第11章 蜗杆传动(1)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
主要用于中小功率，间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。
蜗杆传动概述
二、蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）
其渐齿开面线一蜗般杆是（在Z车I蜗床杆上）用直线刀刃
普通圆柱蜗杆传动 的法车向刀直切廓制蜗而杆成（，ZN车蜗刀杆安）装位置不
圆柱蜗杆传动
同锥，面加包工络出圆的柱蜗蜗杆杆的（齿ZK廓蜗形杆状）不同
蜗杆传动的参数与尺寸3
主要参数与几何尺寸
4. 蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2
z1↑→↑→效率 η↑，但加工困难。
z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。
常取，z1＝1，2，4，6。 可根据传动比选取，见表11－1。
z2= i z1 。 z2主要根据传动比i确定
（Z1与Z2的荐用值表）
z2太小，将使传动平稳性变差。（ z2≥30时，始终有两对以上齿啮合，所
普通圆柱蜗杆传动在中间平面内，相当于斜齿条与斜齿轮的啮合
取中间平面上蜗杆、蜗轮的参数和尺寸为基准，沿用齿轮传动的 设计参数。
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1. 模数 m 和压力角 a
中间平面
在中间平面内，蜗杆和蜗轮的模数、压力角相等且为标准值
β
即
ma1= mt2 = m
αa1=αt2
阿基米德蜗杆的轴面压力角 αa1＝20° 其他普通蜗杆的法向压力角 αn1＝20°
圆弧圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动 蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传 动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
锥蜗杆传动 重合度大；承载能力和效率较高。
本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。
§11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数与几何尺寸
中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面 是蜗杆的轴面 是蜗轮的端面
n2 z1
( d2= z2 m )
6. 中心距
a
1 2
(d1
d2
)
Baidu Nhomakorabea
1 2
(q
z2
)m
表11-2
二、蜗杆传动的变位
主要参数与几何尺寸
变位的目的：调整中心距和传动比，使之符合规定值
变位：切削时，利用刀具相对蜗轮毛坯的径向位移实现变位。
故，为保持刀具尺寸不变，蜗杆尺寸不能改变，只对蜗轮进行变位。 但，变位以后，蜗杆的节圆改变，而蜗轮的节圆永远与分度圆重合。
蜗杆分度圆直径 d1 为标准值。 d1与模数 m 的比值称为蜗杆直径系数 q。
即：q = d1／m
d1 = q m 是导出值
q、 d1 、m均为标准值，见表11－2。
详细内容
蜗杆传动的 参数与尺寸 2
主要参数与几何尺寸
3. 蜗杆分度圆柱导程角
tan z1πm z1m z1
πd1 d1 q
2T2
d2cosan cos
式中：α n－蜗轮的法向压力角，
tanan tanaa cos
T2－蜗轮的转矩，T2 T1i1
Fn
Fa1
Fa 2 Fa1
蜗杆传动受力方向判断
练习
右旋
Fa1
Fx 2
Fa1
Ft 2
求蜗杆的旋向？
求蜗杆的转向？
第十一章 蜗杆传动
本章学习要求： 1、掌握蜗杆传动的几何参数的计算及选择方法 2、掌握蜗杆传动的力分析及强度计算 3、熟悉蜗杆传动的热平衡原理和计算方法 4、了解蜗杆传动的类型、变位及蜗杆的刚度计算
§11-1 蜗杆传动概述
蜗杆传动用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一 般为90° 一、蜗杆传动的特点： 1．传动比大，一般 i =5~80，最大可达1000； 2．重合度大，传动平稳，噪声低； 3．结构紧凑，可实现反行程自锁； 4．齿面的相对滑动速度大，效率低； 5．为减小磨损，采用贵重材料，成本高；
以，一般z2>28 ）
z2太大，m不变，则蜗轮直径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗
杆的弯曲刚度，d2不变，则m降低，弯曲强度降低，所以传动z2 ≤80
5. 传动比 i和齿数比u i n1 z2 d2
( d1= q m ≠ z1m)
u z2 z1
n2 z1 d1 蜗杆主动 i n1 z2 u
开式传动：通常以蜗轮的齿根弯曲疲劳强度为主要设计准则。
3. 常用材料 要求：足够的强度和良好的磨合及耐磨性。 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。
锡青铜： 适用于齿面滑动速度 υs 较高的传动。
（耐磨性好，价格高）
蜗轮常用材料有：铝青铜： υs ≤ 4 m/s 的场合。
灰铸铁： υs≤ 2 m/s 的场合。
变位方式： (图11－15)
变位前后，蜗轮齿数不变，蜗杆传动中心距变化
a
a
x2m
d1
d2 2
2x2m
变位前后，蜗杆传动中心距不变，蜗轮齿数变化
d1
d2 2
2x2m
m 2
(q
z2 '2x2 )
m 2
(q
z2 )
z2 '
z2
2x2
x2
z2
z2' 2
常取
－0.5≤x≤0.5
ma1= mt2 正确啮合条件： αa1= αt2
d1 (分度圆周长)
m z1 m
γ d1
γ1＝β2 （蜗轮、蜗杆旋向相同）
导程角范围：3.5°~33° 导程角大小与效率有关
(蜗杆头数与传动效率关系)
↑→效率 η↑，有效率要求处，通常=15°~30°，但γ大，加工困难。
γ↓→效率 η↓，可自锁，通常γ=3.5°~4.5°
二、精度等级 分为12个精度等级，常用6～9级。
蜗杆传动的设计计算
三、蜗杆传动的受力分析 轮齿所受的法向力Fn，可分解为：切向力Ft 、径向力Fr 、轴向力Fa。
在不计摩擦力时，有以下关系：
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan aa
Fn
tan a a
tan a n cos
主要参数与几何尺寸
2. 蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q 在蜗杆传动中，为保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆
具有同样尺寸的蜗轮滚刀来加工与其配对的蜗轮。
为减少蜗轮 滚刀的数目和便于滚刀标准化，对每一标准的模数规 定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1。
主要参数与几何尺寸
三、蜗杆传动的几何尺寸 图11-16、表11-3及表11-4
§11-3 普通圆柱蜗杆传动的设计计算
一、失效形式、设计准则和常用材料 1. 主要失效形式： 蜗轮齿面的点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等。 2. 设计准则
闭式传动：按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的 齿根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。
蜗杆传动概述
二、蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）
其渐齿开面线一蜗般杆是（在Z车I蜗床杆上）用直线刀刃
普通圆柱蜗杆传动 的法车向刀直切廓制蜗而杆成（，ZN车蜗刀杆安）装位置不
圆柱蜗杆传动
同锥，面加包工络出圆的柱蜗蜗杆杆的（齿ZK廓蜗形杆状）不同
蜗杆传动的参数与尺寸3
主要参数与几何尺寸
4. 蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2
z1↑→↑→效率 η↑，但加工困难。
z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。
常取，z1＝1，2，4，6。 可根据传动比选取，见表11－1。
z2= i z1 。 z2主要根据传动比i确定
（Z1与Z2的荐用值表）
z2太小，将使传动平稳性变差。（ z2≥30时，始终有两对以上齿啮合，所
普通圆柱蜗杆传动在中间平面内，相当于斜齿条与斜齿轮的啮合
取中间平面上蜗杆、蜗轮的参数和尺寸为基准，沿用齿轮传动的 设计参数。
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1. 模数 m 和压力角 a
中间平面
在中间平面内，蜗杆和蜗轮的模数、压力角相等且为标准值
β
即
ma1= mt2 = m
αa1=αt2
阿基米德蜗杆的轴面压力角 αa1＝20° 其他普通蜗杆的法向压力角 αn1＝20°
圆弧圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动 蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传 动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
锥蜗杆传动 重合度大；承载能力和效率较高。
本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。
§11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数与几何尺寸
中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面 是蜗杆的轴面 是蜗轮的端面
n2 z1
( d2= z2 m )
6. 中心距
a
1 2
(d1
d2
)
Baidu Nhomakorabea
1 2
(q
z2
)m
表11-2
二、蜗杆传动的变位
主要参数与几何尺寸
变位的目的：调整中心距和传动比，使之符合规定值
变位：切削时，利用刀具相对蜗轮毛坯的径向位移实现变位。
故，为保持刀具尺寸不变，蜗杆尺寸不能改变，只对蜗轮进行变位。 但，变位以后，蜗杆的节圆改变，而蜗轮的节圆永远与分度圆重合。
蜗杆分度圆直径 d1 为标准值。 d1与模数 m 的比值称为蜗杆直径系数 q。
即：q = d1／m
d1 = q m 是导出值
q、 d1 、m均为标准值，见表11－2。
详细内容
蜗杆传动的 参数与尺寸 2
主要参数与几何尺寸
3. 蜗杆分度圆柱导程角
tan z1πm z1m z1
πd1 d1 q
2T2
d2cosan cos
式中：α n－蜗轮的法向压力角，
tanan tanaa cos
T2－蜗轮的转矩，T2 T1i1
Fn
Fa1
Fa 2 Fa1
蜗杆传动受力方向判断
练习
右旋
Fa1
Fx 2
Fa1
Ft 2
求蜗杆的旋向？
求蜗杆的转向？
第十一章 蜗杆传动
本章学习要求： 1、掌握蜗杆传动的几何参数的计算及选择方法 2、掌握蜗杆传动的力分析及强度计算 3、熟悉蜗杆传动的热平衡原理和计算方法 4、了解蜗杆传动的类型、变位及蜗杆的刚度计算
§11-1 蜗杆传动概述
蜗杆传动用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一 般为90° 一、蜗杆传动的特点： 1．传动比大，一般 i =5~80，最大可达1000； 2．重合度大，传动平稳，噪声低； 3．结构紧凑，可实现反行程自锁； 4．齿面的相对滑动速度大，效率低； 5．为减小磨损，采用贵重材料，成本高；
以，一般z2>28 ）
z2太大，m不变，则蜗轮直径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗
杆的弯曲刚度，d2不变，则m降低，弯曲强度降低，所以传动z2 ≤80
5. 传动比 i和齿数比u i n1 z2 d2
( d1= q m ≠ z1m)
u z2 z1
n2 z1 d1 蜗杆主动 i n1 z2 u
开式传动：通常以蜗轮的齿根弯曲疲劳强度为主要设计准则。
3. 常用材料 要求：足够的强度和良好的磨合及耐磨性。 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。
锡青铜： 适用于齿面滑动速度 υs 较高的传动。
（耐磨性好，价格高）
蜗轮常用材料有：铝青铜： υs ≤ 4 m/s 的场合。
灰铸铁： υs≤ 2 m/s 的场合。
变位方式： (图11－15)
变位前后，蜗轮齿数不变，蜗杆传动中心距变化
a
a
x2m
d1
d2 2
2x2m
变位前后，蜗杆传动中心距不变，蜗轮齿数变化
d1
d2 2
2x2m
m 2
(q
z2 '2x2 )
m 2
(q
z2 )
z2 '
z2
2x2
x2
z2
z2' 2
常取
－0.5≤x≤0.5
ma1= mt2 正确啮合条件： αa1= αt2
d1 (分度圆周长)
m z1 m
γ d1
γ1＝β2 （蜗轮、蜗杆旋向相同）
导程角范围：3.5°~33° 导程角大小与效率有关
(蜗杆头数与传动效率关系)
↑→效率 η↑，有效率要求处，通常=15°~30°，但γ大，加工困难。
γ↓→效率 η↓，可自锁，通常γ=3.5°~4.5°
二、精度等级 分为12个精度等级，常用6～9级。
蜗杆传动的设计计算
三、蜗杆传动的受力分析 轮齿所受的法向力Fn，可分解为：切向力Ft 、径向力Fr 、轴向力Fa。
在不计摩擦力时，有以下关系：
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan aa
Fn
tan a a
tan a n cos
主要参数与几何尺寸
2. 蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q 在蜗杆传动中，为保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆
具有同样尺寸的蜗轮滚刀来加工与其配对的蜗轮。
为减少蜗轮 滚刀的数目和便于滚刀标准化，对每一标准的模数规 定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1。
主要参数与几何尺寸
三、蜗杆传动的几何尺寸 图11-16、表11-3及表11-4
§11-3 普通圆柱蜗杆传动的设计计算
一、失效形式、设计准则和常用材料 1. 主要失效形式： 蜗轮齿面的点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等。 2. 设计准则
闭式传动：按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的 齿根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。