第八章蝸桿傳動ppt課件

1、第第8章章 蝸桿傳動蝸桿傳動8-1 8-1 蝸桿傳動的特點和類蝸桿傳動的特點和類型型8-2 8-2 圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸寸8-3 8-3 蝸桿傳動的失效方式、資料和構蝸桿傳動的失效方式、資料和構造造8-5 8-5 圓柱蝸桿傳動的效率、光滑和熱平衡計圓柱蝸桿傳動的效率、光滑和熱平衡計算算8-4 8-4 圓柱蝸桿傳動的強度計圓柱蝸桿傳動的強度計算算8-1 8-1 蝸桿傳動的特點和類型蝸桿傳動的特點和類型作用：作用： 用于傳送交錯軸之間的回轉運動和動力。用于傳送交錯軸之間的回轉運動和動力。 蝸桿自動、蝸輪從動。蝸桿自動、蝸輪從動。9090構成：假設單個斜齒輪

2、的齒數(shù)很少如構成：假設單個斜齒輪的齒數(shù)很少如z1=1而且而且1很大時，輪齒在圓柱體上構成多圈完好的螺旋。很大時，輪齒在圓柱體上構成多圈完好的螺旋。111所得齒輪稱為所得齒輪稱為: :蝸桿。蝸桿。而嚙合件稱為而嚙合件稱為: :蝸輪。蝸輪。蝸桿蝸桿222蝸輪蝸輪改良措施：將刀具做成蝸桿狀，用范成法切制蝸輪，改良措施：將刀具做成蝸桿狀，用范成法切制蝸輪，所得蝸輪蝸桿為線接觸。所得蝸輪蝸桿為線接觸。點接觸點接觸優(yōu)點：優(yōu)點： 傳動比大、構造緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲小。傳動比大、構造緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲小。分度機構：分度機構：i=1000, i=1000, 通常通常i=880i=880缺陷：缺陷： 傳動效率低

3、、蝸輪齒圈用青銅制造，本錢高。傳動效率低、蝸輪齒圈用青銅制造，本錢高。線接觸線接觸類型類型按螺旋面外按螺旋面外形分：形分：阿基米德蝸桿、阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿漸開線蝸桿環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿按外形分有：按外形分有：圓柱蝸桿圓柱蝸桿環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿圓柱蝸桿圓柱蝸桿漸開線蝸桿漸開線蝸桿阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿 阿基米德螺線阿基米德螺線漸開線漸開線基圓基圓2著重引見普通圓柱蝸桿機構中著重引見普通圓柱蝸桿機構中最簡單的阿基米德蝸桿傳動。最簡單的阿基米德蝸桿傳動。阿基米德蝸桿的端面齒形為阿阿基米德蝸桿的端面齒形為阿基米德螺旋線。軸向齒廓為直基米德螺旋線。軸向齒廓為直線。線。 蝸桿傳動的類型蝸桿傳動的類型按蝸

4、桿齒的旋向有左旋和右旋之分；按蝸桿齒的旋向有左旋和右旋之分；按蝸桿的頭數(shù)有單頭和多頭之分；按蝸桿的頭數(shù)有單頭和多頭之分；按蝸桿相對蝸輪的位置有上置、下置和側置之分。按蝸桿相對蝸輪的位置有上置、下置和側置之分。d d蝸桿旋向：左旋、右旋蝸桿旋向：左旋、右旋( (常用常用) )1111斷定方法：與螺旋和斜齒輪的斷定方法：與螺旋和斜齒輪的旋向判別方法一樣。旋向判別方法一樣。1. 正確嚙合條件正確嚙合條件中間平面：過蝸桿軸線垂直于蝸輪軸線。正確嚙合條件是中間平面內(nèi)參數(shù)分別相等：正確嚙合條件是中間平面內(nèi)參數(shù)分別相等：mt2=ma1=m ，t2 =a1= 取規(guī)范值取規(guī)范值在中間平面內(nèi)，蝸輪蝸桿相當于齒輪齒

5、條嚙合。在中間平面內(nèi)，蝸輪蝸桿相當于齒輪齒條嚙合。8-2 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)和幾何尺寸一、圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)一、圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)為了減少加工蝸輪滾刀的數(shù)量，規(guī)定為了減少加工蝸輪滾刀的數(shù)量，規(guī)定d1d1只能取規(guī)范值。只能取規(guī)范值。蝸輪蝸桿輪齒旋向一樣蝸輪蝸桿輪齒旋向一樣. 蝸輪右旋蝸輪右旋蝸桿右旋蝸桿右旋d1d1s=es=e的圓柱稱為蝸桿的分度圓柱。的圓柱稱為蝸桿的分度圓柱。e e s sd2d2壓力角壓力角: =20模數(shù)模數(shù)m m取規(guī)范值，與齒輪模數(shù)系列不同。取規(guī)范值，與齒輪模數(shù)系列不同。分度傳動，引薦用分度傳動，引薦用 =15 =15動力傳動，引

6、薦：動力傳動，引薦：=25=25第一系列第一系列1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40第二系列第二系列1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14蝸桿模數(shù)蝸桿模數(shù)m m值值 GB10088-88GB10088-882. 模數(shù)模數(shù)m和壓力角和壓力角 表表 8-1 蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配規(guī)范系列蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配規(guī)范系列 mmm11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)4

7、5(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90摘自摘自GB10085-88,括號中的數(shù)字盡能夠不采用括號中的數(shù)字盡能夠不采用3. 傳動比傳動比 i、蝸桿頭數(shù)、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)和蝸輪齒數(shù)z2蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1 ：即螺旋線的數(shù)目。：即螺旋線的數(shù)目。d d蝸桿轉動一圈，相當于齒條挪動蝸桿轉動一圈，相當于齒條挪動z1個齒，推進蝸輪轉過個齒，推進蝸輪轉過z1個齒。個齒。傳動比傳動比 : z1z2 = -n2n1i = -通常：通常： z1=14假想象得到大假想象

8、得到大 i , 可取：可?。?z1=1，但傳動效率低。，但傳動效率低。對于大功率傳動對于大功率傳動 , 可?。嚎扇。?z1=2，或，或 4。蝸輪齒數(shù)：蝸輪齒數(shù)： z2= i z1 為防止根切：為防止根切： z2 26 普通情況：普通情況： z2 80 z 2 過 大過 大 蝸桿長度蝸桿長度 剛度、嚙合精度剛度、嚙合精度 構造尺寸構造尺寸表表8-2 蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)與蝸輪齒數(shù)z2的引薦值的引薦值傳動比傳動比i 713 1427 2840 40蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1 4 2 2、1 1蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z2 2852 2854 2880 40將分度圓柱展開得：將分度圓柱展開得：= z1

9、= z1 pa1/d1 pa1/d1 = mz1/d1 = mz1/d1 tg1=l/d1 tg1=l/d1 4. 蝸桿的導程角蝸桿的導程角d1d1lpapa1 111d d1 11 1115.5.蝸桿直徑系數(shù)蝸桿直徑系數(shù)q q加工時滾刀直徑等參數(shù)與蝸桿分度圓直徑等參數(shù)一加工時滾刀直徑等參數(shù)與蝸桿分度圓直徑等參數(shù)一樣，為了限制滾刀的數(shù)量，國標規(guī)定分度圓直徑只樣，為了限制滾刀的數(shù)量，國標規(guī)定分度圓直徑只能取規(guī)范值，并與模數(shù)相配。能取規(guī)范值，并與模數(shù)相配。q 為蝸桿為蝸桿: 定義：定義： q=d1/m普通取普通取: q=8: q=81818。tg1 = pa1 z1 /d1 tg1 = pa1 z

10、1 /d1 = z1 / q= z1 / q于是有：于是有： d1 = mq見表見表8 83 3 直徑系數(shù)直徑系數(shù) 見下頁= mz1 / d1= mz1 / d1m11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90表表83 蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配規(guī)范系列蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配規(guī)范系列 mm 20 q=12.5 28 q=17

11、.51.6111p212p由相對運動原理可知由相對運動原理可知: :v2 = v1 + vS 6.6.齒面間滑動速度齒面間滑動速度vSvS及蝸輪轉向確實定及蝸輪轉向確實定= v1 / cos vS = v2 2+ v1 2作速度向量圖，得作速度向量圖，得: :v2 = v1 tgv22222ttv1v2vS7.7.中心距中心距a = r1+r2 = m(q +z2)/2蝸桿蝸輪的旋轉方向確定蝸桿蝸輪的旋轉方向確定 作業(yè)作業(yè)8-78-7 如下圖，設蝸桿為自動件，其旋向為右旋，作右手握拳狀，那么右手四指方向為蝸桿的轉動方向，大拇指方向為蝸桿的前進方向，即蝸桿相對于蝸輪向左挪動，也即蝸輪相對于蝸桿向

12、相反方向轉動。 左旋蝸桿用左手按上述方法判別。左旋蝸桿用左手按上述方法判別。二、圓柱蝸桿傳動幾何尺寸的計算二、圓柱蝸桿傳動幾何尺寸的計算由蝸桿傳動的功用，以及給定的傳動比由蝸桿傳動的功用，以及給定的傳動比 i , z1 z2 計算求得計算求得 m、d1 計算幾何尺寸計算幾何尺寸表表 14-3 普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算名名 稱稱計計 算算 公公 式式蝸桿分度圓直徑，蝸輪分度圓直徑蝸桿分度圓直徑，蝸輪分度圓直徑齒頂高齒頂高齒根高齒根高頂圓直徑頂圓直徑根圓直徑根圓直徑蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距徑向間隙徑向間隙中心距中心距蝸蝸 桿桿蝸蝸 輪

13、輪d1 =mq d2=mz2 ha=m ha=m df =1.2mq df =1.2mq da1=m(q+2) da1=m(q+2) df1=m(q-2.4) df2=m(q-2.4) pa1=pt2= p x= mc=0.2 ma=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2)8 83 3 蝸桿傳動的失效方式、資料和蝸桿傳動的失效方式、資料和構造構造一、蝸桿傳動的失效方式及資料選擇一、蝸桿傳動的失效方式及資料選擇主要失效方式：主要失效方式： 膠合、點蝕、磨損。多發(fā)生在蝸輪上膠合、點蝕、磨損。多發(fā)生在蝸輪上資料資料蝸輪齒圈采用青銅：減摩、耐磨性、抗膠合。蝸輪齒圈采用青銅：減摩、耐磨性、抗膠

14、合。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼：外表光潔、硬度高。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼：外表光潔、硬度高。資料牌號選擇：資料牌號選擇：高速重載蝸桿：高速重載蝸桿：20Cr,20CrMnTi(20Cr,20CrMnTi(滲碳淬火滲碳淬火5662HRC)5662HRC) 或或 40Cr 42SiMn 45 ( 40Cr 42SiMn 45 (外表淬火外表淬火4555HRC)4555HRC)普通蝸桿：普通蝸桿：40 45 40 45 鋼調(diào)質處置鋼調(diào)質處置( (硬度為硬度為220250HBS)220250HBS)蝸輪資料：蝸輪資料： vS 12 m/s vS 12 m/s時時 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1錫青

15、銅制造。錫青銅制造。vS 12 m/s時時 ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅錫青銅vS 6 m/s時時 ZCuAl10Fe3鋁青銅。鋁青銅。vS 45 其他情況其他情況 HRC45 滑動速度滑動速度 vs m/s f f f 0.01 0.11 6.28 0.12 6.84 0.18 10.2 0.10 0.08 4.57 0.09 5.14 0.13 7.4 0.50 0.055 3.15 0.065 3.72 0.09 5.14 1.00 0.045 2.58 0.055 3.15 0.07 4 2.00 0.035 2 0.045 2.58 0.055 3.15 3.00 0.028 1.

16、6 0.035 2 0.045 2.58 4.00 0.024 1.37 0.031 1.78 0.04 2.29 5.00 0.022 1.26 0.029 1.66 0.035 2 8.00 0.018 1.03 0.026 1.49 0.03 1.72 10.0 0.016 0.92 0.024 1.37 15.0 0.014 0.8 0.020 1.15 24.0 0.013 0.74 對動力傳動，宜采用多頭蝸桿對動力傳動，宜采用多頭蝸桿 蝸桿加工困難蝸桿加工困難 過大過大當當 28 28 時，效率時，效率 添加很少。添加很少。當當 時，蝸桿具有自鎖性，但效率時，蝸桿具有自鎖性，但效率

17、 很低。很低。50%252.5512.50.51 1015 m/svs 1015 m/s時，采用壓力噴油光滑。時，采用壓力噴油光滑。當當v1 4 m/sv1 4 m/s時，采用蝸桿在上的構造。時，采用蝸桿在上的構造。三、蝸桿傳動的熱平衡計算三、蝸桿傳動的熱平衡計算由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，假設不及時散熱，會引起箱體內(nèi)，油溫升高，光滑失效，導致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。因此，對延續(xù)任務的閉式蝸桿傳動必需進展熱平衡計算對閉式傳動，熱量由箱體散逸，要求箱體與環(huán)境溫差：對閉式傳動，熱量由箱體散逸，要求箱體與環(huán)境溫差： t =iAiA1000P1(1-)tg 1000P1(1-)tg tt=( t-t0 )-t=( t-t0 )-溫度差；溫度差；P1-P1-蝸桿傳送的功率；蝸桿傳送的功率；i-i-外表散熱系數(shù)；普通?。和獗砩嵯禂?shù)；普通取：i=1017 i=1017 W/(m2 )W/(m2 )A-A-散熱面積散熱面積, m2, , m2, 指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)壁被油飛濺到的箱殼面積。對于箱體上的散熱片，壁被油飛濺到的箱殼面積。對于箱體上的散熱片，其散熱面積按其散熱面積按50%50%計算。計算。t-t-溫差許用值，普通?。簻夭钤S用值，普通?。?t=6070 t=6070 要求油溫：要求油溫