1、第7章 蜗杆传动,7.1 概述,7.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,7.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构,7.4 圆柱蜗杆传动的受力分析,7.6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,7.5 圆柱蜗杆传动的强度计算,蜗杆传动的特点和类型,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。,90,优点： 传动比大、结构紧凑； 传动平稳，噪声小；一定条件下可自锁。,缺点： 传动效率低；蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。,环面蜗杆,圆柱蜗杆,渐开线蜗杆,阿基米德蜗杆,蜗杆旋向：左旋、右旋(常用),判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。,中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。,在中
2、间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。,模数m取标准值，与齿轮模数系列不同。,1. 模数m和压力角,表62 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm,3. 蜗杆头数z1,蜗杆头数z1 ：即螺旋线的数目。,若 90, 12, 1+1 90,1+2,s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。,将分度圆柱展开得：,= z1 px1/d1,= mz1/d1,tg1=l/d1,4. 蜗杆的导程角,5.蜗轮齿数z2,6.传动比i与齿数比u,7.标准中心距,圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算,7.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构,7.3.1蜗杆传动的失效形式及设计准则,主要失效形式： 胶合、点蚀、磨损。,材料,蜗轮齿圈采
3、用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。,蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。,材料牌号选择：,高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火5662HRC)或 40Cr 42SiMn 45 (表面淬火4555HRC),一般蜗杆：40 45 钢调质处理(硬度为220250HBS),蜗轮材料： vS 12 m/s时 ZCuSn10P1锡青铜制造。,vS 12 m/s时 ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜,vS 6 m/s时 ZCuAl10Fe3铝青铜。,vS 2 m/s时球墨铸铁、灰铸铁。,7.3.2 常用材料,7.4 圆柱蜗杆传动的强度计算,Ft1 = Fa2,Fr1 = Fr2,Fa1 = Ft
4、2,=2T1 / d1,=2T2 / d2,= Ft2 tg,式中：T1 、T1分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。,T2= T1 i ,7.4.1 力分析,7.4.2 圆柱蜗杆传动的强度计算,蜗轮齿面的接触强度计算与斜齿轮相似，仍以赫兹公式为基础。以蜗轮蜗杆的节点处啮合相应参数代入即可。,1.接触疲劳强度,当蜗轮采用青铜制造时，蜗轮的损坏形式主要是疲劳点蚀，其许用的接触应力如下表：,当蜗轮采用无锡青铜或铸铁制造时，蜗轮的损坏形式主要是胶合。其许用的接触应力应根据材料组合和滑动速度来确定。,7.5 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
5、。,蜗杆主动时，总效率计算公式为：,式中: 为蜗杆导程角;,称为当量摩擦角， =arctg f ,f为当量摩擦系数 ，取值见表12-6, P190详见下页,由相对运动原理可知:,= v1 / cos ,作速度向量图，得:,v2 = v1 tg,蜗轮的转向:,CW, , , 对动力传动，宜采用多头蜗杆, 蜗杆加工困难, 过大,当 28 时，效率增加很少。,当 时，蜗杆具有自锁性，但效率很低。50%,分析：,上述公式不直观，工程上常用以下估计值。,闭式传动：,z1=1 =0.700.75,z1=2 =0.750.82,z1=4 =0.870.92,z1=1、2 =0.600.70,开式传动：,7.
6、5.2 蜗杆传动的润滑,若润滑不良，,效率显著降低,早期胶合或磨损,润滑对蜗杆传动而言，至关重要。,润滑油粘度的选择：,润滑方式的选择：,当vs 510 m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。,当vs 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。,当v1 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。,7.5.3 蜗杆传动的热平衡计算,由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内，油温升高，润滑失效，导致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此，对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算,对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差：, t,t=( t-t0 )-温度差；,
7、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, 指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。,t-温差许用值，一般取： t=6070 ,要求油温：t = t0+ t 90 ,不能满足要求时，可采取冷却措施：,1）增加散热面积-加散热片；,2）提高表面传热系数-加风扇、冷却水管、循环油冷却。,7.6、蜗杆蜗轮的结构设计,蜗杆通常与轴制成一体,z1=1或2时：b1 (11+0.06z2)m,z1= 4时: b1 (12.5+0.09z2)m, 蜗杆轴,蜗杆长度b1的确定：,本 章 重 点,(1) 熟悉蜗杆传动的特点。 (2) 了解蜗杆传动的类型、应用、材料和结构。 (3) 掌握普通圆柱蜗杆的主要参数和几何尺寸计算。,
