大学生 机械设计蜗杆课件 精品推荐

14.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
14.2.1 蜗杆传动的基本参数
中间平面
蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
1．蜗杆头数z1 ，蜗轮齿数z2 ,传动比i 蜗杆头数z1一般取1、2、4。头数z1增大，
可以提高效率，但加工将会困难。 蜗轮齿数一般取z2＝27～80。
i n1 z2 n2 z1
F
2.2KπTd2 1
d1d2m cos
YF 2 ≤πd1 F
d1
q
设计公式为：
m2d1
≥
2.2KT2
z2 F cos
YF 2
14.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
14.5.1 蜗杆传动的效率
❖闭式蜗杆传动总效率包括：
✓考虑轮齿啮合齿面间摩擦损失时的效率；主要考虑
✓考虑轴承摩擦损失的效率； ✓考虑浸入油池中的零件搅动润滑油及飞溅损失进和效率。
原因—— 效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降
润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。
蜗杆传动转化为热量所消耗的功率： Ps 1000(1)P1
经箱体散发热量的相当功率： Pc Ks A(t1 t0 )
达到热平衡时Ps=Pc ∴
t1
t0
1000(1 ) P1
Ks A
(C)
[t1 ]
式中：P1----蜗杆传动传递的功率(KW)；Ks----散热系数(W/(m2·℃))；A----散
蜗杆传动的类型和特点
蜗杆传动的类型和特点
蜗杆传动的类型和特点
蜗杆传动的类型和特点
蜗杆传动的类型和特点
14.1.2 蜗杆机构的特点
1）传动比大。蜗杆传动的单级传动比在传递 动力时，i＝5～80，常用的为i＝15～50。分度 传动时i可达1000，因而结构紧凑。
2）传动平稳。 3）具有自锁性。 4）传动效率低。 一般只有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构， 它的效率一般不大于0.5。 5）制造成本高。
蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
2．模数m和压力角
由于蜗杆传动在主平面内相当于渐开线齿轮与齿
条的啮合，而主平面是蜗杆的轴向平面又是蜗轮的端
面，与齿轮传动相同，为保证轮齿的正确啮合，蜗杆
的轴向模数ma1应等于蜗轮的端面模数mt2；蜗杆的轴
向压力角 a1应等于蜗轮的端面压力角t2 ；蜗杆分
14.4.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 钢制蜗杆与青铜蜗轮或铸铁蜗轮校核公式如下：
H 520
kT2 d1d22
520
kT2 ≤
m2d1z22
H
设计公式为：
2
m2d1≥
kT2
520
z2 H
蜗杆传动的强度计算
14.4.3 蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算
齿根弯曲强ta度n 的校L核公 z式1π为m ： z1m z1
度圆导程角应等于蜗轮分度圆螺旋角，且两者螺旋方
向相同。
ma1＝mt2＝m
a1＝t2＝ γ＝β
蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
3、蜗杆导程角
tan z1 pa1 z1 m z1m d1 d1 d1
式中：pa1—蜗杆的轴向齿距(mm) d1—蜗杆分度圆直径 (mm)
4、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q
蜗杆的分度圆直径d1为标准值(参见教材或相关资料) 直径系数q：蜗杆的分度圆直径d1与模数m的比值。
q d1 z1
m tan
5、标准中心距 a
a 0.5(d1 d2) 0.5m(q Z2)
蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 14.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算
14.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则、 材料和结构
热面积(m2)；t0----环境温度(℃) ，一般取20 ℃；t1----润滑油的工作温度(℃) ；
[t1]----润滑油许用温度(℃) ，一般取70～90 ℃
蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
❖蜗杆传动的总效率： (0.95～0.97) tan tan( v )
式中：γ----蜗杆导程角； ρv----当量摩擦角。
❖蜗杆传动自锁条件： v
蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 14.5.2 蜗杆传动的润滑
蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 14.5.3 蜗杆传动的热平衡计算
14.3.1 蜗杆传动的失效形式及设计准则
1.齿面滑动速度
vs
v12
v
2 2
v1
cos
蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构
2.失效形式 胶合、磨损、点蚀（蜗轮轮齿上）、折断
过度磨损
胶合
蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构
3.设计准则
❖闭式传动： 按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核并 进行热平衡验算。
蜗轮受力方向： Fa1与Ft2、Ft1与Fa2、Frl与Fr2是作用力与反作用 力关系，故可由蜗杆的受力方向确定蜗轮上各 力的方向.
蜗杆传动的强度计算
蜗杆传动的强度计算
力的大小
Ft1
Fa2
2T1 d1
Fa1
Ft2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan
T2 T1 i
蜗杆传动的强度计算
第14章 蜗杆传动
本章要点： 蜗杆传动的组成、结构、特点、类型 和应用
阿基米德蜗杆传动的主要参数和几何 尺寸
第14章 蜗杆传动 应掌握内容：
蜗杆传动的失效形式 材料选用 蜗杆传动的受力分析
14.1 蜗杆传动的类型和特点
14.1.1 蜗杆传动的类型 ❖根据蜗杆的形状分类： 蜗杆
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
❖开式传动： 只按齿根弯曲疲劳强度设计。
❖当蜗杆轴支承跨距较大时，应进行蜗杆轴刚度计算。
蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构
14.3.料 对高速重载的传动，常用20Cr、20CrMnTi 对中速中载传动，常用45钢、40Cr、35SiMn等
对一般蜗杆可采用45、40等碳钢调质处理
锥蜗杆传动
蜗杆传动的类型和特点
圆柱蜗杆传动，按蜗杆轴面齿型又可分为普 通蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。
普通蜗杆传动多用直母线刀刃的车刀在车床 上切制，可分为阿基米德蜗杆（ZA型）、渐开蜗 杆（ZI型）和法面直齿廓蜗杆（ZH型）等几种。
蜗杆传动的类型和特点
蜗杆传动的类型和特点
蜗杆传动的类型和特点
2. 蜗轮材料
Vs≥3m/s的重要传动
锡青铜(ZCuSn10Pb1)
Vs≥6m/s的传动
铝铁青铜(ZCuSn5Pb5Zn5)
Vs≤ 2m／s的不重要场合
灰铸铁
蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构
14.4 蜗杆传动的强度计算
14.4.1 蜗杆传动的受力分析
蜗杆传动的强度计算
蜗杆受力方向： 轴向力Fa1的方向由左、右手定则确定; 圆周力Ft1与主动蜗杆转向相反； 径向力Fr1指向蜗杆中心。