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1、第九章 蝸桿傳動,9.1 概述,蝸桿傳動圖,一、蝸桿傳動的特點和應(yīng)用,1、特點：,單級傳動比大; 結(jié)構(gòu)緊湊; 傳動平穩(wěn)，無噪音; 可自鎖; 傳動效率低; 成本高。,2、應(yīng)用：,機床：數(shù)控工作臺、分度 汽車：轉(zhuǎn)向器 冶金：材料運輸 礦山：開采設(shè)備 起重運輸：提升設(shè)備、電梯、自動扶梯,二、蝸桿傳動的類型 1、按蝸桿形狀分,環(huán)面蝸桿傳動,錐蝸桿傳動,圓柱蝸桿傳動,2、根據(jù)齒面形狀不同分為：,普通蝸桿傳動 圓弧圓柱蝸桿傳動,3、阿基米德蝸桿,在軸剖面：直線齒廓 法剖面：凸曲線 垂直軸剖面：阿基米德螺線 車削加工，不能磨削，精度低。,9.2 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算,中間平
2、面上的參數(shù)作為設(shè)計基準(zhǔn),一、普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選擇,1 、蝸桿傳動的正確嚙合條件及模數(shù)m和壓力角,旋向相同,2 、蝸桿分度圓直徑d1和導(dǎo)程角,為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目并便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，因此對每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑d1（表9-1）,導(dǎo)程角：,普通蝸桿傳動的m與d1搭配值 （表9-1）,3 、傳動比i、蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2,蝸桿頭數(shù)Z1通常取為：1，2，3，4，或6,Z2=iZ1，一般取Z2=2880,4 、傳動中心距a和變位系數(shù)x2,標(biāo)準(zhǔn)中心距,變位蝸桿傳動（只對蝸輪變位）,（1） 變位前后，蝸輪的齒數(shù)不變: Z2= Z2 而傳動中心距改變: aa,一般取
3、x 1,按變位后的尺寸加工、安裝,（2）變位前后，傳動中心距不變 a=a 蝸輪的齒數(shù)變化: Z2 Z2,一般取 x 1,5 相對滑動速度S,m/s,式中： d1--蝸桿分度圓直徑，mm n1--蝸桿的轉(zhuǎn)速，r/min --蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角, 度,二、蝸桿傳動的幾何尺寸計算,9.3 蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計準(zhǔn)則和材料選擇,一、蝸桿傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則,失效形式：主要是齒面膠合、點蝕和磨損，而且失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上。,設(shè)計準(zhǔn)則：通常按齒面（蝸輪）接觸疲勞強度條件計算蝸桿傳動的承載能力。 在選擇許用應(yīng)力時，要適當(dāng)考慮膠合和磨損失效因素的影響。 對閉式傳動要進行熱平衡計算，必要時對蝸桿強度
4、和剛度進行計算。,二、蝸桿和蝸輪的常用材料,對蝸桿和蝸輪材料的要求：不僅要求具有足夠的強度，更重要的是要求具有良好的減摩性、耐磨性和跑和性能。,蝸桿材料：一般用碳素鋼或合金鋼制成,蝸輪材料：一般為鑄造錫青銅、鑄造鋁鐵青銅、灰鑄鐵,9.4 普通圓柱蝸桿傳動的承載能力計算,一、蝸桿傳動的受力分析和計算載荷,1 受力分析,而法向力,取,，,則有,N,式中： T1、T2分別為蝸桿和蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩，N.mm, T2=iT1，N.mm, 傳動效率，i 傳動比 d1 、 d2分別為蝸桿和蝸輪的分度圓直徑, mm,壓力角， =20 蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角，度,力的方向： 確定圓周力Ft及徑向力Fr的方向的方法
5、同外嚙合圓柱齒輪傳動，而軸向力Fa的方向則可根據(jù)相應(yīng)的圓周力Ft的方向來判定，即Fa1與 Ft2方向相反， Ft1與 Fa2的方向相反。 也可按照主動件左右手定則來判斷。,力的方向判斷例題,2 蝸桿傳動的計算載荷,計算載荷=K*名義載荷,式中KA工作情況系數(shù) K動載荷系數(shù) K齒向載荷分布系數(shù),二、蝸輪齒面接觸疲勞強度計算,校核公式為：,設(shè)計公式為：,MPa,mm3,ZE彈性系數(shù)，對于青銅或 鑄鐵蝸輪與鋼制蝸桿 配對時，取,蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力，MPa,式中：,式中：,應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=107時，蝸輪材料的基本許用接觸應(yīng)力，MPa,壽命系數(shù),9.5 蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算,
6、一、蝸桿傳動的效率,式中：1嚙合效率,2 3分別為軸承效率和攪油效率 一般取2 3=0.950.96,蝸桿傳動的總效率,二、蝸桿傳動的潤滑,潤滑的目的：防止膠合和磨損、提高效率,開式：定期涂潤滑脂,閉式：浸油或噴油,三、蝸桿傳動的熱平衡計算,單位時間內(nèi)由摩擦損耗的功率產(chǎn)生的熱量為,W,式中：P1蝸桿傳動的功率，KW 蝸桿傳動的總效率,單位時間由箱體外壁散發(fā)到空氣中的熱量為,W,式中 Ks散熱系數(shù) A散熱面積 t達到平衡時，箱體內(nèi)的 油溫，t在800以內(nèi) t0周圍空氣溫度， t0=200,根據(jù)熱平衡條件H1=H2可求得既定工作條件下的油溫,在既定工作條件下，保持正常油溫所需要的散熱面積,一般應(yīng)使t在80以下,若t80或有效的散熱面積不足時,則必須,采取措施,以提高其散熱能力,常用措施: 1 、合理設(shè)計箱體結(jié)構(gòu),鑄出或焊上散熱片,以增大散熱面積,2 、在蝸輪軸上裝置風(fēng)扇,進行人工通風(fēng),以提高散熱系數(shù),3 、在箱體油池內(nèi)裝設(shè)蛇形冷卻水管,4 、采用壓力噴油循環(huán)潤滑,9.6 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu),一 蝸桿的結(jié)構(gòu),車削：有退刀槽，,二、蝸輪的結(jié)構(gòu),蝸輪可制成整體式或裝配式 1 整體式,2 齒圈壓配式,3 螺栓聯(lián)接式,4 鑲鑄式,斜齒圓柱齒輪蝸桿減速器,齒輪傳動、蝸桿傳動的應(yīng)用,圓柱齒輪減速器,
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