第五講蝸桿傳動

1、第1頁，共21頁。第2頁，共21頁。第3頁，共21頁。第4頁，共21頁。第5頁，共21頁。 第五講：蝸桿傳動第五講：蝸桿傳動 一、蝸桿傳動的組成： 蝸桿傳動是由蝸桿、蝸輪和機架組成的傳動裝置，用于傳遞空間兩交錯軸間的運動和動力。一般蝸桿與蝸輪的軸線在空間互相垂直交錯成90。通常情況下在傳動中蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。 蝸桿傳動類似于螺旋傳動。按螺旋(蝸桿的螺旋齒)的方向，蝸桿有右旋和左旋之分，一般多用右旋蝸桿，特殊情況下才用左旋。蝸桿上只有一條螺紋線的稱單頭蝸桿，有兩條以上螺紋線的稱為多頭蝸桿，通常蝸桿的頭數(shù)z1=1、2、4。 第6頁，共21頁。二、蝸桿傳動的類型二、蝸桿傳動的類型 根據(jù)蝸桿

2、的形狀可分為：圓柱圓柱蝸桿傳動蝸桿傳動和環(huán)面環(huán)面蝸桿傳動蝸桿傳動。圓柱蝸桿按螺旋面形狀的不同可分為漸開線蝸桿和阿基米德蝸桿。由于阿基米德蝸桿加工方便，所以應用廣泛。第7頁，共21頁。三、蝸桿傳動的特點三、蝸桿傳動的特點和用途和用途 1.1.傳動比大。傳動比大。 i=10-40,最大可達80。 若只傳遞運動，傳動比可達1000。 2.2.傳動平穩(wěn)、噪聲小。傳動平穩(wěn)、噪聲小。 3.3.可制成具有自鎖性的蝸桿?？芍瞥删哂凶枣i性的蝸桿。 4. 4.效率較低。效率較低。=0.70.8。 5. 5.蝸輪造價較高。蝸輪造價較高。 蝸桿傳動主要用于傳動比較大，結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合；或用于需要傳動具有自鎖性能的場

3、合。 第8頁，共21頁。四、蝸桿傳動的基本參數(shù)四、蝸桿傳動的基本參數(shù)通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為中間平面。在中間平面內(nèi)，普通圓柱蝸桿傳動相當于齒輪與齒條的嚙合傳動，所以設計計算都以中間平面的參數(shù)和幾何關系為準，并沿用圓柱齒輪傳動的計算關系。第9頁，共21頁。 蝸桿傳動幾何參數(shù)第10頁，共21頁。1.蝸桿傳動的基本參數(shù) （1）模數(shù)和壓力角 如圖所示，在中間平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪的嚙合就相當于漸開線齒輪與齒條的嚙合。為加工方便，規(guī)定在中間平面內(nèi)的幾何參數(shù)應是標準值。所以，蝸桿的軸向模數(shù)和蝸輪的端面模數(shù)應相等，并為標準值，分別用mx1和mt2表示，即mx1=mt2=m。同時，蝸桿的壓力角x1，

4、等于蝸輪的端面壓力角t2，并為標準值，即x1=t2=20。 （2）蝸桿分度圓直徑和導程角 設z1為蝸桿的頭數(shù)，為蝸桿的導程角(所謂導程角是指圓柱螺旋線的切線與端平面之間所夾的銳角)。px1為蝸桿的軸向齒距，d1為分度圓直徑，mx1為軸向模數(shù)，第11頁，共21頁。11111111tanxxz pz mzmddd由上式可知，當標準模數(shù)一定時，如果導程角不同，則直徑不同的蝸桿，就需用不同的滾刀去切制蝸輪，經(jīng)濟性差。為了減少蝸輪滾刀數(shù)目，便于刀具標準化，國家標準將蝸桿分度圓直徑的尺寸加以限制，相互間對應關系可查表。z1px1 稱為蝸桿的導程。所謂導程是指在圓柱蝸桿的軸平面上，同一條螺紋的兩個相鄰的同側(cè)

5、齒廓之間的軸向距離。在分度圓柱上，導程角和導程的關系為： 第12頁，共21頁。 蝸輪輪齒和斜齒輪相似，輪齒的旋向與軸線之間的夾角稱螺旋并用表示。并規(guī)定蝸桿分度圓柱面上的導程角應等于蝸輪分度圓柱面上的螺旋角，且兩者的螺旋方向必須相同。即=。 蝸桿展開圖第13頁，共21頁。3）蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)和傳動比 一般推薦z1=14，最多為6。單頭蝸桿容易切削，導程角小，自鎖性好，效率低。蝸桿頭數(shù)越多，加工越困難，分度誤差越大。在傳動中，蝸輪齒數(shù)不宜過多，否則將使結(jié)構(gòu)不緊湊。對于動力傳動，一般推薦z2=2970，為了避免根切現(xiàn)象，取z227，通常蝸輪齒數(shù)按傳動比來確定，z2=iz1。 蝸桿傳動比是蝸桿轉(zhuǎn)速與

6、蝸輪轉(zhuǎn)速之比，也等于蝸輪齒數(shù)與蝸桿頭數(shù)之比，即：1221nzinz第14頁，共21頁。五、 蝸桿傳動的傳動比和旋轉(zhuǎn)方向 1蝸桿傳動的傳動比 在蝸桿傳動中，是用蝸桿帶動蝸輪傳遞運動和動力的。設蝸桿的頭數(shù)為z1，其轉(zhuǎn)速為n1，蝸輪的齒數(shù)為z2，轉(zhuǎn)速為n2。因為蝸桿每轉(zhuǎn)過一周，便有z1個齒經(jīng)過C點，故每分鐘將有z1n1個齒經(jīng)過C點。同樣，蝸輪每轉(zhuǎn)一周有z2個齒經(jīng)過C點，所以每分鐘將有z2n2個齒經(jīng)過C點。在每分鐘的嚙合傳動過程中，兩者必然相等，即z1n1=z2n2 ,故傳動比為： 1221nzinz第15頁，共21頁。 一般分度機構(gòu)中多用z1=1。當傳遞功率較大時，為提高效率，可取z1=4。作為動力

7、傳動，通常取z1=2、4。 蝸輪齒數(shù)z2，可根據(jù)傳動比i和蝸桿頭數(shù)z1決定，即z2=i.z1。為了避免根切，當z1=1時，z2min=18；當z11時，z2min=27。 第16頁，共21頁。2蝸桿傳動旋轉(zhuǎn)方向的判定 (1)蝸桿、蝸輪的螺旋方向可用右手法則判定，其判定方法同斜齒輪的旋向判定。 (2)蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向，不僅與蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向有關，而且還與蝸桿的螺旋方向有關。蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：當蝸桿是右旋（或左旋）時，伸出右手（或左手）半握拳，用四指順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向，蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向與大拇指指向相反。 蝸桿傳動示意圖蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定第17頁，共21頁。六、 蝸桿傳動的應用特點 (1)傳動平

8、穩(wěn)，噪聲小。由于蝸桿的齒為連續(xù)不斷的螺旋形齒，在與蝸輪嚙合時，是逐漸進入和退出嚙合的，同時嚙合的齒數(shù)又較多，因此蝸桿傳動比齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲小。 (2)傳動比大，而且準確。蝸桿的頭數(shù)16，遠小于蝸輪的齒數(shù)，在一般傳動中，i=1080，在分度機構(gòu)中可達6001000。這樣大的傳動比，如用齒輪傳動則需要采用多級傳動。由此可見，在較大傳動比時，蝸桿傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點。此外，蝸桿傳動和齒輪傳動一樣能保證傳動比的準確性。 (3)承載能力較大。蝸桿與蝸輪嚙合時呈線接觸，同時進入嚙合的齒數(shù)較多，與點接觸的交錯軸斜齒輪傳動相比，承載能力大。 第18頁，共21頁。 (4)能夠自鎖。當蝸桿的導程角小于材料的當

9、量摩擦角時，則蝸桿傳動便可以自鎖。此時，只能用蝸桿帶動蝸輪，而不能用蝸輪帶動蝸桿。 (5)效率低。蝸桿傳動中，蝸輪齒沿蝸桿齒的螺旋線方向滑動速度大，摩擦較大，所以傳動效率較齒輪傳動和帶傳動都低。一般效率為0.70.9，具有自鎖性的蝸桿傳動效率約為0.4。由于蝸桿傳動效率較低，摩擦產(chǎn)生的熱量較大，所以要求工作時要有良好的潤滑和冷卻。 (6)成本較高。為了減少摩擦，提高效率和使用壽命，蝸輪往往要用價格較貴的青銅等減摩材料。 第19頁，共21頁。七、蝸桿傳動的正確嚙合條件 蝸桿傳動的失效形式 1.蝸桿傳動的正確嚙合條件 因為中間平面為蝸桿的軸面、蝸輪的端面，所以蝸桿傳動的正確嚙合條件為： mx1=mt2=m,x1=t2=,= 式中：mx1、x1分別為蝸桿的軸面模數(shù)和軸面壓力角； mt2、t2分別為蝸輪的端面模數(shù)和端面壓力角； 為蝸桿的導程角； 為蝸輪的螺旋角。 第20頁，共21頁。2蝸桿傳動的失效形式 由于蝸輪材料的強度往往低于蝸桿材料的強度，所以失效大多發(fā)生在