高職《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》蝸桿傳動(dòng).ppt

1、第第1111章章 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)11-1 11-1 蝸桿傳動(dòng)的組成、特點(diǎn)和類型蝸桿傳動(dòng)的組成、特點(diǎn)和類型11-2 11-2 蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算11-3 11-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式蝸桿傳動(dòng)的失效形式11-4 11-4 蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)本章要求本章要求了解蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)、類型、失效形式了解蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)、類型、失效形式1.掌握蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)掌握蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)11-1 11-1 蝸桿傳動(dòng)的組成、特點(diǎn)和類型蝸桿傳動(dòng)的組成、特點(diǎn)和類型一、蝸桿傳動(dòng)的組成一、蝸桿傳動(dòng)的組成 蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿、蝸輪和機(jī)架組成的傳動(dòng)裝蝸桿傳動(dòng)是由

2、蝸桿、蝸輪和機(jī)架組成的傳動(dòng)裝置，用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一般置，用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。一般蝸桿與蝸輪的軸線在空間互相垂直交錯(cuò)成蝸桿與蝸輪的軸線在空間互相垂直交錯(cuò)成9090。通。通常情況下在傳動(dòng)中蝸桿是主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。常情況下在傳動(dòng)中蝸桿是主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。二、蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)二、蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 由上述特點(diǎn)可知，蝸桿傳動(dòng)適用于傳動(dòng)兩軸空間由上述特點(diǎn)可知，蝸桿傳動(dòng)適用于傳動(dòng)兩軸空間交錯(cuò)，傳動(dòng)比大，交錯(cuò)，傳動(dòng)比大，i=8i=88080，常用，常用i=15i=155050，傳遞功，傳遞功率不大，并且做間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床、汽車、儀器儀表、率不大，并且做間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床、汽車、儀器

3、儀表、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械及其他機(jī)械的減速裝置中。起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械及其他機(jī)械的減速裝置中。其最大傳遞功率可達(dá)其最大傳遞功率可達(dá)750kW750kW，但通常在，但通常在50kW50kW以下。以下。三、蝸桿傳動(dòng)的類型三、蝸桿傳動(dòng)的類型 按蝸桿傳動(dòng)的形狀不同，可分為：按蝸桿傳動(dòng)的形狀不同，可分為：1. 1. 圓柱蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)，按蝸桿的軸面齒形形狀可分為，按蝸桿的軸面齒形形狀可分為（1 1）普通圓柱蝸桿傳動(dòng)）普通圓柱蝸桿傳動(dòng) 阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)（阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)（ZAZA型）：型）：在過蝸桿軸線并垂直在過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的中間平面中蝸桿為梯形齒條，蝸輪為漸開線于蝸輪軸線的

4、中間平面中蝸桿為梯形齒條，蝸輪為漸開線齒輪，蝸桿與蝸輪的嚙合相似于齒條與齒輪的嚙合。此種齒輪，蝸桿與蝸輪的嚙合相似于齒條與齒輪的嚙合。此種蝸桿難以磨削，因此精度不高，在無需磨削加工的情況下蝸桿難以磨削，因此精度不高，在無需磨削加工的情況下廣泛采用。廣泛采用。 漸開線圓柱蝸桿傳動(dòng)（漸開線圓柱蝸桿傳動(dòng)（ZIZI型）：型）：蝸桿端面為漸開蝸桿端面為漸開 線齒廓。這種蝸桿可磨削，并可保證較高的精線齒廓。這種蝸桿可磨削，并可保證較高的精 度，但磨削需專用機(jī)床。度，但磨削需專用機(jī)床。 法面直尺廓圓柱蝸桿傳動(dòng)（法面直尺廓圓柱蝸桿傳動(dòng)（ZNZN型）：型）：蝸桿在法截蝸桿在法截 面上的齒形為直邊梯形，在端面內(nèi)齒

5、形為延伸漸面上的齒形為直邊梯形，在端面內(nèi)齒形為延伸漸 開線。這種蝸桿不易磨削，難以獲得較高的精度。開線。這種蝸桿不易磨削，難以獲得較高的精度。錐面包絡(luò)圓柱蝸桿傳動(dòng)（錐面包絡(luò)圓柱蝸桿傳動(dòng)（ZKZK型）：型）：此種蝸桿用錐面盤狀銑刀此種蝸桿用錐面盤狀銑刀和錐面盤狀砂輪加工而成。蝸桿磨削及蝸輪加工較容易，可和錐面盤狀砂輪加工而成。蝸桿磨削及蝸輪加工較容易，可獲得較高的精度和硬度。獲得較高的精度和硬度。（2 2） 圓弧齒圓柱蝸桿（圓弧齒圓柱蝸桿（ZCZC蝸桿）傳動(dòng)：蝸桿）傳動(dòng)：非直紋面非直紋面 圓柱蝸桿，在中間平面上蝸桿的齒廓為凹圓弧，圓柱蝸桿，在中間平面上蝸桿的齒廓為凹圓弧， 與之相配的蝸輪齒廓為凸

6、圓弧。特點(diǎn)：與之相配的蝸輪齒廓為凸圓弧。特點(diǎn)： 蝸桿與蝸輪兩共軛齒面是凹凸嚙合，提高了齒面接蝸桿與蝸輪兩共軛齒面是凹凸嚙合，提高了齒面接 觸強(qiáng)度。觸強(qiáng)度。摩擦系數(shù)小，齒面磨損少，傳動(dòng)效率可達(dá)摩擦系數(shù)小，齒面磨損少，傳動(dòng)效率可達(dá)95%95%以上。以上。在蝸桿強(qiáng)度不削弱的情況下，能增大蝸輪的齒根厚度，使蝸在蝸桿強(qiáng)度不削弱的情況下，能增大蝸輪的齒根厚度，使蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度增大。輪輪齒的彎曲強(qiáng)度增大。傳動(dòng)比范圍大，傳動(dòng)比范圍大，i imaxmax=100=100，制造工藝復(fù)雜，質(zhì)量輕。，制造工藝復(fù)雜，質(zhì)量輕。傳動(dòng)中心距難調(diào)整，對(duì)中心距誤差的敏感性強(qiáng)。傳動(dòng)中心距難調(diào)整，對(duì)中心距誤差的敏感性強(qiáng)。2.環(huán)面

7、蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：環(huán)面蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：承載能力較強(qiáng)。承載能力較強(qiáng)。3.錐面蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：錐面蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，不能正、反轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，不能正、反轉(zhuǎn)。 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)加工制造簡單，應(yīng)用最廣泛。普通圓柱蝸桿傳動(dòng)加工制造簡單，應(yīng)用最廣泛。本章僅介紹以阿基米德蝸桿為代表的普通圓柱蝸桿傳本章僅介紹以阿基米德蝸桿為代表的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)。動(dòng)。其齒面一般是在車床上用直線刀刃的車刀切制而成，車刀安裝位置不同，加工出的蝸桿齒面的齒廓形狀不同。阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)（阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)（ZA型）；型）；漸開線圓柱蝸桿傳動(dòng)（漸開線圓柱蝸桿傳動(dòng)（ZI型）型）法面直尺廓圓柱蝸桿傳動(dòng)（法面直尺廓圓柱蝸桿傳動(dòng)（ZN型

8、）型）錐面包絡(luò)圓柱蝸桿傳動(dòng)（錐面包絡(luò)圓柱蝸桿傳動(dòng)（ZK型）型）圓柱蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐面蝸桿傳動(dòng)錐面蝸桿傳動(dòng)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)在中間平面上蝸桿的齒廓為凹圓弧，在中間平面上蝸桿的齒廓為凹圓弧，與之相配的蝸輪齒廓為凸圓弧。與之相配的蝸輪齒廓為凸圓弧。這種蝸桿同時(shí)嚙合齒數(shù)多，傳動(dòng)平穩(wěn)；齒面利這種蝸桿同時(shí)嚙合齒數(shù)多，傳動(dòng)平穩(wěn)；齒面利于潤滑油膜形成，傳動(dòng)效率較高；于潤滑油膜形成，傳動(dòng)效率較高；三、蝸桿傳動(dòng)的類型三、蝸桿傳動(dòng)的類型同時(shí)嚙合齒數(shù)多，重合度大；傳動(dòng)比范圍大同時(shí)嚙合齒數(shù)多，重合度大；傳動(dòng)比范圍大(10360)；承載能力和

9、效率較高；結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。；承載能力和效率較高；結(jié)構(gòu)不對(duì)稱。（ZCZC蝸桿）蝸桿）11-2 11-2 蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和尺寸計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)和尺寸計(jì)算 垂直于蝸輪軸線且通過蝸桿軸線的平面，稱為垂直于蝸輪軸線且通過蝸桿軸線的平面，稱為中間平面中間平面。在中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合就相當(dāng)于在中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒條與齒輪的漸開線齒條與齒輪的嚙合嚙合。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數(shù)。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數(shù)和幾何尺寸為基準(zhǔn)和幾何尺寸為基準(zhǔn) 。 蝸桿傳動(dòng)類似于螺旋傳動(dòng)。按螺旋蝸桿傳動(dòng)類似于螺旋傳動(dòng)。按螺旋( (蝸桿的螺旋齒蝸桿的螺旋齒)

10、 )的方的方向，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。才用左旋。蝸桿上只有一條螺紋線的蝸桿上只有一條螺紋線的稱稱單頭蝸桿單頭蝸桿，有兩條及以有兩條及以上螺紋線的上螺紋線的稱為稱為多頭蝸桿多頭蝸桿，通常蝸桿的頭數(shù)，通常蝸桿的頭數(shù)z z1 1=1=1、2 2、4 4。 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇1.蝸桿的頭數(shù)蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z2和傳動(dòng)比和傳動(dòng)比 i較少的蝸桿頭數(shù)（如：單頭蝸桿）可以實(shí)現(xiàn)較大的較少的蝸桿頭數(shù)（如：單頭蝸桿）可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，但傳動(dòng)效率較低；

11、蝸桿頭數(shù)越多，傳動(dòng)效率越傳動(dòng)比，但傳動(dòng)效率較低；蝸桿頭數(shù)越多，傳動(dòng)效率越高，但蝸桿頭數(shù)過多時(shí)不易加工。通常蝸桿頭數(shù)取為高，但蝸桿頭數(shù)過多時(shí)不易加工。通常蝸桿頭數(shù)取為1 1、2 2、4 4。蝸輪齒數(shù)主要取決于傳動(dòng)比，即蝸輪齒數(shù)主要取決于傳動(dòng)比，即z z2 2= i z= i z1 1 。 z z2 2不不宜太?。ㄈ缫颂。ㄈ鐉 z2 228)28)，否則將使傳動(dòng)平穩(wěn)性變差。，否則將使傳動(dòng)平穩(wěn)性變差。 Z Z2 2也不宜太大，最好不大于也不宜太大，最好不大于8080，一般，一般Z Z2 2選選323263，否否則在模數(shù)一定時(shí)，蝸輪直徑將增大，從而使相嚙合的則在模數(shù)一定時(shí)，蝸輪直徑將增大，從而使相嚙

12、合的蝸桿長度增加，蝸桿剛度小而易變形，從而影響嚙合蝸桿長度增加，蝸桿剛度小而易變形，從而影響嚙合精度。見表精度。見表11-111-1。1221zznni傳動(dòng)比傳動(dòng)比 i i12dd2.2.模數(shù)模數(shù)mm和壓力角和壓力角a a蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等，即角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等，即 mma1a1= = mmt2t2 = = mm a aa1a1= a= at2t2=20=203.導(dǎo)程角導(dǎo)程角 11111dmzdmzdLtan蝸桿分度圓導(dǎo)程角；蝸桿分度圓導(dǎo)程角；L L蝸桿螺旋線的導(dǎo)程（蝸桿螺旋線的導(dǎo)程（mmm

13、m）；）；mzpzLa111在在mm和和d d1 1為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，z z1 1 正確嚙合時(shí)，蝸輪蝸桿螺旋線方向相同，且正確嚙合時(shí)，蝸輪蝸桿螺旋線方向相同，且b b 蝸輪分度圓螺旋角。蝸輪分度圓螺旋角。d d1 1蝸桿分度圓直徑（蝸桿分度圓直徑（mmmm）；）； m m標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（mmmm）。）。11111dmzdmzdLtanPa1蝸桿軸向齒距（蝸桿軸向齒距（mm）；）；4.4.蝸桿分度圓直徑蝸桿分度圓直徑d d1 1和蝸桿直徑系數(shù)和蝸桿直徑系數(shù)q q 由于蝸輪是用與蝸桿尺寸相同的蝸輪滾刀配對(duì)加由于蝸輪是用與蝸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，國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)

14、每一個(gè)工而成的，為了限制滾刀的數(shù)目，國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿分度圓直徑蝸桿分度圓直徑d1。直徑直徑d d1 1與模數(shù)與模數(shù)mm的比值稱為的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)蝸桿直徑系數(shù)。見表。見表11-211-2mdq1 當(dāng)模數(shù)當(dāng)模數(shù)m一定時(shí)，一定時(shí)，q值增大則蝸桿直徑值增大則蝸桿直徑d1增大，蝸桿的剛增大，蝸桿的剛度提高。因此，對(duì)于小模數(shù)蝸桿，規(guī)定了較大的度提高。因此，對(duì)于小模數(shù)蝸桿，規(guī)定了較大的q值，以保證值，以保證蝸桿有足夠的剛度。蝸桿有足夠的剛度。 5.5.中心距中心距mzqdda)(21)(21221二、蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算二、蝸桿傳動(dòng)的幾何尺

15、寸計(jì)算（見表（見表11-311-3）標(biāo)準(zhǔn)中心距標(biāo)準(zhǔn)中心距徑向間隙徑向間隙蝸輪螺旋角蝸輪螺旋角蝸桿導(dǎo)程角蝸桿導(dǎo)程角齒根圓直徑齒根圓直徑齒頂圓直徑齒頂圓直徑齒根高齒根高齒頂高齒頂高分度圓直徑分度圓直徑蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿計(jì)算公式計(jì)算公式符號(hào)符號(hào)名稱名稱dahfhadfdbcamqd 1mzd 2mhamhf2 . 1mqda)2(1mZda)2(22mqdf)4 . 2(1mZdf)4 . 2(22qZarctg1bmc2 . 0mzqdda)(.)(.22150501.1.蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度v vs scoscos1000601112221ndvvvvsV V1 1蝸桿分度圓圓周速

16、度（蝸桿分度圓圓周速度（m/Sm/S）；）；V V2 2蝸輪分度圓圓周速度（蝸輪分度圓圓周速度（m/sm/s）；）；d d1 1蝸桿分度圓直徑（蝸桿分度圓直徑（mmmm）；）；n n1 1蝸桿轉(zhuǎn)速（蝸桿轉(zhuǎn)速（r/minr/min）；）；- -蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角。蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角。11-3 11-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則蝸桿傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則2.2.齒輪的失效形式齒輪的失效形式 蝸桿傳動(dòng)的失效形式有：蝸桿傳動(dòng)的失效形式有：齒面點(diǎn)蝕、磨損、膠齒面點(diǎn)蝕、磨損、膠合和輪齒折斷合和輪齒折斷等。由于蝸桿傳動(dòng)的工作齒面間相對(duì)等。由于蝸桿傳動(dòng)的工作齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度較大、發(fā)熱量大，增大了產(chǎn)

17、生齒面膠合和滑動(dòng)速度較大、發(fā)熱量大，增大了產(chǎn)生齒面膠合和磨損的可能性，尤其在潤滑不良、散熱條件不好磨損的可能性，尤其在潤滑不良、散熱條件不好時(shí)，齒面膠合的可能性更大。時(shí)，齒面膠合的可能性更大。 在在閉式蝸桿傳動(dòng)閉式蝸桿傳動(dòng)中，主要失效形式是中，主要失效形式是齒面膠齒面膠合和點(diǎn)蝕合和點(diǎn)蝕，在，在開式蝸桿傳動(dòng)開式蝸桿傳動(dòng)中，主要是中，主要是齒面磨損齒面磨損和輪齒折斷和輪齒折斷。3.3.蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則（1）對(duì)于閉式蝸輪傳動(dòng)，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度）對(duì)于閉式蝸輪傳動(dòng)，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度 來設(shè)計(jì)，并校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。來設(shè)計(jì)，并校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。（2 2）對(duì)于開式蝸輪傳動(dòng)，或傳動(dòng)時(shí)載荷變動(dòng)較大，）對(duì)于開式蝸輪傳動(dòng)，或傳動(dòng)時(shí)載荷變動(dòng)較大， 通常只須按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常只須按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3 3）由于蝸桿傳動(dòng)時(shí)摩擦嚴(yán)重、發(fā)熱量大、效率）由于蝸桿傳動(dòng)時(shí)摩擦嚴(yán)重、發(fā)熱量大、效率 低，對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)還必須作熱平衡計(jì)算，以免低，對(duì)閉式蝸桿