蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、下載可編輯7 蝸桿傳動(dòng)應(yīng)用和類型傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用組成：蝸桿、蝸輪（一般蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪為從動(dòng)件）作用：傳遞空間交錯(cuò)的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。通常=90°應(yīng)用：用在機(jī)床、汽車、儀器、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械以及其他機(jī)械制造工業(yè)中。最大傳遞功率為750Kw，通常用在50Kw以下。1）、傳動(dòng)比大。單級(jí)時(shí)i=580 ，一般為 i=1550 ，分度傳動(dòng)時(shí)i 可達(dá)到 1000，結(jié)構(gòu)緊湊。2）、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。3）、自鎖性，當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自鎖。4）、蝸桿傳動(dòng)效率較低，其齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度大，齒面磨損嚴(yán)重。5）、蝸輪的造價(jià)較高。為降低摩擦，減小磨損，提高齒面抗膠合能力，

2、蝸輪常用貴重的銅合金制造。蝸桿傳動(dòng)的類型照蝸桿的形狀不同分為：圓柱蝸桿傳動(dòng)(a) 、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)(b) 、錐面蝸桿傳動(dòng)(c) 。（ a）圓柱蝸桿傳動(dòng)（c ）錐面蝸桿傳動(dòng)圖 7-1蝸桿傳動(dòng)的類型、圓柱蝸桿傳動(dòng)右旋之分。螺桿的常用齒數(shù)（頭數(shù)） z1=14，頭數(shù)越多，傳動(dòng)效率越高。蝸桿加工由于安裝位置不同，產(chǎn)生的螺旋面在相對(duì)剖面內(nèi)的齒廓曲線形狀不同。）、阿基米德蝸桿（ ZA 蝸桿）米德蝸桿是齒面為阿基米德螺旋面的圓柱蝸桿。通常是在車床上用刃角0=20°的車刀車制而成，切削刃平面通過(guò)蝸桿曲線，端面齒廓為阿基米德螺旋線、缺點(diǎn)：蝸桿車制簡(jiǎn)單，精度和表面質(zhì)量不高，傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率低。頭數(shù)不宜過(guò)多

3、。用：頭數(shù)較少，載荷較小，低速或不太重要的場(chǎng)合。.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 7-2阿基米德蝸桿2）、法向直廓蝸桿（ZN 蝸桿）桿加工時(shí)，常將車刀的切削刃置于齒槽中線（或法向剖面內(nèi)，端面齒廓為延伸漸開線。點(diǎn)：常用端銑刀或小直徑盤銑刀切制，加工簡(jiǎn)便，利于加工多頭蝸桿，可以用砂輪磨齒，加工精度和表面質(zhì)量較高。：用于機(jī)場(chǎng)的多頭精密蝸桿傳動(dòng)。）、漸開線蝸桿（ ZI 蝸桿）桿是齒面為漸開線螺旋面的圓柱蝸桿。用車刀加工時(shí)，刀具切削刃平面與基圓相切，端面齒廓為漸開線。缺點(diǎn)：可以用單面砂輪磨齒，制造精度、表面質(zhì)量、傳動(dòng)精度及傳動(dòng)效率較高。用：用于成批生產(chǎn)和大功率、高速、精密傳動(dòng)，故最常用。、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)

4、：（1）、齒輪表面有較好的油膜形成條件，抗膠合的承載能力和效率都較高；（2）、同時(shí)接觸的齒數(shù)較多，承載能力為圓柱蝸桿傳動(dòng)的1.54 倍；（ 3）、制造和安裝較復(fù)雜，對(duì)精度要求高；（ 4）、需要考慮冷卻的方式。、錐面蝸桿傳動(dòng)數(shù)多，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)；（ 2）、蝸輪用淬火鋼制造，節(jié)約有色金屬。.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 7-6錐面蝸圖 7-7蝸輪動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸蝸桿軸線的平面，稱為中間平面。 在中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒條與齒輪的嚙合。 在蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中， 均以中間平面上的基本參參數(shù)1、模數(shù) m和壓力角 a桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸向模數(shù)mx1、壓力角x1

5、 應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、mx1= mt2 = m=t2= =20°的螺旋角，：螺桿的導(dǎo)程角。.專業(yè) .整理 .下載可編輯表 7-1圓柱蝸桿的基本尺寸和參數(shù)2、螺桿導(dǎo)程角桿軸向齒距， px1=m（mm）； 為導(dǎo)程角（°）。導(dǎo)程角越大，傳動(dòng)效率越高，=3.5 °55°。傳動(dòng)效率高時(shí)，常取=15°30°，采用多頭蝸桿。3、蝸桿分度圓直徑d1桿尺寸相同的蝸輪滾刀配對(duì)加工而成的，為了限制滾刀的數(shù)目，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿分度圓直徑d1。大，其傳動(dòng)效率高，但會(huì)使蝸桿的強(qiáng)度、剛度降低。在蝸桿剛度允許的情況下，設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)，要

6、求傳動(dòng)效率高時(shí)，d1 可以選小值，當(dāng)要求強(qiáng)度和剛度4、蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2 和傳動(dòng)比 i頭數(shù)（如：?jiǎn)晤^蝸桿）可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，但傳動(dòng)效率較低，可以實(shí)現(xiàn)自鎖；蝸桿頭數(shù)越多，傳動(dòng)效率越高，但蝸桿頭數(shù)過(guò)多時(shí)不易加工。通常蝸桿要取決于傳動(dòng)比，即z2= i z1 。 z2 不宜太?。ㄈ鐉228) ，否則將使傳動(dòng)平穩(wěn)性變差。z2 也不宜太大，否則在模數(shù)一定時(shí)，蝸輪尺寸越大，剛度越小0，常取 3280。 z1、 z2 之間最好互質(zhì)，利于磨損均勻。（ 7.1 ）5，7.5 ， 10* ， 12.5 ，15，20* ，25，30，40* ， 50， 60， 70， 80* 。帶 * 的為基本傳動(dòng)比，

7、優(yōu)先選用。5、中心距：（7.2 ）減少箱體類型，有利于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，國(guó)標(biāo)中對(duì)一般圓柱蝸桿減速裝置的中心距推薦為：40，50，63，80，100 ，125， 160，（ 180 ）， 200，（ 225），500。傳動(dòng)何尺寸.專業(yè) .整理 .下載可編輯表 7-2蝸桿傳動(dòng)何尺寸動(dòng)的失效形式、材料和精度.3.1 蝸桿傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、失效形式疲勞點(diǎn)蝕、膠合、磨損及輪齒折斷。間相對(duì)滑動(dòng)速度 vs ：（7.3 ）及散熱不良時(shí)，閉式傳動(dòng)易出現(xiàn)膠合，但由于蝸輪的材料通常合時(shí)，蝸輪表面金屬粘到蝸桿的螺旋面上，使、。蝸輪輪齒的磨損嚴(yán)重，尤其在開式傳動(dòng)和潤(rùn)滑油不清潔的閉式傳動(dòng)中。2、計(jì)算準(zhǔn)則式蝸輪傳動(dòng)

8、，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)，并校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)時(shí)載荷變動(dòng)較大，或蝸輪齒數(shù)z2 大于 90 時(shí)，通常只須按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。重、發(fā)熱大、效率低，對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)還必須作熱平衡計(jì)算，以免發(fā)生膠合失效。蝸輪常用材料及熱處理和蝸桿材料要有一定的強(qiáng)度，還要有良好的減摩性、耐摩性和抗膠合能力。蝸桿傳動(dòng)常用青銅（低速時(shí)用鑄鐵）做蝸輪齒圈，與淬硬并磨制的鋼制蝸桿相1、蝸桿材料及熱處理一般不重要的蝸桿用45 鋼調(diào)質(zhì)處理；高速、重載但載荷平穩(wěn)時(shí)用碳鋼、合金鋼，表面淬火處理；高速、重載且載荷變化大時(shí)，可采用合金鋼滲碳淬火處理。.專業(yè) .整理 .下載可編輯表 7-3 蝸桿材料及熱處理2、蝸輪材料及

9、許用應(yīng)力摩性、耐磨性好，抗膠合能力強(qiáng)，但價(jià)格高，用于相對(duì)滑動(dòng)速度vs25m/s 的高速重要蝸桿傳動(dòng)中；沖擊而且價(jià)格便宜，但抗膠合能力和耐磨性不如錫青銅，一般用于vs 10m/s 的蝸桿傳動(dòng)中；s的低速、輕載、不重要的蝸桿傳動(dòng)中。表 7-3錫青銅蝸輪的許用應(yīng)力表 7-4鋁鐵青銅及鑄鐵蝸輪的許用應(yīng)力.專業(yè) .整理 .下載可編輯傳動(dòng)的精度等級(jí)B 1008988 對(duì)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)規(guī)定了112 個(gè)精度等級(jí)級(jí)依次降低，12 級(jí)為最低， 69 級(jí)精度應(yīng)用最多，6 級(jí)精度傳動(dòng)一般用于中等精度的機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，蝸輪圓周速度v25m/s，7 級(jí)精度用于中等精度的運(yùn)輸/s，8 級(jí)精度一般用于一般的動(dòng)力傳動(dòng)中，蝸輪圓

10、周速度v23m/s， 9 級(jí)精度一般用于不重要的低速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)，蝸輪圓周速度v21.5m/s 。動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算.4.1 蝸桿傳動(dòng)的受力分析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 、周向載荷Ft 、軸向下關(guān)系：圖 7-8蝸桿傳動(dòng)的受力分析傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為：（7.4 ）.專業(yè) .整理 .下載可編輯蝸桿對(duì)青銅或鑄鐵蝸輪( 齒圈 ) 配對(duì)度的設(shè)計(jì)公式為：（7.5 ）、 蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算核公式為：（7.6 ）設(shè)計(jì)公式為：（7.7 ）動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算.5.1蝸桿傳動(dòng)的效率（7.8 ）輪齒嚙合齒面

11、間摩擦損失的效率；考慮油的攪動(dòng)和飛濺損耗時(shí)的效率；考慮軸承摩擦損失時(shí)的效率；大的因素，可由下式確定：（ 7.9 ）程角；jv 當(dāng)量摩擦角。（ 7.10 ）關(guān)系為：1 0.65 0.75 0.750.82 0.820.920.5z1=1、 2 時(shí) =0.600.70傳動(dòng)的潤(rùn)滑潤(rùn)滑的主要目的在于減摩與散熱。具體潤(rùn)滑方法與齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑相近。潤(rùn)滑油：潤(rùn)滑油的種類很多，需根據(jù)蝸桿、蝸輪配對(duì)材料和運(yùn)轉(zhuǎn)條件選用。潤(rùn)滑載荷類型進(jìn)行選擇。給油方法包括：油池潤(rùn)滑、噴油潤(rùn)滑等，若采用噴油潤(rùn)滑，噴油嘴要對(duì)準(zhǔn)蝸桿嚙入端，而且要控制一定的油壓。潤(rùn)滑油量：潤(rùn)滑油量的選擇既要考慮充分的潤(rùn)滑，又不致產(chǎn)生過(guò)大的攪油損耗。對(duì)于下

12、置蝸桿或側(cè)置蝸桿傳動(dòng)，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高；當(dāng)蝸桿上傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算傳動(dòng)效率較低，對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的蝸桿傳動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生較大的熱量。如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散去，則系統(tǒng)的熱平衡溫度將過(guò)高，就會(huì)破壞潤(rùn)滑狀態(tài)，從而導(dǎo)因摩擦功耗產(chǎn)生的熱量為：（7.11 ）冷卻從箱壁散去的熱量為：（ 7.12 ）面的散熱系數(shù)，自然通風(fēng)良好時(shí)：K (1417.5)W/(m2? ) ；在沒有循環(huán)空氣流動(dòng)的場(chǎng)所：K (8.710.5)W/(m2? ) ；的可散熱面積(m2) ；A=A1+0.5A2,A1 指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)壁能被油飛濺到的箱殼面積，A2 指箱體的散熱片面積。油的工作溫度 ( ) ；t2 環(huán)境溫度 ( ) ，一般取20 。（ 7.13 ）.專業(yè) .整理 .下載可編輯熱平衡驗(yàn)算，一般t1 90度t1 超過(guò)了 t1,則首先考慮在不增大箱體尺寸的前提下，設(shè)法增加散熱面積。如不能滿足要求可用下列強(qiáng)制措施解決。1） 在蝸桿軸端裝設(shè)風(fēng)扇；2） 采用循環(huán)壓力噴油冷卻；3） 在箱體油池內(nèi)裝蛇形官。蝸輪的結(jié)構(gòu).6.1蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以常和軸做成一個(gè)整體。當(dāng)蝸桿