第06章 蝸桿傳動設(shè)計

1、一蝸桿傳動組成一蝸桿傳動組成由蝸輪和蝸桿組成由蝸輪和蝸桿組成 蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿a a） 蝸桿下置蝸桿下置b b） 蝸桿上置蝸桿上置 二蝸桿傳動的應(yīng)用二蝸桿傳動的應(yīng)用蝸桿傳動用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和轉(zhuǎn)矩，兩軸蝸桿傳動用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和轉(zhuǎn)矩，兩軸線之間交錯的夾角可以是任意的，但最常用的是兩軸在空線之間交錯的夾角可以是任意的，但最常用的是兩軸在空間相互垂直，軸交角間相互垂直，軸交角為為90。 三本章三本章主要內(nèi)容主要內(nèi)容 蝸桿蝸桿傳動傳動類型、特點，幾何尺寸計算類型、特點，幾何尺寸計算主要參數(shù)及其選擇，輪齒受力分析主要參數(shù)及其選擇，輪齒受力分析重點重點蝸桿傳動承載能力計算蝸桿傳

2、動承載能力計算 蝸輪輪齒強度、蝸桿剛蝸輪輪齒強度、蝸桿剛 度計算度計算蝸桿傳動熱平衡計算蝸桿傳動熱平衡計算控制溫升，防止膠合破壞控制溫升，防止膠合破壞1.1.結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大( (動力傳動中，動力傳動中， 一般單級傳動比一般單級傳動比 i =8=88080，在分度傳，在分度傳 動中，可達動中，可達1000)1000)，2. 2. 傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均很傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均很 小，在一定的條件下具有自鎖性等小，在一定的條件下具有自鎖性等 蝸桿蝸桿傳動缺點傳動缺點在制造精度和傳動比相同的情況下，在制造精度和傳動比相同的情況下，蝸桿傳動的摩擦發(fā)熱大，效率比齒輪傳動

3、低，只蝸桿傳動的摩擦發(fā)熱大，效率比齒輪傳動低，只宜用于中、小功率的場合宜用于中、小功率的場合一蝸桿一蝸桿傳動的特傳動的特點點蝸桿傳蝸桿傳動優(yōu)點動優(yōu)點蝸桿傳動概述蝸桿傳動概述二、蝸桿傳二、蝸桿傳動的分類動的分類普通圓柱蝸桿傳動普通圓柱蝸桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動錐面蝸桿傳動錐面蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動n1n2圓柱蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動n1n2環(huán)面蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動n1n2錐蝸桿傳動錐蝸桿傳動 普通圓柱蝸桿的齒普通圓柱蝸桿的齒面一般是在車床上用直面一般是在車床上用直線刀刃的車刀車制的線刀刃的車刀車制的(zK型蝸桿除外型蝸桿除外)。車刀。車刀安裝安裝位置位

4、置的不同，所加工出的不同，所加工出的蝸桿齒面在不同截面的蝸桿齒面在不同截面中的中的齒廓曲線齒廓曲線也不同也不同。 一）普通圓柱蝸桿傳動一）普通圓柱蝸桿傳動2 0阿基米德螺旋線阿基米德螺旋線直廓直廓2 0凸廓凸廓N-NI-I1. 阿基米德蝸桿（阿基米德蝸桿（ZA）一）普通圓柱一）普通圓柱蝸桿傳動蝸桿傳動蝸桿齒廓特點：蝸桿齒廓特點：垂直于軸線的剖面垂直于軸線的剖面上齒廓為阿基米德上齒廓為阿基米德螺旋線；螺旋線；通過蝸桿軸線的剖通過蝸桿軸線的剖面上為直線齒廓；面上為直線齒廓； 不便加工，且難于磨削，不易保證精度，用于低速、輕不便加工，且難于磨削，不易保證精度，用于低速、輕載或不太重要的傳動。載或不太

5、重要的傳動。蝸輪齒廓及蝸輪齒廓及蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動特點：特點：蝸輪齒廓蝸輪齒廓在中間平面上（在中間平面上（通過蝸桿軸線且垂直于蝸輪軸線通過蝸桿軸線且垂直于蝸輪軸線 的平面的平面）蝸輪齒廓為漸開線蝸輪齒廓為漸開線蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動特點特點在中間平面上蝸桿蝸輪的嚙合如齒輪、齒在中間平面上蝸桿蝸輪的嚙合如齒輪、齒 條的嚙合關(guān)系條的嚙合關(guān)系阿基米德圓柱蝸桿傳動阿基米德圓柱蝸桿傳動 AA中間平面中間平面2. 漸開線蝸桿（漸開線蝸桿（ZI）蝸桿齒廓特點：蝸桿齒廓特點：蝸桿齒面為漸開螺旋面，端面齒廓為漸開線蝸桿齒面為漸開螺旋面，端面齒廓為漸開線 蝸桿可以磨削，易保證加工精度，用于頭數(shù)較多、轉(zhuǎn)速較

6、高和蝸桿可以磨削，易保證加工精度，用于頭數(shù)較多、轉(zhuǎn)速較高和較精密的傳動。較精密的傳動。db漸開線漸開線I-I凸廓凸廓 0直廓直廓凸廓凸廓 0 I I 蝸桿可用兩把直蝸桿可用兩把直線刀刃的車刀在車床線刀刃的車刀在車床上車制。加工時，兩上車制。加工時，兩把車刀的刀刃平面一把車刀的刀刃平面一上一下與基圓相切，上一下與基圓相切，被切出的蝸桿齒面是被切出的蝸桿齒面是漸開線螺旋面，端面漸開線螺旋面，端面的齒廓為漸開線。的齒廓為漸開線。 3. 法向直廓蝸桿（法向直廓蝸桿（ZN）蝸桿齒廓特點：蝸桿齒廓特點：蝸桿法面齒廓為直線，端面齒廓為延伸漸開線蝸桿法面齒廓為直線，端面齒廓為延伸漸開線蝸桿加工簡單，可以磨削，

7、用于多頭、精密的蝸桿傳動。蝸桿加工簡單，可以磨削，用于多頭、精密的蝸桿傳動。NN II I-I凸廓凸廓2 0直廓直廓N-Nd0延伸漸開線延伸漸開線 車制時刀刃頂面置于螺旋線的法面上，蝸桿在法向剖面上車制時刀刃頂面置于螺旋線的法面上，蝸桿在法向剖面上具有直線齒廓，在端面上為延伸漸開線齒廓。具有直線齒廓，在端面上為延伸漸開線齒廓。 普通圓柱蝸桿傳動基本參數(shù)及幾何尺寸計算普通圓柱蝸桿傳動基本參數(shù)及幾何尺寸計算 一一普通圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)及普通圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)及及其選擇及其選擇b12 d2df1d1da1pzdf2da2 R1R2b2B 阿基米德蝸桿在主剖面內(nèi)相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合傳動。阿基

8、米德蝸桿在主剖面內(nèi)相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合傳動。主要參數(shù)有：模數(shù)主要參數(shù)有：模數(shù)m m、壓力角、壓力角、蝸桿頭數(shù)、蝸桿頭數(shù)Z Z1 1、蝸輪齒數(shù)、蝸輪齒數(shù)Z Z2 2、蝸桿直徑系數(shù)蝸桿直徑系數(shù)q q、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角等。等。 一）一）模數(shù)模數(shù)m和壓力角和壓力角 蝸桿軸面壓力角蝸桿軸面壓力角 x1=蝸輪端面壓力角蝸輪端面壓力角 t2=標(biāo)準(zhǔn)壓力角標(biāo)準(zhǔn)壓力角 =20AA蝸桿軸面模數(shù)蝸桿軸面模數(shù)mx1=蝸輪端面模數(shù)蝸輪端面模數(shù)mt2= 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m中間平面中間平面 二）蝸桿分度圓直徑二）蝸桿分度圓直徑( (又稱中圓直徑又稱中圓直徑) ) d1和直徑系數(shù)和直徑系數(shù)q q 蝸桿傳

9、動中，為了保證蝸桿與蝸輪的正確嚙合，蝸桿傳動中，為了保證蝸桿與蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿具有同樣參常用與蝸桿具有同樣參數(shù)的蝸輪滾刀來加工與其配數(shù)的蝸輪滾刀來加工與其配對的蝸輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就必須對的蝸輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就必須有一種對應(yīng)的蝸輪滾刀。為了減少蝸輪滾刀的數(shù)目，有一種對應(yīng)的蝸輪滾刀。為了減少蝸輪滾刀的數(shù)目，為便于蝸輪滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，為便于蝸輪滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)定規(guī)定蝸桿直徑蝸桿直徑d1為標(biāo)準(zhǔn)值，為標(biāo)準(zhǔn)值，且與且與m搭配。搭配。 d1與與m的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)，用的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)，用q q表示，即：表示，即： 注意：注意：由于由于d1與與m均為標(biāo)準(zhǔn)值，故

10、均為標(biāo)準(zhǔn)值，故q q是是d1、m兩個參數(shù)的導(dǎo)出值，兩個參數(shù)的導(dǎo)出值，不一定是整數(shù)，不一定是整數(shù)， d1、m、q q之間關(guān)系見表之間關(guān)系見表6-16-1。 因此，蝸桿分度圓直徑因此，蝸桿分度圓直徑 :qmd1mdq1蝸桿分度圓蝸桿分度圓導(dǎo)程角導(dǎo)程角 蝸桿輪齒的切線與其端面之間的夾角蝸桿輪齒的切線與其端面之間的夾角導(dǎo)程導(dǎo)程（同一條螺旋線上相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的軸向距離）同一條螺旋線上相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的軸向距離） ：pz=z1px蝸桿軸向齒距蝸桿軸向齒距（相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的軸向距離）（相鄰兩齒同側(cè)齒廓之間的軸向距離）：px= m ，效率高，效率高， 3 30 的蝸桿具有自鎖性。的蝸桿具有自鎖

11、性。d1導(dǎo)程導(dǎo)程 pzpx d1 d1導(dǎo)導(dǎo)程程角角與與導(dǎo)導(dǎo)程程的的關(guān)關(guān)系系 導(dǎo)程角導(dǎo)程角 ：pxtan = = = = =pz d1z1px d1z1md1z1mqmz1q 三）蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角三）蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角 三）傳動比三）傳動比i、蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)Z Z1 1及蝸輪齒數(shù)及蝸輪齒數(shù)Z Z2 22 2蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)Z Z1 1 蝸桿螺旋線數(shù)蝸桿螺旋線數(shù)對結(jié)構(gòu)尺寸：對結(jié)構(gòu)尺寸：i i一定時，一定時，Z Z1 1則則Z Z2 2尺寸尺寸，且加工困難，且加工困難對效率對效率Z Z1 1時，時， 其效率其效率嚙嚙 =tan/tan=tan/tan（+v v）對自鎖對自鎖Z Z1 1時，時，自

12、鎖性好自鎖性好Z Z1 1影響影響考慮傳動比考慮傳動比ii則則Z Z1 1，ii時時 Z Z1 1見表見表6-26-2考慮用途考慮用途對對反行程反行程有自鎖要求的傳動取有自鎖要求的傳動取Z Z1 1=1=1考慮效率要求考慮效率要求要求要求嚙嚙時宜選時宜選Z Z1 1一般一般Z1 1 14 4Z Z1 1選選擇原則擇原則1 1傳動比傳動比i注意：注意：i= =n2z1n1z2d1d2i= =n2z1n1z2= u d1 =qm Z1m22mzd 3. 3. 蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)Z Z2 2具體選擇時，還應(yīng)考慮具體選擇時，還應(yīng)考慮i i、 z z1 1、 z z2 2匹配關(guān)系匹配關(guān)系對蝸桿剛度對蝸桿剛

13、度M M不變時，不變時，Z Z2 2則則d d2 2，蝸桿軸跨距，蝸桿軸跨距，剛度，剛度對蝸輪加工對蝸輪加工 Z Z2 2, , 蝸輪輪齒發(fā)生根切蝸輪輪齒發(fā)生根切影響影響避免產(chǎn)生根切，與單頭蝸桿嚙合的蝸輪，其齒數(shù)避免產(chǎn)生根切，與單頭蝸桿嚙合的蝸輪，其齒數(shù)1717增大嚙合區(qū)提高平穩(wěn)性，通常規(guī)定增大嚙合區(qū)提高平穩(wěn)性，通常規(guī)定2828（保持兩對齒嚙合）（保持兩對齒嚙合）為為防止防止蝸輪尺寸過大造成蝸桿軸跨距大蝸輪尺寸過大造成蝸桿軸跨距大降低蝸桿的彎曲剛度降低蝸桿的彎曲剛度 Z Z2max2max 80 80 。Z Z2 2 選選擇擇蝸桿頭數(shù)與蝸輪齒蝸桿頭數(shù)與蝸輪齒數(shù)數(shù)的薦用值的薦用值 4 4 傳動比

14、傳動比蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)28284040141427279 913137 78 8282832322727525228288181282880803 3 4 4 2 23 31 12 2 4040 1 1 4040二二. 蝸桿傳動的正確嚙合條件蝸桿傳動的正確嚙合條件當(dāng)兩軸線交錯角當(dāng)兩軸線交錯角=90=90時，導(dǎo)程角時，導(dǎo)程角應(yīng)與蝸輪分度圓柱螺旋角應(yīng)與蝸輪分度圓柱螺旋角等值等值且方向相同。且方向相同。mmmtx2121tx 1 = 2蝸桿傳動的正蝸桿傳動的正確嚙合條件確嚙合條件三三. . 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 一）一） 普通圓柱蝸桿傳動的幾何

15、尺寸普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸 b1 2 df1d1da1pz R1R2Bd2df2da2b2中間平面中間平面普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算公式見表普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算公式見表-2-2注意：注意：1. 蝸桿分度圓直徑：蝸桿分度圓直徑：d d1 1=qm=qmZZ1 1m m2 .蝸桿傳動的中心距：蝸桿傳動的中心距：a=0.5=0.5（d d1 1+d+d2 2）=0.5m=0.5m（q+Zq+Z2 2） 0.5m0.5m（Z Z1 1+Z+Z2 2） 分度圓直徑分度圓直徑d d2 2頂圓直徑頂圓直徑d da 2 2根圓直徑根圓直徑d df2f23 . 蝸輪的蝸輪的指蝸輪中間蝸輪中間平

16、面上的值平面上的值中間平面中間平面d d2 2d df2f2d da2 2一蝸桿、蝸輪配對材料選擇一蝸桿、蝸輪配對材料選擇6-6-3 3 蝸桿傳動的蝸桿傳動的材料選擇材料選擇、失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則、失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則特點特點 結(jié)構(gòu)細而長易變形，一般為主動件，結(jié)構(gòu)細而長易變形，一般為主動件，n n1 1應(yīng)力應(yīng)力 循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)N N1 1，且連續(xù)運轉(zhuǎn)；，且連續(xù)運轉(zhuǎn)；要求要求材料的抗變形能力強（材料的抗變形能力強（EE）；輪齒強度要高）；輪齒強度要高 （B B S S）；）；沖擊大沖擊大 20Cr 20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、12CrNi3A12CrNi3A表表 面滲碳淬火面滲碳淬

17、火( (齒面硬度齒面硬度56 62HRC）沖擊小沖擊小 40 40、4545鋼和鋼和40Cr40Cr、40CrNi40CrNi、 42SiMn42SiMn表面淬火表面淬火( (齒面硬度齒面硬度4 45 55HRC）不太重要的低速中載蝸桿不太重要的低速中載蝸桿用用4545、4040等碳素鋼調(diào)等碳素鋼調(diào) 質(zhì)處理（質(zhì)處理（硬度為硬度為220 300HBS）。蝸蝸桿桿常用常用材料材料高速重高速重載蝸桿載蝸桿 一）蝸桿材料選擇一）蝸桿材料選擇: :二）蝸輪的材料選擇二）蝸輪的材料選擇強度足夠強度足夠減摩性好（減摩性好（fV）：）： fV鋼鋼-青銅青銅 fV鋼鋼-鑄鐵鑄鐵 fV鋼鋼-鋼鋼 對材料對材料要求

18、要求 常用常用材料材料錫青銅錫青銅ZCuSn10PI等等耐磨性最好，但價格耐磨性最好，但價格 較高較高,用于高速或重要傳動用于高速或重要傳動鋁鐵青銅鋁鐵青銅ZcuAl10Fe3Mn2耐磨性較好，但耐磨性較好，但 價格便宜，用于中速，較重要傳動價格便宜，用于中速，較重要傳動灰鑄鐵灰鑄鐵(HTl50或或HT200)用于低速輕載用于低速輕載VS 4ms 選錫青銅選錫青銅作蝸輪的齒圈作蝸輪的齒圈VS 24ms 選鋁鐵青銅選鋁鐵青銅VS 2ms 選灰鑄鐵選灰鑄鐵選擇方法選擇方法:初估滑動速度初估滑動速度VS=（0.020.03） 3211nP青銅青銅蝸蝸輪輪二蝸桿傳動的失效形式及計算準(zhǔn)則二蝸桿傳動的失效

19、形式及計算準(zhǔn)則一）蝸桿傳動的失效形式一）蝸桿傳動的失效形式蝸桿傳動的失效特點蝸桿傳動的失效特點由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，在一般情況下，失由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，在一般情況下，失 效多發(fā)生在蝸輪上。效多發(fā)生在蝸輪上。閉式蝸桿傳動主要失效形式：閉式蝸桿傳動主要失效形式：蝸蝸輪輪 齒面點蝕齒面點蝕齒面接觸應(yīng)力齒面接觸應(yīng)力H H 循環(huán)作用引起循環(huán)作用引起 當(dāng)當(dāng)z280時也會出現(xiàn)輪齒的彎曲折斷時也會出現(xiàn)輪齒的彎曲折斷d1d2 2 1 1v1vsv2 開式蝸桿傳動的主要失效形式開式蝸桿傳動的主要失效形式蝸輪輪齒的磨損。蝸輪輪齒的磨損。齒面膠合齒面膠合由于蝸桿蝸輪齒面間的相對滑由于蝸桿蝸輪齒面間的相對滑動速度

20、較大（動速度較大（ ），效率低發(fā)熱量大，使?jié)櫥驼扯纫驕囟壬?，效率低發(fā)熱量大，使?jié)櫥驼扯纫驕囟壬叨陆?，潤滑條件變壞，容易發(fā)生膠合。高而下降，潤滑條件變壞，容易發(fā)生膠合。cosndcosvvs60000111開式蝸桿傳動開式蝸桿傳動主要是控制因磨損而引起的蝸輪輪齒的主要是控制因磨損而引起的蝸輪輪齒的 折斷折斷，按，按齒根齒根彎曲彎曲疲勞強度疲勞強度條件條件設(shè)計設(shè)計計算計算或校核或校核計算計算。二）計算準(zhǔn)則二）計算準(zhǔn)則閉式蝸桿傳動閉式蝸桿傳動按齒面接觸強度設(shè)計，校核齒根彎曲強按齒面接觸強度設(shè)計，校核齒根彎曲強 度，連續(xù)工作的閉式傳動，摩擦發(fā)熱大，效率低，溫度，連續(xù)工作的閉式傳動，摩擦發(fā)熱大，

21、效率低，溫 度升高，散熱不好，引起潤滑條件惡化而產(chǎn)生膠合，度升高，散熱不好，引起潤滑條件惡化而產(chǎn)生膠合， 還需進行傳動效率和熱平衡計算以控制溫升。還需進行傳動效率和熱平衡計算以控制溫升。一蝸桿傳動的受力分一蝸桿傳動的受力分析析6-6-3 3 蝸桿傳動的蝸桿傳動的的受力分析和強度計算的受力分析和強度計算徑向分力徑向分力F Fr1r1切向分切向分力力 FF圓周力圓周力Ft1軸向力軸向力Fa12o2o2o1o1圓周力圓周力Ft1Fr1蝸桿齒面上蝸桿齒面上的法向力的法向力Fn軸向力軸向力Fa1切向力切向力F C Cn1T1n1T1F Ft2t2Fa1蝸桿上的徑向力與蝸輪上的徑蝸桿上的徑向力與蝸輪上的徑

22、向力，大小相等而方向相反向力，大小相等而方向相反Fa2Ft1Fr2Fr1一）各力相互之間的關(guān)系一）各力相互之間的關(guān)系蝸桿上的軸向力與蝸輪上的圓蝸桿上的軸向力與蝸輪上的圓周力大小相等而方向相反周力大小相等而方向相反蝸桿上的圓周力蝸桿上的圓周力與蝸輪上的軸與蝸輪上的軸向力大小相等而方向相反向力大小相等而方向相反21atFF即：即：21taFF即：即：21rrFF即：即：二）二） 各力的大小各力的大小21112000atFdTF12222000atFdTFtgFFFtrr221coscosdTcoscosFcoscosFFntnan22212000 蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角。蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角。式中：式中

23、：T T1 1、T T2 2蝸桿、蝸輪上的工作轉(zhuǎn)矩蝸桿、蝸輪上的工作轉(zhuǎn)矩(T(T2 2 = T= T1 1i ，i為傳動為傳動 比，比， 為傳動效率為傳動效率) )；d d1 1、d d2 2蝸桿、蝸輪的分度圓直徑；蝸桿、蝸輪的分度圓直徑；n n、 蝸桿法面壓力角、標(biāo)準(zhǔn)壓力角，蝸桿法面壓力角、標(biāo)準(zhǔn)壓力角，n n= =20=20；Fa1Fr1Ft1n1Fa2Fr2Ft2n2三）各力方向判定三）各力方向判定F Ft1t1（蝸桿）（蝸桿） 蝸桿為主動件蝸桿為主動件, ,受的是受的是 阻力，與力的作用點速度方向相反阻力，與力的作用點速度方向相反徑向力徑向力沿各輪半徑指向軸心；沿各輪半徑指向軸心； F

24、Fa1a1（蝸桿）（蝸桿）方向由左（右）手方向由左（右）手定則來確定。定則來確定。右旋用右手，四指彎右旋用右手，四指彎曲方向表示轉(zhuǎn)向，大拇指指向曲方向表示轉(zhuǎn)向，大拇指指向。 蝸輪旋轉(zhuǎn)方向蝸輪旋轉(zhuǎn)方向n2根據(jù)螺旋傳動方法判斷根據(jù)螺旋傳動方法判斷四）各力在蝸桿傳動簡圖上表示四）各力在蝸桿傳動簡圖上表示力在傳動簡圖上表示力在傳動簡圖上表示n2n1o1o1O O2 2Ft2Fa1 1Fr1Ft1Fr2Fa2圓圓周周力力F Fa2a2（蝸輪）（蝸輪）與與F Ft1t1方向相反方向相反Ft 2（蝸輪）（蝸輪） 蝸輪為從動件蝸輪為從動件, ,受的受的是推力，故是推力，故Ft 2與力的作用點速度方與力的作用點

25、速度方向相同向相同 軸軸向向力力位于紙面內(nèi)的力：用畫箭頭方法表示位于紙面內(nèi)的力：用畫箭頭方法表示垂直于紙垂直于紙面的力面的力背離讀者時：用背離讀者時：用 表示表示指向讀者時：用指向讀者時：用 表示表示2 2輪齒的強度計算只計算蝸輪齒面接觸疲勞強度輪齒的強度計算只計算蝸輪齒面接觸疲勞強度因一因一般情況下，蝸輪輪齒很少發(fā)生彎曲疲勞折斷，只有當(dāng)蝸輪般情況下，蝸輪輪齒很少發(fā)生彎曲疲勞折斷，只有當(dāng)蝸輪齒數(shù)齒數(shù)8080100100或開式傳動時，才進行彎曲疲勞強度計算?；蜷_式傳動時，才進行彎曲疲勞強度計算。二二. 蝸桿傳動的強度計算蝸桿傳動的強度計算一）蝸桿傳動的強度計算特點一）蝸桿傳動的強度計算特點 1

26、1只進行蝸輪輪齒的強度計算只進行蝸輪輪齒的強度計算因蝸桿傳動的失效一般發(fā)因蝸桿傳動的失效一般發(fā)生在蝸輪上生在蝸輪上, ,蝸桿的強度可按軸的強度計算方法進行，必要時蝸桿的強度可按軸的強度計算方法進行，必要時還要進行蝸桿的剛度校核。還要進行蝸桿的剛度校核。二）蝸輪齒面接觸疲勞強度計算方法二）蝸輪齒面接觸疲勞強度計算方法 由于阿基米德圓柱蝸桿傳動可近似地看作齒條和斜齒圓由于阿基米德圓柱蝸桿傳動可近似地看作齒條和斜齒圓柱齒輪的嚙合傳動。因此柱齒輪的嚙合傳動。因此蝸輪齒面的接觸疲勞強度計算與斜蝸輪齒面的接觸疲勞強度計算與斜齒圓柱齒輪傳動相似。齒圓柱齒輪傳動相似。仍以赫茲公式為原始公式，并按節(jié)點仍以赫茲公

27、式為原始公式，并按節(jié)點嚙合的條件進行計算。嚙合的條件進行計算。三）蝸輪齒面接觸疲勞強度計算三）蝸輪齒面接觸疲勞強度計算省略省略式中式中: :V V 當(dāng)量摩擦角，當(dāng)量摩擦角，V V = arctanf = arctanfV V ，f fV V當(dāng)量摩擦系數(shù)當(dāng)量摩擦系數(shù)輪齒嚙合損耗功率的效率：輪齒嚙合損耗功率的效率：)(1vtgtg6-5 6-5 蝸桿傳動的潤滑、效率及熱平衡計算蝸桿傳動的潤滑、效率及熱平衡計算二、蝸桿傳動的效率二、蝸桿傳動的效率一、蝸桿傳動的潤滑一、蝸桿傳動的潤滑自學(xué)自學(xué)閉式蝸桿傳閉式蝸桿傳動效率包括動效率包括軸承摩擦損耗功率的效率：軸承摩擦損耗功率的效率：2 2 = 0.98 =

28、 0.980.99 0.99 ；浸人油中零件的攪油損耗功率的效率浸人油中零件的攪油損耗功率的效率3 3 = 0.97 = 0.970.990.99tgtg故其總效率為故其總效率為: : = = 1 1 2 2 3 3 = (0.95= (0.950.96)0.96)導(dǎo)程角導(dǎo)程角：則則，=arctan=arctan（Z Z1 1/q/q），）， q q一定時，一定時，Z Z1 1V V則則V V則則當(dāng)量摩當(dāng)量摩擦角擦角V V 影響效影響效率因素率因素 設(shè)計之初，為求出蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩，可根據(jù)蝸桿頭數(shù)對設(shè)計之初，為求出蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩，可根據(jù)蝸桿頭數(shù)對效率作如下估取：效率作如下估?。寒?dāng)當(dāng) Z Z1 1

29、= 1= 1時，時，=0.7=0.7 0.75 0.75 ； Z Z1 1= 2= 2時時, = 0.75 , = 0.75 0.820.82； Z Z1 1= 3= 3時時, = 0.82 , = 0.82 0.850.85； Z Z1 1=4 =4 時時, = 0.85 , = 0.85 0.920.92。三、蝸桿傳動的熱平衡計算三、蝸桿傳動的熱平衡計算熱平衡熱平衡單位時間內(nèi)的發(fā)熱量單位時間內(nèi)的發(fā)熱量=單位時間內(nèi)的散熱量單位時間內(nèi)的散熱量1 1單位時間內(nèi)的發(fā)熱量單位時間內(nèi)的發(fā)熱量H H1 12 2單位時間內(nèi)的散熱量單位時間內(nèi)的散熱量H H2 2 熱量從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中熱量從箱體外壁

30、散發(fā)到周圍空氣中式中：式中： K Kt t箱體的散熱系數(shù)，箱體的散熱系數(shù)， K Kt t =10 =1017 W/17 W/（m m2 2），大值），大值 用于通風(fēng)條件良好的環(huán)境；用于通風(fēng)條件良好的環(huán)境；式中：式中：P P1 1蝸桿傳遞的功率，蝸桿傳遞的功率， 蝸桿傳動的總效率。蝸桿傳動的總效率。t t0 0環(huán)境溫度，在常溫下可取環(huán)境溫度，在常溫下可取=20=20；t t 達到熱平衡時的油溫，達到熱平衡時的油溫，。 11PPf 由摩擦損耗的功率由摩擦損耗的功率產(chǎn)生產(chǎn)生1100011PHW02ttAktAkHttW 初步計算時，對箱體有較好散熱肋片的，可用下式估算其初步計算時，對箱體有較好散熱肋

31、片的，可用下式估算其散熱面積：散熱面積：275.1m10033.0aA（a中心距，中心距，mmmm）A A 散熱面積散熱面積m m2 2，即，即箱體內(nèi)表面被油浸著或油能濺到且外表面箱體內(nèi)表面被油浸著或油能濺到且外表面又被空氣所冷卻的箱體表面積又被空氣所冷卻的箱體表面積，凸緣及散熱片面積按，凸緣及散熱片面積按5050計算；計算；211)1)增大散熱面積增大散熱面積A A 在箱體外壁增在箱體外壁增加散熱片，加散熱片時，還應(yīng)注意散加散熱片，加散熱片時，還應(yīng)注意散熱片配置的方向要有利于熱傳導(dǎo)；熱片配置的方向要有利于熱傳導(dǎo)；2)2)增大散熱系數(shù)增大散熱系數(shù)K Kt t 在蝸桿軸端在蝸桿軸端設(shè)置風(fēng)扇進行人

32、工通風(fēng)，此時設(shè)置風(fēng)扇進行人工通風(fēng)，此時, , K Kt t 202028W28W(m(m2 2)；t t最高不超過最高不超過90,90,若超過允許值，若超過允許值，應(yīng)采取措施提高傳動的散熱能力應(yīng)采取措施提高傳動的散熱能力. .提高傳動的散熱能力措施提高傳動的散熱能力措施: :ttt0 60 608080加散熱片加散熱片散熱片散熱片風(fēng)扇冷卻風(fēng)扇冷卻3 3熱平衡的條件：熱平衡的條件：21HH 由此可求得達到熱平衡時的油溫為由此可求得達到熱平衡時的油溫為: : tAkPtt110001 60607070采用壓力噴油循環(huán)潤滑。采用壓力噴油循環(huán)潤滑。 在箱體油池中裝設(shè)蛇形冷卻管；在箱體油池中裝設(shè)蛇形冷卻管；3) 3) 加快加快冷冷卻速度卻速度 蛇形水管冷卻蛇形水管冷卻冷卻水冷卻水壓力噴油循環(huán)潤滑壓力噴油循環(huán)潤滑 例例6-1 圖示蝸桿傳動中，蝸桿主動，試標(biāo)出未注明的蝸桿（或圖示蝸桿傳動中，蝸桿主動，試標(biāo)出未注明的蝸桿（或蝸輪）的螺旋線方向及轉(zhuǎn)向，并在圖中繪出蝸桿、蝸輪嚙合點處蝸輪）的螺旋線方向及轉(zhuǎn)向，并在圖中繪出蝸桿、蝸輪嚙合點處作用力的方向（用三個分力：圓周力作用力的方向（用三個分力：圓周力F Ft t 、徑向力、徑向力F Fr r 、軸向力、軸向力F F 表表示）。示）。n n1 1a a）蝸桿