機械設計課件：蝸桿傳動

機械設計蝸桿傳動

1.傳動比大：結構緊湊，動力傳動i=8~100；

2.傳動平穩(wěn)：連續(xù)的螺旋齒；逐漸進入嚙合和退出，故沖擊小、噪聲低；

3.可自鎖：升角小于當量摩擦角時；

4.傳動效率低：滑動速度大，摩擦與磨損嚴重。但新型蝸桿的傳動效率已可達90%以上。下一頁10.1蝸桿傳動的特點和類型10.1.1特點：環(huán)面蝸桿傳動承載能力約為阿基米德蝸桿傳動的2～4倍，效率一般高達0.85～0.9；但它需要較高的制造和安裝精度下一頁10.1.2蝸桿傳動的類型和應用根據(jù)蝸桿的不同齒廓形狀及形成機理，可分為：阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）漸開線蝸桿（ZI蝸桿）法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）錐面包絡蝸桿（ZK蝸桿）下一頁1）普通圓柱蝸桿：車削工藝好，精度低，中小載荷，使用逐漸減少

中間平面齒廓為直線(1)阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）下一頁

(2)漸開線蝸桿（ZI蝸桿）效率高；傳遞功率較大下一頁

(3)法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）

下一頁10.2普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及幾何尺寸在中間平面，即蝸桿軸平面與蝸輪中間平面的m和壓力角

相等且為標準值。下一頁點擊放大10.2.1蝸桿傳動的主要參數(shù)1.模數(shù)m和壓力角

：和正確嚙合條件正確嚙合條件為：在中間平面，普通圓柱蝸桿傳動相當于齒輪和齒條的嚙合，設計時以中間平面的參數(shù)為基準。導程角λ的計算：

2.蝸桿分度圓直徑d1（標準值見表10-1），直徑系數(shù)q

，導程角λ

蝸桿頭數(shù)z1：常取1、

2、4

蝸輪齒數(shù)z2：保證一定的重合度，傳動平穩(wěn)；保證抗彎強度、蝸桿的剛度。下一頁

3.蝸桿頭數(shù)z1,蝸輪齒數(shù)z2和傳動比i傳動比i：4.中心距a：下一頁

蝸桿傳動變位的特點：為了保持刀具尺寸不變，不能改變蝸桿的尺寸，因而只對蝸輪進行變位。（1）改變中心距：（2）中心距不變，則蝸輪齒數(shù)：下一頁

10.2.

2蝸輪的變位10.2.3蝸桿傳動的幾何尺寸計算（自學）下一頁表10-3：基本幾何尺寸蝸桿:蝸桿ZA10×90R2蝸輪：蝸輪ZA10×60蝸桿傳動：ZA10×90R2/6010.2.4

蝸桿傳動標記方法1.失效形式：失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪的輪齒上；滑動速度VS大，發(fā)熱量大，更易膠合和磨損。開式蝸桿傳動以保證蝸輪齒根彎曲疲勞強度進行設計；閉式蝸桿傳動以保證蝸輪齒面接觸疲勞強度進行設計，校核齒根彎曲疲勞強度；此外因閉式蝸桿傳動散熱較困難，故需進行熱平衡計算；當蝸桿軸細長且支承跨距大時，還應進行蝸桿軸的剛度計算。2.設計準則：下一頁10.3普通圓柱蝸桿傳動的承載能力計算10.3.1失效形式與計算準則材料的基本要求：足夠的強度、減摩、耐磨和抗膠合性1、蝸桿材料：20Cr滲碳淬火；40Cr、42SiMn淬火；45調(diào)質(zhì)2、蝸輪材料：ZCuSn10P1，ZCuAl10Fe3，HT200VS3重要傳動VS4m/sVS2m/s下一頁10.3.2蝸桿傳動的常用材料經(jīng)濟、低速耐磨性好抗膠合價格便宜下一頁10.3.3蝸桿傳動的受力分析下一頁

圓柱蝸桿傳動

蝸桿傳動的受力分析舉例Fr1Fa1Ft1Ft2Fa2Fr2n1Fa1Ft2Ft1Fa2n1n2下一頁潤滑、散熱不良時：易產(chǎn)生磨損、膠合；充分潤滑時：有利于油膜的形成，滑動速度越大，摩擦系數(shù)越小，提高了傳動效率。v1

v2

vS

蝸桿傳動的相對滑動速度

相對滑動速度很大產(chǎn)生的利弊：下一頁K---載荷系數(shù)表10-4，ZE---材料系數(shù)表10-5下一頁10.3.4蝸桿傳動的強度計算1、蝸輪齒面接觸疲勞強度計算錫青銅：主要為接觸疲勞失效，與應力循環(huán)次數(shù)

N有關（[σOH]

見表10-6）灰鑄鐵及鋁鐵青銅：主要取決于膠合失效，與滑動速度vs有關（表10-7

H）下一頁蝸輪的許用接觸應力其中N=60jn2LhYF查表10-8[σOF]查表10-9下一頁2、蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算下一頁10.3.5蝸桿的剛度計算*10.4圓弧圓柱蝸桿傳動的設計計算*10.4.1圓弧圓柱蝸桿的主要參數(shù)及幾何參數(shù)計算……10.5普通圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算10.5.1蝸桿傳動的相對滑動速度下一頁10.5.2蝸桿傳動的效率ρv查表10-19蝸桿頭數(shù)z1=124總效率η=

0.7~0.750.75~0.840.84~0.92下一頁蝸桿齒數(shù)與傳動總效率的關系10.5.3蝸桿傳動的潤滑控制工作溫度t1=60~70°CA估算下一頁10.5.4蝸桿傳動的熱平衡計算3.提高散熱能力方法（熱平衡不能滿足時）

a）.增大散熱面積；

b）.在蝸桿軸端加裝風扇；

c）.箱內(nèi)裝冷卻水管。1、蝸桿結構下一頁10.6圓柱蝸桿傳動的精度等級和蝸桿、蝸輪結構2、蝸輪結構下一頁應用舉例1題圖為一手動起重裝置，已知手柄半徑R=200mm，卷筒直徑D=400mm，手柄上作用的力為200N；蝸桿傳動的參數(shù)m=5mm，q=12，z1＝1，z2＝50，當量摩擦系數(shù)fv=0.14。如強度無問題。(1)若圖中n1轉(zhuǎn)向為重量Q舉升方向，問蝸桿及蝸輪的螺旋線方向；(2)能提升的重量Q是多少?（僅考慮蝸桿傳動嚙合效率）(3)提升后松開手時重物能否自行下降？(4)標出作用在蝸輪上三個分力的方向；下一頁2.輸入轉(zhuǎn)矩T1=200×200＝40000NMM3.自鎖，不會下降解:1.蝸桿與蝸輪均為右旋輸出轉(zhuǎn)矩T2=Q×200下一頁應用舉例2圖示傳動機構中，運動由軸I經(jīng)軸II傳至軸III，輪1和輪2為蝸桿蝸輪傳動，輪3和輪4為圓錐齒輪傳動，已知蝸桿為右旋，轉(zhuǎn)向如圖。要求：（1）為使軸II上的軸向力適當?shù)窒?，確定齒輪3的安裝位置（把正確的位置用粗線畫出）（2）軸III的轉(zhuǎn)動方向（3）分別畫出蝸桿蝸輪在嚙合點上所受各力方向。n2n3Ft2Ft1Fa1Fa2下一頁下一頁下一頁表10.4下一頁表10.6表10.5表10.1下一頁表10.19下一頁表10.9下一頁下一頁表10.20作業(yè)