1、第12章 蝸桿傳動12-1 蝸桿傳動的特點和類型12-2 圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸12-3 蝸桿傳動的失效形式、材料和結構12-4 圓柱蝸桿傳動的受力分析12-6 圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算12-5 圓柱蝸桿傳動的強度計算10.5.4 普通蝸桿傳動的受力分析在機構運動簡圖中的規定畫法:ABA向B向B向普通蝸桿傳動的受力分析蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪的受力分析相同，輪齒受到法向載荷Fn，可將Fn分解為徑向載荷Fr、周向載荷Ft、軸向載荷Fa。蝸桿傳動受力方向: 力的大小：實例：蝸桿傳動的受力的方向確定 圖示蝸桿傳動中,已知蝸桿的轉向和旋向,確定蝸輪的轉向、蝸桿和蝸輪的受力

2、情況。Fr1Fr2Ft2Ft1Fa1Fa2Fr1Fr2Ft2Ft1Fa1Fa2n2n2（1）（2）n1n1右旋左旋設計：潘存云12-1 蝸桿傳動的特點和類型作用： 用于傳遞交錯軸之間的回轉運動和動力。 蝸桿主動、蝸輪從動。90形成：若單個斜齒輪的齒數很少（如z1=1）而且1很大時，輪齒在圓柱體上構成多圈完整的螺旋。11所得齒輪稱為:蝸桿。而嚙合件稱為:蝸輪。蝸桿設計：潘存云22蝸輪設計：潘存云改進措施：將刀具做成蝸桿狀，用范成法切制蝸輪， 所得蝸輪蝸桿為線接觸。點接觸優點： 傳動比大、結構緊湊、傳動平穩、噪聲小。分度機構：i=1000, 通常i=880缺點： 傳動效率低、蝸輪齒圈用青銅制造，成

3、本高。線接觸設計：潘存云設計：潘存云類型按螺旋面形狀分：阿基米德蝸桿漸開線蝸桿環面蝸桿按形狀分有：圓柱蝸桿環面蝸桿設計：潘存云設計：潘存云圓柱蝸桿漸開線蝸桿阿基米德蝸桿設計：潘存云 阿基米德螺線漸開線基圓2設計：潘存云d蝸桿旋向：左旋、右旋(常用)11精度等級：對于一般動力傳動，按如下等級制造：v17.5 m/s -7級精度；v1 3 m/s -8級精度；v140蝸桿頭數z1 4 2 2、1 1蝸輪齒數z2 2852 2854 2880 40將分度圓柱展開得：= z1 px1/d1 = mz1/d1 tg1=l/d1 4. 蝸桿的導程角d1lpx11d1115.蝸桿直徑系數q加工時滾刀直徑等參

4、數與蝸桿分度圓直徑等參數相同，為了限制滾刀的數量，國標規定分度圓直徑只能取標準值，并與模數相配。q 為蝸桿: 定義： q=d1/m一般取: q=818。可由表121計算得到。 直徑系數 見下頁m11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90表121 蝸桿分度圓直徑與其模數的匹配標準系列 mm 20 q=12.5 28 q=17.51

5、.6設計：潘存云1p2vS112p由相對運動原理可知:v2 = v1 + vS 6.齒面間滑動速度vS及蝸輪轉向的確定= v1 / cos vS = v2 2+ v1 2作速度向量圖，得:v2 = v1 tg蝸輪的轉向:v222CWttv1v2設計：潘存云設計：潘存云1112p12p右旋蝸桿：伸出右手，四指順蝸桿轉向，則蝸輪的 切向速 度vp2的方向與拇指指向相反。用手勢確定蝸輪的轉向：左旋蝸桿：用左手判斷，方法一樣。22v2v2模型驗證因蝸輪蝸桿相當于螺旋副的運動，有一種實用且簡便的轉向判別方法：7.中心距a = r1+r2= m(q +z2)/2ar1r2二、圓柱蝸桿傳動幾何尺寸的計算由蝸

6、桿傳動的功用，以及給定的傳動比 i , z1 z2 計算求得 m、d1 計算幾何尺寸表 12-3 普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算名 稱計 算 公 式蝸桿中圓直徑，蝸輪分度圓直徑齒頂高齒根高頂圓直徑根圓直徑蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距徑向間隙中心距蝸 桿蝸 輪d1 =mq d2=mz2 ha=m ha=m df =1.2m df =1.2mda1=m(q+2) da1=m(q+2) df1=m(q-2.4) df2=m(q-2.4) pa1=pt2= px= mc=0.2 ma=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2)12-3 蝸桿傳動的失效形式、材料和結構一、蝸桿傳動的失效形式及材料選

7、擇主要失效形式： 膠合、點蝕、磨損。材料蝸輪齒圈采用青銅：減摩、耐磨性、抗膠合。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼：表面光潔、硬度高。材料牌號選擇：高速重載蝸桿：20Cr,20CrMnTi(滲碳淬火5662HRC) 或 40Cr 42SiMn 45 (表面淬火4555HRC)一般蝸桿：40 45 鋼調質處理(硬度為220250HBS)蝸輪材料： vS 12 m/s時 ZCuSn10P1錫青銅制造。vS 12 m/s時 ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅vS 6 m/s時 ZCuAl10Fe3鋁青銅。vS 45 其他情況 HRC45 滑動速度 vs m/s f f f 0.01 0.11 6.28 0.12 6

8、.84 0.18 10.2 0.10 0.08 4.57 0.09 5.14 0.13 7.4 0.50 0.055 3.15 0.065 3.72 0.09 5.14 1.00 0.045 2.58 0.055 3.15 0.07 4 2.00 0.035 2 0.045 2.58 0.055 3.15 3.00 0.028 1.6 0.035 2 0.045 2.58 4.00 0.024 1.37 0.031 1.78 0.04 2.29 5.00 0.022 1.26 0.029 1.66 0.035 2 8.00 0.018 1.03 0.026 1.49 0.03 1.72 10.

9、0 0.016 0.92 0.024 1.37 15.0 0.014 0.8 0.020 1.15 24.0 0.013 0.74 對動力傳動，宜采用多頭蝸桿 蝸桿加工困難 過大當 28 時，效率增加很少。當 時，蝸桿具有自鎖性，但效率很低。252.5512.50.51 1015 m/s時，采用壓力噴油潤滑。當v1 4 m/s時，采用蝸桿在上的結構。三、蝸桿傳動的熱平衡計算由于蝸桿傳動效率低，發熱量大，若不及時散熱，會引起箱體內，油溫升高，潤滑失效，導致輪齒磨損加劇，甚至出現膠合。因此，對連續工作的閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算對閉式傳動，熱量由箱體散逸，要求箱體與環境溫差： t =iA1000P1(1-) tt=( t-t0 )-溫度差；P1-蝸桿傳遞的功率；i-表面散熱系數；一般取：i=1017 W/(m2 )A-散熱面積, m2, 指箱體外壁與空氣接觸而內壁被油飛濺到的箱殼面積。對于箱體上的散熱片，其散熱面積按50%計算。設計：潘存云設計：潘存云設計：潘存云t-溫差許用值，一般取： t=6070