機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)課件(五、蝸桿傳動(dòng)18)

機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)課件瀘州市電子機(jī)械學(xué)校蝸桿傳動(dòng)移動(dòng)門垂直電梯蝸桿傳動(dòng)主要用于傳遞空間垂直交錯(cuò)兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)床分度機(jī)構(gòu)、汽車、儀器、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械及其他機(jī)械設(shè)備中，如下圖所示的萬能分度頭。萬能分度頭分度盤交換齒輪定位銷手柄蝸桿傳動(dòng)概述一、蝸桿傳動(dòng)的組成蝸輪蝸桿減速機(jī)蝸桿蝸輪蝸桿傳動(dòng)的組成蝸桿蝸輪左上圖所示為蝸輪蝸桿減速機(jī)，從圖中可看出，蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，通常由蝸桿（主動(dòng)件）帶動(dòng)蝸輪（從動(dòng)件）轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。其兩軸線在空間一般交錯(cuò)成90°，如右上圖所示。蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，通常由蝸桿（主動(dòng)件）帶動(dòng)蝸輪（從動(dòng)件）轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。其兩軸線在空間一般交錯(cuò)成90°。蝸桿和蝸輪都是一種特殊的斜齒輪。

1、蝸桿結(jié)構(gòu)蝸桿通常與軸合為一體，結(jié)構(gòu)如下圖所示。蝸桿結(jié)構(gòu)

2、蝸輪結(jié)構(gòu)蝸輪常采用組合結(jié)構(gòu)，連接方式有鑄造連接、過盈配合連接和螺栓連接，結(jié)構(gòu)分別如下圖所示。蝸輪的結(jié)構(gòu)鑄造連接輪心輪齒過盈配合連接輪心輪齒螺栓連接輪心輪齒二、蝸桿的分類三、蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定在蝸桿傳動(dòng)中，蝸輪、蝸桿齒的旋向應(yīng)一致，即同為左旋或右旋。蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定取決于蝸桿的旋向和蝸桿的回轉(zhuǎn)方向，可用左（右）手定則來判定，見下表。蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和嚙合條件

在蝸桿傳動(dòng)中，其幾何參數(shù)及尺寸計(jì)算均以中間平面為準(zhǔn)。通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面稱為中間平面，如左下圖所示。蝸桿傳動(dòng)的中間平面

在此平面內(nèi)，阿基米得蝸桿相當(dāng)于齒條，蝸輪相當(dāng)于漸開線齒輪，蝸桿與蝸輪的嚙合相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，蝸桿以軸面的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，蝸輪以端面的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。

蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有模數(shù)m、齒形角α、蝸桿直徑系數(shù)q、蝸桿導(dǎo)程角γ、蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2及蝸輪螺旋角β2。一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)

1、模數(shù)m、齒形角α

蝸桿的軸面模數(shù)mx1和蝸輪的端面模數(shù)mt2相等，且為標(biāo)準(zhǔn)值，即：

mx1=mt2=m

蝸桿模數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化，蝸桿模數(shù)系列見下表。

蝸桿的軸面齒形角αx1和蝸輪的端面齒形角αt2相等，且為標(biāo)準(zhǔn)值，即：

αx1=αt2=α=20°

2、蝸桿分度圓導(dǎo)程角γ

蝸桿分度圓導(dǎo)程角γ是指蝸桿分度圓柱螺旋線的切線與端平面之間所夾的銳角。蝸桿分度圓導(dǎo)程角γ

左圖所示為一個(gè)頭數(shù)z1=3的右旋蝸桿分度圓柱面及展開圖。z1px為螺旋線的導(dǎo)程，px為軸向齒距，ｄ1為蝸桿分度圓直徑，則蝸桿分度圓導(dǎo)程角γ為：

tanγ=z1px/πd1=z1m/d1

導(dǎo)程角的大小直接影響蝸桿的傳動(dòng)效率。導(dǎo)程角大則效率高，但自鎖性差；導(dǎo)程角小則蝸桿傳動(dòng)自鎖性強(qiáng)，但效率低。

3、蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q

為了保證蝸桿傳動(dòng)的正確性，切制蝸輪的滾刀的分度圓直徑、模數(shù)和其他參數(shù)必須與該蝸輪相配的蝸桿一致，齒形角與相配的蝸桿相同。蝸桿分度圓直徑d1不僅與模數(shù)m有關(guān)，而且還與頭數(shù)z1和導(dǎo)程角γ有關(guān)。因而，即使模數(shù)m相同，也會(huì)有很多直徑不同的蝸桿，所以對于同一尺寸的蝸桿必須有一把對應(yīng)的蝸輪滾刀，即對同一模數(shù)、不同直徑的蝸桿，必須配相應(yīng)數(shù)量的滾刀，這就要求備有很多相應(yīng)的滾刀，顯然很不經(jīng)濟(jì)。在生產(chǎn)中為了使刀具標(biāo)準(zhǔn)化，限制滾刀的數(shù)目，對一定模數(shù)m的蝸桿的分度圓直徑d1作了規(guī)定，即規(guī)定了蝸桿直徑系數(shù)q，且q=d1／m。

4、蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪的齒數(shù)z2

一般推薦選用蝸桿頭數(shù)z1=1、2、4、6。蝸桿頭數(shù)少，則蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，容易自鎖，但傳動(dòng)效率較低；蝸桿頭數(shù)越多，效率越高，但加工也越困難。

蝸輪齒數(shù)z2

蝸可根據(jù)蝸桿頭數(shù)z1和傳動(dòng)比

i來確定，一般推薦z2=29～80。二、蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件要組成一對正確嚙合的蝸桿與蝸輪，應(yīng)滿足一定的條件。蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件為：（1）在中間平面內(nèi)，蝸桿的軸面模數(shù)mx1和蝸輪的端面模數(shù)mt2相等，即：mx1=mt2=m。（2）在中間平面內(nèi)，蝸桿的軸面齒形角αx1和蝸輪的端面齒形角αt2相等，即：αx1=αt2=α。（3）蝸桿分度圓導(dǎo)程角γ1和蝸輪分度圓螺旋角β2相等，且旋向一致，即：γ1=β2。蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、沖擊和振動(dòng)小以及能得到很大的單級傳動(dòng)比。當(dāng)用來傳遞動(dòng)力時(shí)，其傳動(dòng)比可為8～80，在分度機(jī)構(gòu)中或僅是傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，其傳動(dòng)比可達(dá)1000或更大。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角γ≤5°時(shí)，蝸桿傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)自鎖，這一特點(diǎn)在起重設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，起安全保障作用。在制造精度和傳動(dòng)比相同的條件下，蝸桿傳動(dòng)的效率比齒輪傳動(dòng)低，因?yàn)槲仐U和蝸輪齒間接觸面相對較大導(dǎo)致摩擦較大，致使發(fā)熱量較大，從而會(huì)導(dǎo)致潤滑失效，引起磨損加劇。同時(shí)，蝸輪一般需要用貴重的減摩材料（如表銅）制造，所以蝸輪的造價(jià)相對昂貴。因此，蝸桿傳動(dòng)不適用于大功率、長時(shí)間工作的場合。

為了降低摩擦系數(shù)、減少磨損和防止膠合破壞，通常蝸桿用鋼材、蝸輪用有色金屬（銅合金、鋁合金）制造。（1）蝸桿常用材料高速重載時(shí)：15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。低速輕載時(shí)：45鋼調(diào)質(zhì)。（2）蝸輪常用材料鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等。一、蝸桿傳動(dòng)的潤滑潤滑對蝸桿傳動(dòng)具有特別重要的意義。由于蝸桿傳動(dòng)摩擦產(chǎn)生的發(fā)熱量較大，所以要求工作時(shí)有良好的潤滑條件。潤滑的主要目的就在于減摩與散熱，以提高蝸桿傳動(dòng)的效率，防止膠合及減少磨損。蝸桿傳動(dòng)的潤滑方式有油池潤滑和噴油潤滑。二、蝸桿傳動(dòng)的散熱

蝸桿傳動(dòng)由于摩擦大，所以工作時(shí)發(fā)熱量較大。在閉式傳動(dòng)中，如果不能及時(shí)散熱，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂專瑥亩龃竽Σ翐p失，甚至發(fā)生膠合。因此對于連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)，需要將箱體內(nèi)的溫升控制在許可范圍內(nèi)。

為了提高散熱能力，可采用以下措施：如在箱體外壁增加散熱片；在蝸桿軸端裝置風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)散熱；在箱體油池內(nèi)裝蛇形冷卻水管；采用壓力噴油循環(huán)潤滑等，如下圖所示。蝸桿傳動(dòng)的冷卻方式風(fēng)扇冷卻