸面漸開線dbIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII凸廓直廓刃面切于基圓柱面凸廓一、正確嚙合條件一、正確嚙合條件機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動正確嚙合條件：正確嚙合條件：mxmx1 1=mt=mt2 2=m =m x x1 1=t t2 2=1 1=2 2;旋向相同旋向相同,即蝸桿、蝸輪同為左旋，或同為右旋即蝸桿、蝸輪同為左旋，或同為右旋;主平面主平面(中間平面中間平面):):通過蝸桿軸線并垂直與蝸輪軸線的平面通過蝸桿軸線并垂直與蝸輪軸線的平面;1b2b2fd2ad2d2cd1d1fd1ada8-2 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸嚙合特點嚙合特點機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動幾何尺寸計算上，按主平面的參數(shù)仿照齒輪進行計算幾何尺寸計算上，按主平面的參數(shù)仿照齒輪進行計算受力上，與斜齒輪相似受力上，與斜齒輪相似;從整體看，蝸桿蝸從整體看，蝸桿蝸輪齒面間的相對運輪齒面間的相對運動類似于螺旋傳動動類似于螺旋傳動;從主平面看，蝸桿從主平面看，蝸桿齒形是標準齒條齒齒形是標準齒條齒形，蝸輪齒形是漸形，蝸輪齒形是漸開線齒輪齒形，嚙開線齒輪齒形，嚙合傳動類似于齒輪合傳動類似于齒輪齒條運動齒條運動;d1Bpda2a2da2d2df 2Ldf1da1hahfh1 1 模數(shù)模數(shù)機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動mx1=mt2=m從主平面看，蝸從主平面看，蝸桿齒形是標準齒桿齒形是標準齒條齒形，蝸輪齒條齒形，蝸輪齒形是漸開線齒輪形是漸開線齒輪齒形齒形嚙合傳動類似于嚙合傳動類似于齒輪齒條運動齒輪齒條運動d1p二、主要參數(shù)及幾何尺寸二、主要參數(shù)及幾何尺寸2 2 壓力角壓力角機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動GB/T 10088-88GB/T 10088-88規(guī)定：規(guī)定：阿基米德蝸桿：阿基米德蝸桿：a=20a=20動力傳動：動力傳動：a=25 a=25分度傳動：分度傳動：a=12a=12、1515從主平面看，蝸桿從主平面看，蝸桿齒形是標準齒條齒齒形是標準齒條齒形，蝸輪齒形是漸形，蝸輪齒形是漸開線齒輪齒形開線齒輪齒形嚙合傳動類似于齒嚙合傳動類似于齒輪齒條運動輪齒條運動d1Bp23 3 導程角導程角機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動根據(jù)正確嚙合條件，根據(jù)正確嚙合條件，1 1=2 2（蝸輪的螺旋角）（蝸輪的螺旋角）從整體看，蝸桿蝸輪從整體看，蝸桿蝸輪齒面間的相對運動類齒面間的相對運動類似于螺旋傳動似于螺旋傳動蝸桿的導程角相當于蝸桿的導程角相當于螺紋的螺旋升角螺紋的螺旋升角pz1pz1pd1111111tandmzdmzdpz 4 4 分度圓直徑分度圓直徑機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動蝸輪分度圓直徑同齒輪蝸輪分度圓直徑同齒輪d d2 2=mz=mz2 2蝸桿分度圓標準化，蝸桿分度圓標準化，以限制刀具數(shù)以限制刀具數(shù)d d1 1與模數(shù)相匹配與模數(shù)相匹配d1Bpa2da2d2df 2df1da1hahfhda25 5 中心距中心距機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動反映功率大小反映功率大小2121)(21rrdda ad1Bpde22da2d2df 2df1da1hahfh6 6 蝸桿尺寸計算公式蝸桿尺寸計算公式 8-3 蝸桿、蝸輪的失效形式及選材機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動一、失效形式及設(shè)計準則一、失效形式及設(shè)計準則1 1 失效形式失效形式失效：膠合、磨損、點蝕、齒根折斷失效：膠合、磨損、點蝕、齒根折斷蝸輪輪齒蝸輪輪齒;開式齒輪傳動：齒面磨損、輪齒折斷開式齒輪傳動：齒面磨損、輪齒折斷;閉式齒輪傳動：齒面膠合、點蝕閉式齒輪傳動：齒面膠合、點蝕;由于蝸輪材料強度低，失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上由于蝸輪材料強度低，失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上;2 2 設(shè)計準則設(shè)計準則主要考慮蝸輪主要考慮蝸輪開式齒輪傳動：開式齒輪傳動：齒面磨損、輪齒折斷齒面磨損、輪齒折斷保證齒根疲勞強度保證齒根疲勞強度閉式齒輪傳動：閉式齒輪傳動：齒面膠合、點蝕齒面膠合、點蝕按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，齒根疲勞強度校核按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，齒根疲勞強度校核另外，還應作熱平衡計算另外，還應作熱平衡計算材料要求：材料要求：減摩性好、耐磨、抗膠合、足夠的強度減摩性好、耐磨、抗膠合、足夠的強度;1 1 蝸桿的材料蝸桿的材料高的強度、剛度及光潔度高的強度、剛度及光潔度;碳碳 鋼鋼 45 45號鋼號鋼 調(diào)質(zhì)或淬火調(diào)質(zhì)或淬火;合金鋼合金鋼 20Cr 20Cr、20CrMnTi(20CrMnTi(滲碳淬火滲碳淬火)、40Cr(40Cr(表面淬火表面淬火););2 2 蝸輪的材料蝸輪的材料 減摩、抗膠合、抗點蝕減摩、抗膠合、抗點蝕;鑄錫青銅鑄錫青銅 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1 適合高速適合高速;鑄鋁青銅鑄鋁青銅 ZCuAl9Fe3 ZCuAl9Fe3 低速重載低速重載;灰鑄鐵灰鑄鐵 HT200 HT200 低速輕載低速輕載;機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動二、選材二、選材三、蝸桿結(jié)構(gòu)三、蝸桿結(jié)構(gòu)機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動通常為整體式通常為整體式蝸桿軸蝸桿軸四、蝸輪結(jié)構(gòu)四、蝸輪結(jié)構(gòu)機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動通常為組合式通常為組合式一、受力分析一、受力分析機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動作用力的大?。鹤饔昧Φ拇笮。菏芰Ψ治鲱愃菩饼X傳動受力分析類似斜齒傳動;蝸桿、蝸輪旋向相同蝸桿、蝸輪旋向相同;蝸桿三個分力：蝸桿三個分力：F Fr1r1,F,Ft1t1,F,Fa1a1蝸輪三個分力：蝸輪三個分力：F Fr2r2,F,Ft2t2,F,Fa2a2Ft1Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1Fa1Fr1Fa2Ft2Fr2Fr1Fr2Fa1Ft2Fa1Ft2Fa1Ft2 tgFFFtrr221 11212dTFFat 22212dTFFta mmNnPTiT 32112109550 8-4 蝸桿傳動的強度計算徑向力徑向力的判斷方法：指向各自圓心的判斷方法：指向各自圓心;圓周力圓周力的判斷方法：利用轉(zhuǎn)向判斷的判斷方法：利用轉(zhuǎn)向判斷;軸向力軸向力的判斷方法：的判斷方法：蝸桿左、右手方法蝸桿左、右手方法:主動輪為右旋，握主動輪為右旋，握緊右手，四指彎曲方向表示主動輪的回緊右手，四指彎曲方向表示主動輪的回轉(zhuǎn)方向，拇指的指向即為作用在主動輪轉(zhuǎn)方向，拇指的指向即為作用在主動輪上軸向力的方向；若主動輪為左旋，用上軸向力的方向；若主動輪為左旋，用左手左手;作用力的方向作用力的方向機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動蝸輪的轉(zhuǎn)向：蝸輪的轉(zhuǎn)向：與與F Fa1a1反向反向;Ft1Fa2Ft1Fa2Ft1Fa2Fr1Fr2Fr1Fr2Ft1Fa1Fr1Fa2Ft2Fr2Fr1Fr2Fa1Ft2Fa1Ft2Fa1Ft2二、輪齒表面的接觸強度計算二、輪齒表面的接觸強度計算機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動校核公式：校核公式：設(shè)計公式：設(shè)計公式：特點：特點：強度計算主要針對蝸輪輪齒（材料原因）強度計算主要針對蝸輪輪齒（材料原因）;中間平面內(nèi)相當于齒條與齒輪嚙合，蝸輪類似于斜齒輪中間平面內(nèi)相當于齒條與齒輪嚙合，蝸輪類似于斜齒輪;蝸輪輪齒的強度計算與斜齒輪相似蝸輪輪齒的強度計算與斜齒輪相似;MPadKTdHH510122 322212)510(mmKTzdmH 說明：說明：1 z1 z1 1、z z1 1的選擇：的選擇：z z1 1 根據(jù)傳動比選擇；根據(jù)傳動比選擇；z z2 22626 28;28;2 2 載荷系數(shù)載荷系數(shù)K K：據(jù)經(jīng)驗選擇：據(jù)經(jīng)驗選擇;3 3 許用接觸應力許用接觸應力;三、輪齒的彎曲強度計算三、輪齒的彎曲強度計算機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動說明：說明：由于齒形的原因，通常蝸輪輪齒的彎曲強度比接觸強度大得多由于齒形的原因，通常蝸輪輪齒的彎曲強度比接觸強度大得多;故在受強烈沖擊、故在受強烈沖擊、z z2 2特多或開式傳動中計算彎曲強度才有意義特多或開式傳動中計算彎曲強度才有意義;校核公式：校核公式：設(shè)計公式：設(shè)計公式：MPazdmYKTFFFcos2.22122 322122.2mmzYKTdmFF 一、目的及對象一、目的及對象機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動二、計算方法二、計算方法熱平衡時，單位時間內(nèi)：發(fā)熱量熱平衡時，單位時間內(nèi)：發(fā)熱量=散熱量散熱量;單位時間內(nèi)的發(fā)熱量單位時間內(nèi)的發(fā)熱量(由于摩擦損耗引起由于摩擦損耗引起)：Q Q1 1=1000P=1000P1 1(1-h)(1-h)單位時間內(nèi)的散熱量：單位時間內(nèi)的散熱量：Q Q2 2=h=ht tA(t-tA(t-t0 0)Q Q1 1=Q=Q2 2，則溫升，則溫升對象對象 連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動目的目的 控制油溫，防止膠合控制油溫，防止膠合AhPtttt )1(100010 使用時控制：使用時控制：油溫油溫t t一般限制在一般限制在60-60-7070，不超過，不超過8080溫升溫升Dt50-60Dt50-608-5 熱平衡計算三、提高散熱能力方法三、提高散熱能力方法機械設(shè)計基礎(chǔ) 蝸桿傳動增大散熱面積；增大散熱面積；提高散熱系數(shù)：在蝸桿軸端加裝風扇提高散熱系數(shù)：在蝸桿軸端加裝風扇;箱內(nèi)裝冷卻水管箱內(nèi)裝冷卻水管;謝謝觀看/歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH