機(jī)械設(shè)計(jì)課件2012第八章蝸桿傳動(dòng)

1、1第八章 蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)承載能力計(jì)算受力分析，參數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn) 本章重點(diǎn)本章難點(diǎn)8.1 概述8.2 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算8.3 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)承載能力計(jì)算8.4 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算8.5 圓柱蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容2Ld1d18.1 概述1、蝸輪蝸桿的形成 蝸桿傳動(dòng)3L12兩軸線垂直交錯(cuò)452、蝸桿傳動(dòng)的類型 1）按蝸桿形式分類:圓柱蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿 錐蝸桿 62） 按齒廓曲線分:阿基米德蝸桿 法向直廓蝸桿 漸開(kāi)線蝸桿 78=200nnaaa-an-n阿基米德螺旋線tttt93、 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 1.很大，一般 780, 分度1000

2、2.傳動(dòng)平穩(wěn), 噪音低 3.可自鎖, 結(jié)構(gòu)緊湊缺點(diǎn): 1.s大效率低, 發(fā)熱大可自鎖時(shí)50 2.需貴重金屬價(jià)高 3.不宜用于大功率長(zhǎng)期工作10主平面 (主截面)： 通過(guò)蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面8.2 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算蝸輪軸線蝸桿軸線aa11aa主截面中，蝸桿的齒形為直線（齒條），蝸輪的齒形為漸開(kāi)線。其傳動(dòng)相當(dāng)于齒輪齒條傳動(dòng)。漸開(kāi)線直線齒112主要參數(shù)及其選擇 1）模數(shù)和壓力角 aa1 蝸輪蝸桿正確嚙合條件：蝸桿的軸向模數(shù)、壓力較與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角分別相等。 13 2) 蝸桿分度圓直徑1與直徑系數(shù)q 22 1 1 為減少滾刀的規(guī)格數(shù)量1定為標(biāo)準(zhǔn)值 1與搭配 表

3、82把比值 稱為蝸桿直徑系數(shù)q3) 蝸桿頭數(shù)z1 1 =1、2、4、6144) 導(dǎo)程角 5) 傳動(dòng)比 i 和齒數(shù)比 u 6）蝸輪齒數(shù)Z2 7）標(biāo)準(zhǔn)中心距 a 151、失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及常用材料 閉式傳動(dòng)： 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)， 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度； 計(jì)算熱平衡 8. 3 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)承載能力計(jì)算1）失效形式 閉式傳動(dòng)主要失效形式: 點(diǎn)蝕與膠合; 開(kāi)式傳動(dòng)和潤(rùn)滑條件不好的閉式傳動(dòng)主要失效形式: 磨損2）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則開(kāi)式傳動(dòng)： 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)； 163）材料對(duì)材料的要求: 1）足夠的強(qiáng)度 2）良好的減摩、耐磨性 3）良好的抗膠合性原則：蝸桿： 40、45、40Cr 蝸輪： 鑄造錫青

4、銅， 鑄造鋁鐵青銅 選材：根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度vs 選材（1) 高速重載: 蝸桿用合金鋼,淬火,磨削；蝸輪用錫青銅；（2) 低速重載：蝸桿用45,調(diào)質(zhì)；蝸輪用鋁鐵青銅；（3) 低速輕載：蝸桿， 碳鋼，不熱處理；蝸輪 ， 鑄鐵。17Fn的分解：1) 各分力的方向：嚙合點(diǎn)C2、蝸桿傳動(dòng)的受力分析Fa1左右手法則( 左旋用左手，右旋用右手，四指與n1同向，拇指與Fa1同向。 )受力分析182）力的大小 圓周力： 軸向力： 徑向力： 19判定蝸輪轉(zhuǎn)向 ：受力方向20蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算特點(diǎn)： 只計(jì)算蝸輪的強(qiáng)度 （蝸桿的剛度） 閉式：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 開(kāi)式：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 考

5、慮膠合熱平衡計(jì)算驗(yàn)算油溫3、蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算211）蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 按主平面內(nèi)斜齒輪與齒條嚙合進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 校核公式 當(dāng)蝸輪材料 , 許用應(yīng)力 查表8-6 若蝸輪材料 ,許用應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)有關(guān)基本許用接觸應(yīng)力，表8-7 22設(shè)計(jì)公式 定m , q（表8-2） 2）蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 主平面內(nèi)相當(dāng)于齒條與斜齒輪嚙合 蝸輪基本許用應(yīng)力，表8-8許用彎曲應(yīng)力壽命系數(shù)校核式：23設(shè)計(jì)公式 （表8-2）定m、d1 4、蝸桿的剛度計(jì)算 計(jì)算模型： 簡(jiǎn)支梁 集中載荷： 蝸桿最大撓度： 5、普通圓柱蝸桿傳動(dòng)精度等級(jí)及其選擇 高 低 精度等級(jí) 1，2，6，7，8，9，10，11，12 常用24

6、1、蝸桿傳動(dòng)的效率 嚙合效率 軸承摩擦效率 （0.980.995）蝸桿或蝸輪攪油引起的效率（0.960.99） 在蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)之初，可根據(jù)蝸桿頭數(shù)估取傳動(dòng)效率 Z1 1， 2， 4， 6效率 0.7， 0.8， 0.9， 0.958.4 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算252、蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度 V1 蝸桿節(jié)點(diǎn)圓周速度 V2蝸輪節(jié)點(diǎn)圓周速度 蝸桿蝸輪齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度Vs 較大的VS： 易發(fā)生齒面磨損和膠合 使傳動(dòng)效率下降 263、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑 目的：1）提高效率； 2）降低溫升，防止磨損和膠合 潤(rùn)滑油表8-11 潤(rùn)滑油粘度及給油方法表8-12 潤(rùn)滑油量 浸油深度 4、蝸桿傳動(dòng)熱平衡計(jì)算 潤(rùn)

7、滑油在齒面間被稀釋，加劇磨損和膠合。 效率低，發(fā)熱大，溫升高，潤(rùn)滑油粘度下降，原因27設(shè)蝸桿傳動(dòng)功率為P（ K W）,效率為 ,則 蝸桿傳動(dòng)單位時(shí)間的發(fā)熱量為 自然冷卻方式，單位時(shí)間散熱量為 d箱體表面散熱系數(shù)S 箱體散熱面積 t1 油的工作溫度 t0環(huán)境溫度，一般取20 達(dá)到熱平衡時(shí) 蝸桿傳動(dòng)的油溫： 28如 t1 80時(shí)的冷卻措施： 298.5 圓柱蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 蝸桿直徑不大，常與軸做成一體蝸桿軸。蝸桿軸30蝸桿軸31對(duì)于尺寸大的青銅蝸輪，多采用組合式結(jié)構(gòu)。蝸輪的結(jié)構(gòu)：當(dāng)用鑄鐵或尺寸小的青銅蝸輪多采用整體式結(jié)構(gòu)。32整體式 過(guò)盈與螺釘連接鉸制孔用螺栓連接青銅齒圈鑄鐵輪芯澆鑄式33 小 結(jié)1.蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)： i 大，一般i=780, 分度 1000 ；平穩(wěn) ；緊湊 ；可自鎖 s大效率低, 發(fā)熱大貴重金