第11章 蝸桿傳動(第11章)

第11章蝸桿傳動1§11.1蝸桿傳動的特點和應(yīng)用一.特點：

1.傳動比大：結(jié)構(gòu)緊湊，動力傳動i=5~80；

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(dāng)量摩擦角時；

4.傳動效率低：滑動速度大，摩擦與磨損嚴(yán)重。但新型蝸桿的傳動效率已可達90%以上。2§二、蝸桿傳動的類型

a）圓柱蝸桿傳動b）環(huán)面蝸桿傳動c）錐蝸桿傳動31.普通圓柱蝸桿傳動：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）4阿基米德蝸桿（ZA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5§法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）法面齒廓為直線6漸開線蝸桿（ZI蝸桿）效率高；傳遞功率較大端面齒廓為漸開線7§11.2普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及幾何尺寸

在中間平面，普通圓柱蝸桿傳動相當(dāng)于齒輪和齒條的嚙合，設(shè)計時以中間平面的參數(shù)為基準(zhǔn)。

2.蝸桿分度圓直徑d1

直徑系數(shù)q：一、蝸桿傳動的主要參數(shù)

1.模數(shù)m和壓力角

：在中間平面，即蝸桿軸平面與蝸輪端面的m和壓力角

相等且為標(biāo)準(zhǔn)值。8

3.蝸桿頭數(shù)z1：常取1、2、4、6

傳動效率

：估取0.7、0.8、0.9、0.95。

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。為什么對蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)有限制？蝸桿頭數(shù)少，能得到大的傳動比，但導(dǎo)程角小、效率低、發(fā)熱量大，故載荷大且連續(xù)工作時不宜用單頭蝸桿。如傳動要自鎖，應(yīng)選單頭。蝸桿頭數(shù)多，效率高，但過多加工困難，所以要限制蝸桿頭數(shù)不宜過多。從傳動的平穩(wěn)性考慮，蝸輪齒數(shù)少，同時嚙合齒的對數(shù)少，傳動的平穩(wěn)性差。齒數(shù)愈多，蝸輪直徑愈大，蝸桿愈長，蝸桿剛度愈小，所以蝸輪的齒數(shù)要限制。9

4.導(dǎo)程角：10（1）（2）

蝸桿分度圓d1，導(dǎo)程角和直徑系數(shù)q關(guān)系：A.從（1）知，當(dāng)m一定時，q值增大，則d1變大，蝸桿的剛度及強度相應(yīng)提高，因此當(dāng)m較小時，q選較大值B.因為在（2）式中，當(dāng)q取小值時，γ增大，效率η隨之提高，故在蝸桿軸剛度允許的情況下，應(yīng)盡可能選較小的q值。為了滿足各種需要，對于同一m允許q值在一定范圍內(nèi)變動，以便選用不同的標(biāo)準(zhǔn)蝸桿直徑。115.中心距a：6.傳動比i：12§二、蝸輪的變位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，因而常對蝸輪進行變位。（1）變位前后，蝸輪齒數(shù)不變，改變中心距：（2）變位前后，中心距不變，蝸輪齒數(shù)變化：13§11.3蝸桿傳動的失效形式及常用材料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。2.設(shè)計準(zhǔn)則：同齒輪傳動；必要時核算熱平衡。3.材料的基本要求：足夠的強度、減摩、耐磨和抗膠合性蝸桿20Cr滲碳淬火；40Cr、35CrMo淬火；45調(diào)質(zhì)

蝸輪ZCuSn10P1ZCuAl10Fe3HT200VS3重要傳動VS4m/sVS2m/s

耐磨性好、抗膠合價格便宜經(jīng)濟、低速14按蝸輪的齒面接觸疲勞強度進行計算；之后校核蝸輪的齒根彎曲疲勞強度，并進行熱平衡計算。2.設(shè)計準(zhǔn)則閉式傳動：開式傳動：通常只計算蝸輪的齒根彎曲疲勞強度。15§11.4

蝸桿傳動的受力分析和效率計算

一、蝸桿傳動的受力分析16

圓柱蝸桿傳動Fa1Ft1Fr1Fa2Ft2Fr217練習(xí)右旋求蝸桿的旋向？Fa1求蝸桿的轉(zhuǎn)向？練習(xí)18

二、蝸桿傳動的載荷系數(shù)

載荷系數(shù)K=KAK

Kv使用系數(shù)

KA齒向載荷分配系數(shù)K

=1~~1.3~~1.6（載荷平穩(wěn)、變化、振動、沖擊）動載系數(shù)Kv

=1.0~1.1（v23m/s）；

1.1~1.2（v23m/s）。19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三、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：20

四、蝸桿傳動的效率21z

---接觸系數(shù),接觸線長度和曲率半徑的影響zE---彈性影響系數(shù)，,（鋼對青銅或鑄鐵

zE

=

160）

取標(biāo)準(zhǔn)值m、d1、q、§11.5

圓柱蝸桿傳動的設(shè)計計算一.齒面接觸疲勞強度計算22二.蝸輪的許用接觸應(yīng)力錫青銅：主要為接觸疲勞失效，與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

N

有關(guān)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(guān)23§

三、蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算24

四、蝸桿的剛度計算25五、蝸桿傳動的散熱計算(熱平衡計算)

1.熱平衡計算的方法工作溫度tI

60~70°C原因：由于蝸桿傳動的相對滑動速度大，傳動效率低，在工作時會產(chǎn)生大量的熱。若閉式蝸桿傳動的散熱條件不足，則使溫度升高，潤滑油的粘度下降，從而引起潤滑油膜破裂，引起潤滑失效，導(dǎo)致齒面膠合，所以必須對蝸桿傳動進行熱平衡計算。26熱平衡計算1

即（a－傳動的中心距）有散熱片時：油的溫升：＜55～70℃h－表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，一般取h＝(12~18)W/(m2?℃)；A

－箱體的散熱面積(m2)，可按下式近似計算，t1－潤滑油的工作溫度(℃)；通常取

t1＝

20℃

式中：P1－傳動的輸入功率（kW)；t0－環(huán)境溫度(℃)。摩擦產(chǎn)生的熱量散發(fā)的熱量27熱平衡計算2蝸桿傳動的散熱措施自然冷卻的熱平衡溫度過高時，可采用以下措施：1）

在箱體外表面加散熱片以增大散熱面積。

2）在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇以加速空氣流通。3）在油池內(nèi)安裝冷卻管路。4）采用壓力噴油循環(huán)潤滑（安裝散熱器）。28熱平衡計算3傳動箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路傳動箱外裝循環(huán)冷卻器29

六、蝸桿傳動的潤滑

一、

潤滑油和潤滑方式的選擇的潤滑油牌號、.粘度及給油方法、潤滑油量二、蝸桿的布置上置蝸桿,下置蝸桿一般根據(jù)相對滑動速度選擇潤滑油的粘度和給油方法。蝸桿下置時，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個齒高；蝸桿上置時，浸油深度約為蝸輪外徑的1/6～1/3。給油方法：油池潤滑：噴油潤滑30（