7蝸桿傳動(dòng)2解析PPT教學(xué)課件

1、第7章蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成。一般蝸桿為主動(dòng)件，用于傳遞交錯(cuò)軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角為90 。第1頁(yè)/共31頁(yè)7.1 蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型和特點(diǎn)7.2 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算7.3 蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)7.4 蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7.5 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡7.6 蝸桿傳動(dòng)的安裝與維護(hù) 第2頁(yè)/共31頁(yè)一、蝸桿與蝸輪的材料1. 為了減摩，通常蝸桿用鋼材，蝸輪用有色金屬（銅合金、鋁合金）。2. 高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。3. 低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。4. 蝸輪常用材料有：鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等。7.3

2、蝸桿與蝸輪的材料和結(jié)構(gòu) 第3頁(yè)/共31頁(yè)由于蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)，蝸桿副的材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是具有良好的減摩耐磨和抗膠合性能。為此常采用青銅作蝸輪齒圈，并與淬硬磨削的鋼制蝸桿相匹配。蝸桿的常用材料為碳鋼和合金鋼。高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。精度要求高的蝸桿需經(jīng)磨削。適用于齒面滑動(dòng)速度 較高的傳動(dòng)。鑄錫青銅：鑄鋁青銅：灰鑄鐵：蝸輪常用材料有：vs 8 m/s 的場(chǎng)合。（抗膠合能力差）vs 2 m/s 的場(chǎng)合，且要進(jìn)行時(shí)效處理，防止變形。（抗膠合能力強(qiáng)，抗點(diǎn)蝕能力差）第4頁(yè)/共31頁(yè)二、蝸桿、渦輪的結(jié)構(gòu)1. 蝸桿的

3、結(jié)構(gòu)蝸桿常和軸做成一個(gè)整體。無(wú)退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制的辦法。有退刀槽，螺旋部分可用車(chē)制，也可用銑制加 工，但該結(jié)構(gòu)的剛度較前一種差。第5頁(yè)/共31頁(yè)蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)第6頁(yè)/共31頁(yè)2. 蝸輪的結(jié)構(gòu)第7頁(yè)/共31頁(yè)第8頁(yè)/共31頁(yè)齒圈式整體式蝸輪的結(jié)構(gòu)第9頁(yè)/共31頁(yè)鑲鑄式螺栓連接式第10頁(yè)/共31頁(yè)7.4 蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算 一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析蝸桿傳動(dòng)的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪齒在受到法向載荷Fn的情況下，可分解出徑向載荷Fr、圓周載荷Ft、軸向載荷Fa。a211t12FdTFt2a1FFr2r1FFtan2r2tFF2222dTFt第11頁(yè)/共31頁(yè)Ft2Ft1Fx2Fx

4、1Fr1Fr2T2n2n1T1第12頁(yè)/共31頁(yè)力的大小 21112atFdTF12222atFdTFtgFFFtrr221圓周力 軸向力 徑向力 蝸桿傳動(dòng)的受力分析第13頁(yè)/共31頁(yè)蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷 蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線(xiàn)方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。第14頁(yè)/共31頁(yè)蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷 蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線(xiàn)方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力 =徑向力第15頁(yè)/共31頁(yè)蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷 蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線(xiàn)方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，

5、以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力 =徑向力周向力 =軸向力第16頁(yè)/共31頁(yè)蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷 蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線(xiàn)方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力 =徑向力周向力 =軸向力周向力 =軸向力第17頁(yè)/共31頁(yè)蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷 蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線(xiàn)方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向徑向力 =徑向力周向力 =軸向力周向力 =軸向力第18頁(yè)/共31頁(yè)Ft主反從同 Fr指向各自的軸線(xiàn) Fa1蝸桿左右手螺旋定則 軸向力 徑向力圓周力 蝸輪轉(zhuǎn)向的判別 ： Fa1的反向即為蝸輪的角速度w

6、2方向第19頁(yè)/共31頁(yè)例1：標(biāo)出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，繪出蝸桿和蝸輪在嚙合點(diǎn)處的各分力的方向（均為蝸桿主動(dòng)）。n112n221n2Ft2Fa1Ft1Fa2n112Ft1Fa2n2Ft2Fa1n1Ft2Fa1Ft1Fa2徑向力Fr 的方向：略第20頁(yè)/共31頁(yè)傳動(dòng)系統(tǒng)如圖，已知輪4為輸出輪，轉(zhuǎn)向如圖，試：1、合理確定蝸桿、蝸輪的旋向；2、標(biāo)出各輪受力方向。1234n4n3n2Fa3Fa2Ft1Fa1Ft2Ft3Ft4例Fa4n1徑向力Fr 的方向：略第21頁(yè)/共31頁(yè)圖示為一起重裝置，欲使重物上升，試在圖上畫(huà)出：n2n3Fa2Fa3Ft3Ft2Ft3Fa4n3n2n1Fa2Fa1

7、Fa3Ft4Ft2Ft1433221電機(jī)例1、電機(jī)轉(zhuǎn)向n1 ； 2、斜齒輪2的旋向； 3、嚙合點(diǎn)受力方向。n4徑向力Fr 的方向：略第22頁(yè)/共31頁(yè)7.5蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算 一、蝸桿傳動(dòng)的效率與齒輪傳動(dòng)類(lèi)似，閉式蝸桿傳動(dòng)的功率損耗包括三部分：輪齒嚙合摩擦損耗，軸承中摩擦損耗以及攪動(dòng)箱體內(nèi)潤(rùn)滑油的油阻損耗。其總效率為 =123其中最主要的是嚙合效率，當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí)，嚙合效率可按螺旋傳動(dòng)的效率公式求出。第23頁(yè)/共31頁(yè)式中：為蝸桿導(dǎo)程角；為當(dāng)量摩擦角，=arctgf。當(dāng)量摩擦系數(shù) f主要與蝸桿副材料、表面狀況以及滑動(dòng)速度等有關(guān)。因此考慮 23后，蝸桿傳動(dòng)的總效率為）（）（1012)

8、(tgtg97. 095. 011tandmz因?yàn)樗?z1估計(jì)蝸桿傳動(dòng)的總效率時(shí)，可取下列數(shù)值：閉式傳動(dòng) z1=1 2 4 =0.700.75 0.750.82 0.870.92開(kāi)式傳動(dòng) z1=1 、2 =0.600.70 第24頁(yè)/共31頁(yè) 二、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑目的：減摩、散熱。潤(rùn)滑油的粘度和給油方法可參照表7-10選取。一般根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度選擇潤(rùn)滑油的粘度和給油方法。蝸桿下置時(shí)，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高；蝸桿上置時(shí)，浸油深度約為蝸輪外徑的 1/61/3。給油方法：油池潤(rùn)滑：噴油潤(rùn)滑為減小攪油損失，下置式蝸桿不宜浸油過(guò)深。蝸桿線(xiàn)速度v24m/s時(shí)，常將蝸桿置于蝸輪之上，形成上置式傳動(dòng)，由蝸

9、輪帶油潤(rùn)滑。第25頁(yè)/共31頁(yè)潤(rùn)滑方式的選擇：當(dāng)vs 510 m/s時(shí)，采用油池浸油潤(rùn)滑。為了減少攪油損失，下置式蝸桿不宜浸油過(guò)深。當(dāng)vs 1015 m/s時(shí)，采用壓力噴油潤(rùn)滑。當(dāng)v1 4 m/s時(shí)，采用蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。第26頁(yè)/共31頁(yè) 三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 由于蝸桿傳動(dòng)效率低、發(fā)熱量大，若不及時(shí)散熱，會(huì)引起箱體內(nèi)油溫升高、潤(rùn)滑失效，導(dǎo)致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。因此對(duì)連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)要進(jìn)行熱平衡計(jì)算。熱平衡：在單位時(shí)間內(nèi)，摩擦產(chǎn)生的熱量等與散發(fā)的熱量。在閉式傳動(dòng)中，熱量系通過(guò)箱殼散逸，且要求箱體內(nèi)的油溫t() 和周?chē)諝鉁囟?t0() 之差不超過(guò)允許值式中：t溫度差， t=t-t0; )1112()1 (10001tAPtt第27頁(yè)/共31頁(yè)P(yáng)1蝸桿傳遞功率，單位為 kW;t表面散熱系數(shù)，根據(jù)箱體周?chē)L(fēng)條件，一般取 t =1017W/(m2)；A散熱面積，單位為 m2 ，指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)壁被油飛濺到的箱殼面積，對(duì)于箱體上的散熱片，其散熱面積按50%計(jì)算；t溫差允許值，一般為 6070。并應(yīng)使油溫 t (=t0 +t) 小于 90 。如果超過(guò)溫差允許值，可采用下述冷卻措施： 增加散熱面積 合理設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)，