河海大学机械设计蜗杆

二、蜗杆传动的类型 1、按蜗杆形式分类
圆柱蜗杆传传动
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2、按螺旋面形状分类
普通圆柱蜗杆传动可分为：
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精选PPT
4
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三、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择
国家标准对蜗杆、蜗轮传动规定了12个精度等级， 1级精度最高，12级最低。
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铸造锡青铜 铸造铝铁青铜 灰铸铁
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三、蜗杆和蜗轮的结构
1、蜗杆的结构
蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。 当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。
有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，
但该结构的刚度较前一种精选差PPT。
i = n1/n2 = z2/z1 ≠= dd22// dd11 ?
z1 = 1 ~ 4
但 z1 少，效率低 z1 过多，制造困难
重载时取 z1 =2,4 ，要求自锁 z1 = 1
z2 = i z1=28 ~ 80 常取 z2 = 32 ~ 63
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蜗杆传动的效率 = 1 .2. 3
1——啮合效率。
一、失效形式
齿面点蚀 — 蜗轮材料为铸锡青铜时， 此种材料强度稍低
齿面胶合 — 蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时
齿面磨损 — 开式传动或润滑油不清洁
轮齿折断 — 蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷
由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上
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蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算 蜗轮的齿面接触疲劳强度计算
── 防止齿面过度磨损引起的失效。
1、润滑油粘度——表11-5 2、给油方法
Vs<5~10m/s，油池浸油润滑 Vs>10~15m/s，压力喷油润滑
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2、蜗轮的结构
为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材， 当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯 用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：
整体式蜗轮
配合式蜗轮
拼铸式蜗轮
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螺栓联接式蜗轮
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§12—4 蜗杆传动受力分析
蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相同，轮
蜗杆的刚度计算 ── 防止蜗杆刚度不足引起的失效。
传动系统的热平衡计算 ── 防止过热引起的失效。
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二、材料
要求：减摩性好、耐摩、抗胶合、足够的强度
蜗杆
高速重载 低速中载
低碳合金钢+渗碳淬火
中碳钢或中碳合金钢+表面淬 火
中碳钢+调质
蜗轮
vs≥3 m/s 重要传动 vs≤4 m/s 一般传动 vs<2 m/s 不重要传动
在中间平面内相精当选PP于T 齿条与齿轮的啮合 7
一、主要参数
1、模数 m 和压力角α
正确啮合条件：在中间平面内
蜗杆轴
蜗轮端 标准模
面模数
面模数
数
蜗杆轴 面压力
mx1 = mt2 = m
蜗轮端面 压力角
角
αx1 = αt2 = α= 20°
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2、传动比 i、蜗杆头数 z1、蜗轮齿数 z2
齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载 荷Ft、轴向载荷Fa。
Ft1
Fa2
2T1 d1
Fa1
Ft2
2T2 d2
F r1F r2F t2tan
式中：T2 T1 i
为蜗杆传动效率 精选PPT
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各力方向
Ft —蜗杆上Ft与其啮合点速度方向相反； 蜗轮上的Ft与其啮合点运动方向相同；
第12章 蜗杆传动
§12—1 蜗杆传动的特点及类型
一、蜗杆传动的主要特点有：
1．传动比大，一般为i=8-80，大的
可达1000以上；
2．重合度大，传动平稳，噪声低；
3．摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式； 4．传动效率低，具有自锁性时，效率低于40%。
主要用于运动传递，而在精动选P力PT 传输中的应用受到限制。 1
普通圆柱蜗杆传动的精度，一般以6-9级应用得 最多。
6级精度可用于蜗轮圆周速度v>5m/s的场合；
7级精度常用于v<7.5m/s的动力传动；
8级精度常用于只有短时工作的低速传动v≤3m/s
9级精度常用于v≤1.5m/s
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§12—2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
中间平面 — 包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面
准蜗杆分度圆直径d1。
直径d1与模数m的比值(q= d1／m)称为蜗杆的直径系数
蜗杆导程角γ与蜗轮螺旋
角β之关系
β
Σ=90°时：
γ
γ =β且旋向相同
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q与导程角γ之关系：
tg p z z 1 p x 1 d1 d 1
z1 m z 1 mq q
d1越小，导程角γ越大，精选传PPT 动效率越高。
1
tg tg( v)
——蜗杆分度圆导程角；
v——当量摩擦角，可根据滑动速度vs选取，
2——轴承效率。 3——搅油效率。
一般取2 .3=0.95~0.96
估算总效率
z1=1, z1=2, z1=4 z1=6
=0.7 =0.8 精选PPT =0.9 =0.95
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3、蜗杆直径系数 q 及导程角γ
由于蜗轮是用与蜗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，便于刀具标准 化，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标
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4、 齿面间相对滑动速度 vs
vs v12 v22
v1 cos
v2 sin
由此可见，vs > v1、v2
较大的VS引起：
1、易发生齿面磨损和胶合
2、如润滑条件良好 , 有助于形成
润滑油膜，减少摩擦、磨损，提
高传动效率
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二、几何尺寸计算
中 心 距 a d 1 2 d 2 m 2 (q Z 2 ) 1 2 m (Z 1 Z 2 )
其他尺寸计算见表12-3
普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别：
齿轮传动
蜗杆传动
传动比 i m、α
β d1
i = d2 / d1 法面为标准值
β1= - β2 d1= mnz1/c精o选PsPβT
i ≠ d2 / d1 中间平面为标准值 γ =β, 旋向相同 d1=mq,且为标准值 14
§12—3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
Fr —指向各自的轮心。
Fa—用主动轮左右手定则判断 一般蜗杆主动。
各力关系
Ft1Fa2 F r1F r2
Fa1Ft2
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n1
1
Fa2
●
Ft1 Ft2
●
Fr1
Fr2 n2
2
各力应画 在受力点
上
n1 Fa1
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§12—5 蜗杆传动的润滑及热平衡计算
一、蜗杆传动的润滑
目的：1）提高效率； 2）降低温升，防止磨损和胶合