1、第六章 蜗杆传动设计,6-1 蜗杆传动概述,6-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算,6-3 蜗杆和蜗轮的常用材料和结构,6-4 蜗杆传动的受力分析和强度计算,6-5 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,6-1 蜗杆传动概述,作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。,传动特点,蜗杆传动的特点如下。 （1）传动比大。i=1040，最大可达80。若只传递运动，传动比可达1000。,（2）传动平稳、噪声小。蜗杆是连续不断的螺旋齿，与蜗轮啮合时连续不断的,（3）可制成具有自锁性的蜗杆。,（4）效率较低，=0.70.8。,（6）传动不具有可逆性，只能由蜗杆带动蜗轮,应
2、用场合：用于大速比、需要自锁功能的场合：起重机械，垂直电梯、,6-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,一、主要参数二、正确啮合条件,1. 蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2、传动比 i,蜗杆头数z1 ：即螺旋线的数目。,传动比 i=n1/n2=Z 2/Z1,通常 z1=14,较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比或反行程具有自锁性时，但传动效率较低；,蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。,压力角: =20,2. 模数m和压力角,与齿轮传动一样，蜗杆传动也是以模数为主要的参数，在中间平面内（通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面）相当于齿轮与齿条相
3、啮合，故蜗杆的轴向模数与轴向压力角分别与蜗轮的端面模数和端面压力角相等，并将中间平面的模数和压力角定为标准值。,3. 蜗杆的分度圆直径d1与导程角,用滚刀加工蜗轮时，为了减少滚刀的型号，刀具已经标准化，啮合时蜗杆的参数必须和蜗轮滚刀相同，故蜗杆的分度圆直径为取标准值，并把d1与m 的比值称为蜗杆直径系数q。,蜗杆分度圆d1,q 为蜗杆直径系数,q=d1/m,于是有： d1 = mq,见下页,mZ1,旋向：左旋、右旋(常用),蜗杆导程角,第11周1,二. 正确啮合条件,正确啮合条件是中间平面内参数分别相等：,ma1=mt2=m ，a1=t2 = =（旋向相同）,在中间平面内蜗杆蜗轮的啮合传动相当
4、于渐开线齿轮与齿条的啮合传动。,三、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算,6-3 蜗杆蜗轮传动的受力分析,由斜齿轮演变，各力方向的判断法则与斜齿轮相同法向力可分解为三个分力：,圆周力：Ft,轴向力：Fa,径向力：Fr,Ft1 = -Fa2,Fr1 = -Fr2,Fa1 = -Ft2,一、蜗杆蜗轮传动的受力分析：,主反从同,指向各自轮心,左右手法则（主动轮）,已知蜗杆转向及蜗轮螺旋线方向,蜗杆蜗轮,蜗杆传动回转方向的判别,按照蜗杆的螺旋线旋向和转向，用左右手定则确定,6-4 材料选择、失效形式及设计准则,1蜗杆、蜗轮常用材料： 原则： 具有一定强度， 良好的耐磨性和抗胶合的性能。 蜗杆材料 一般情况：45
5、、35SiMn、40Cr，表面淬火 HRC 4550 高速重载：20Cr、15Cr、20CrMnTi， 渗碳淬火 5662 HRC 低速轻载或不重要传动：45、40，调质HBS 220300,蜗轮材料 一般情况：ZCuAl10Fe3（铸铝铁青铜） 高速传动：ZCuSn10Pl（铸锡磷青铜）、ZCuSn5Pb5Zn5（铸锡锌铅青铜） 低速轻载或不重要传动：HT150、HT200,1失效形式及设计准则：由于材料和齿形的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，失效 常发生在蜗轮上，蜗轮传动主要失效形式是蜗轮的齿面胶合（由于蜗杆传动齿面间相对滑动速度大，发热量大，润滑油的性能降低） ，其次是点
6、蚀、磨损等。所以只对蜗轮的轮齿进行承载能力计算。闭式传动：根据蜗轮表面的接触强度计算，校核齿根的弯曲强度。开式传动：根据蜗轮齿根弯曲强度计算，校核齿面接触强度。,3 蜗杆、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。,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。,6-6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,一、圆柱蜗杆传动的效率,功率损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。,因此蜗杆传动的总效率为：= 1 2 3,闭式传动：,z1=1 =0.700.75,z1=2 =0.750.82,z
7、1=4 =0.870.92,z1=1、2 =0.600.70,开式传动：,润滑方式的选择,当蜗杆圆周速度v1 4m/s时，采用油池浸油润滑。,当v1 1015 m/s时，采用喷油润滑。,当v1 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。,三、蜗杆传动的热平衡计算,蜗杆蜗轮摩擦大，发热大，对闭式传动，若热量不及时发散，油箱温度升高，润滑失效，磨损加剧，对于连续工作的闭式蜗杆蜗轮要进行热平衡计算：, t,t=( t-t0 )-温度差；,P1-蜗杆传递的功率；,i-表面散热系数；一般取：i=1017 W/(m2 ),A-散热面积, m2, 指箱体内壁被油飞溅到的面积，且 箱体外壁与空气接触的面积。,t-温差许用值，一般取： t=6070 ,要求油温 t = t0+ t 90 ,11.6 蜗杆传动的强度计算,表61 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm,表中同一模数对应两个d1值，当选其中较大的值时，导程角330,有较好的自锁性,
