蜗轮蜗杆传动设计讲解学习
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蜗轮蜗杆传动设计
7 蜗杆传动
应用和类型
传动的特点和应用
组成:蜗杆、蜗轮(一般蜗杆为主动件,蜗轮为从动件)
作用:传递空间交错的两轴之间的运动和动力。通常Σ=90°
应用:用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造工业中。最大传递功率为750Kw,通常用在50Kw以下。
1)、传动比大。单级时i=5~80,一般为i=15~50,分度传动时i可达到1000,结构紧凑。
2)、传动平稳、噪声小。
3)、自锁性,当蜗杆导程角小于齿轮间的当量摩擦角时,可实现自锁。
4)、蜗杆传动效率较低,其齿面间相对滑动速度大,齿面磨损严重。
5)、蜗轮的造价较高。为降低摩擦,减小磨损,提高齿面抗胶合能力,蜗轮常用贵重的铜合金制造。
7.1.2 蜗杆传动的类型
照蜗杆的形状不同分为:圆柱蜗杆传动(a)、环面蜗杆传动(b)、锥面蜗杆传动(c)。
(a)圆柱蜗杆传
(b)环面蜗杆传动(c)锥面蜗杆传动
图7-1 蜗杆传动的类型
、圆柱蜗杆传动
右旋之分。螺杆的常用齿数(头数)z1=1~4,头数越多,传动效率越高。蜗杆加工由于安装位置不同,产生的螺旋面在相对剖面内的齿廓曲线形状不同。)、阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)
米德蜗杆是齿面为阿基米德螺旋面的圆柱蜗杆。通常是在车床上用刃角α0=20°的车刀车制而成,切削刃平面通过蜗杆曲线,端面齿廓为阿基米德螺旋线
、缺点:蜗杆车制简单,精度和表面质量不高,传动精度和传动效率低。头数不宜过多。
用:头数较少,载荷较小,低速或不太重要的场合。
图7-2 阿基米德蜗杆
2)、法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)
杆加工时,常将车刀的切削刃置于齿槽中线(或
法向剖面内,端面齿廓为延伸渐开线。
点:常用端铣刀或小直径盘铣刀切制,加工简便,利于加工多头蜗杆,可以用砂轮磨齿,加工精度和表面质量较高。:用于机场的多头精密蜗杆传动。
)、渐开线蜗杆(ZI蜗杆)
杆是齿面为渐开线螺旋面的圆柱蜗杆。用车刀加工时,刀具切削刃平面与基圆相切,端面齿廓为渐开线。
缺点:可以用单面砂轮磨齿,制造精度、表面质量、传动精度及传动效率较高。
用:用于成批生产和大功率、高速、精密传动,故最常用。
、环面蜗杆传动特点:
(1)、齿轮表面有较好的油膜形成条件,抗胶合的承载能力和效率都较高;
(2)、同时接触的齿数较多,承载能力为圆柱蜗杆传动的1.5~4倍;
(3)、制造和安装较复杂,对精度要求高;
(4)、需要考虑冷却的方式。
、锥面蜗杆传动
数多,重合度大,传动平稳,承载能力强;
(2)、蜗轮用淬火钢制造,节约有色金属。
图7-6 锥面蜗
图7-7 蜗轮动的主要参数和几何尺寸
蜗杆轴线的平面,称为中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。在蜗杆传动的设计计算中,均以中间平面上的基本参数
1、模数m和压力角a
杆与蜗轮啮合时,蜗杆的轴向模数mx1、压力角αx1应与蜗轮的端面模数、
mx1= mt2 = m
=αt2=α=20°
的螺旋角,γ:螺杆的导程角。
表7-1 圆柱蜗杆的基本尺寸和参数
2、螺杆导程角γ
杆轴向齿距,px1=πm(mm);γ为导程角(°)。导程角越大,传动效率越高,γ=3.5°~55°。传动效率高时,常取γ=15°~30°,采用多头蜗杆。
3、蜗杆分度圆直径d1
杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的,为了限制滚刀的数目,国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。
大,其传动效率高,但会使蜗杆的强度、刚度降低。在蜗杆刚度允许的情况下,设计蜗杆传动时,要求传动效率高时,d1可以选小值,当要求强度和刚度
4、蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2和传动比 i
头数(如:单头蜗杆)可以实现较大的传动比,但传动效率较低,可以实现自锁;蜗杆头数越多,传动效率越高,但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆要取决于传动比,即z2= i z1 。 z2不宜太小(如z2<28),否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大,否则在模数一定时,蜗轮尺寸越大,刚度越小
于100,常取32~80。z1、z2之间最好互质,利于磨损均匀。
(7.1)
5,7.5,10*,12.5,15,20*,25,30,40*,50,60,70,80*。带*的为基本传动比,优先选用。
5、中心距:(7.2)
减少箱体类型,有利于标准化、系列化,国标中对一般圆柱蜗杆减速装置的中心距推荐为:40,50,63,80,100,125,160,(180),200,(225)450),500。
传动何尺寸
表7-2 蜗杆传动何尺寸
动的失效形式、材料和精度
.3.1蜗杆传动的失效形式及设计准则
1、失效形式
疲劳点蚀、胶合、磨损及轮齿折断。
间相对滑动速度vs:(7.3)
及散热不良时,闭式传动易出现胶合,但由于蜗轮的材料通常
合时,蜗轮表面金属粘到蜗杆的螺旋面上,使、
。蜗轮轮齿的磨损严重,尤其在开式传动和润滑油不清洁的闭式传动中。
2、计算准则
式蜗轮传动,通常按齿面接触疲劳强度来设计,并校核齿根弯曲疲劳强度。
传动时载荷变动较大,或蜗轮齿数z2大于90时,通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。
重、发热大、效率低,对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算,以免发生胶合失效。
蜗轮常用材料及热处理
和蜗杆材料要有一定的强度,还要有良好的减摩性、耐摩性和抗胶合能力。蜗杆传动常用青铜(低速时用铸铁)做蜗轮齿圈,与淬硬并磨制的钢制蜗杆相
1、蜗杆材料及热处理
一般不重要的蜗杆用45钢调质处理;
高速、重载但载荷平稳时用碳钢、合金钢,表面淬火处理;
高速、重载且载荷变化大时,可采用合金钢渗碳淬火处理。
表7-3蜗杆材料及热处理
2、蜗轮材料及许用应力
摩性、耐磨性好,抗胶合能力强,但价格高,用于相对滑动速度vs≤25m/s的高速重要蜗杆传动中;
冲击而且价格便宜,但抗胶合能力和耐磨性不如锡青铜,一般用于vs ≤10m/s的蜗杆传动中;
s的低速、轻载、不重要的蜗杆传动中。
表7-3 锡青铜蜗轮的许用应力