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文檔簡介
7.15蝸桿傳動蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成,用于傳遞空間交錯兩軸之間的運動和動力。通常兩軸交錯角為90°。通常蝸桿為主動件。蝸桿傳動主要用于傳動比較大,結構要求緊湊的場合;或用于需要傳動具有自鎖性能的場合。7.15蝸桿傳動Lγd1蝸桿小齒輪直徑d1小,長度L大,螺旋線環繞一周以上,如同螺旋,稱為蝸桿。螺旋線的根數即蝸桿的齒數,又稱頭數。一般Z1=1-4。7.15蝸桿傳動2d2tt蝸輪直徑d2大,齒數多,螺旋角2。7.15蝸桿傳動L12γ兩軸線垂直交錯。7.15蝸桿傳動7.15.1蝸桿傳動的類型和特點一、蝸桿傳動的類型
1、按蝸桿形式分類圓柱蝸桿傳動錐蝸桿環面蝸桿7.15蝸桿傳動7.15.1蝸桿傳動的類型和特點2按刀具加工位置分阿基米德蝸桿
漸開線蝸桿法向直廓蝸桿7.15蝸桿傳動7.15.1蝸桿傳動的類型和特點二、蝸桿傳動的特點1、傳動比大2、連續嚙合,傳動平穩3、具有自鎖性4、效率較低5、磨損大7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸1、模數m和壓力角α
中間平面(主平面):通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面。由于蝸輪是用與蝸桿形狀相仿的滾刀,按范成原理切制輪齒,所以在中間平面內,普通圓柱蝸桿傳動相當于齒輪與齒條的嚙合傳動。所以設計計算都以中間平面的參數和幾何關系為準,并沿用圓柱齒輪傳動的計算關系。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸1、模數m和壓力角α
7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸1、模數m和壓力角α
蝸輪軸線蝸桿軸線aa過蝸桿軸線作垂直于蝸輪軸線的平面a-a—蝸桿蝸輪傳動的中間平面。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸1、模數m和壓力角α
a—a中間平面中,蝸桿的齒形為直線(齒條),蝸輪的齒形為漸開線。其傳動相當于齒輪齒條傳動。漸開線直線齒γ17.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸1、模數m和壓力角α
正確嚙合條件由于中間平面即蝸桿的軸面、蝸輪的端面,故其正確嚙合條件為:
ma1=mt2=m,a1=t2。模數m的標準值見表7-12。壓力角的標準值為20°7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸2.傳動比i、蝸桿頭數z1和蝸輪齒數z2傳動比i
蝸桿傳動通常以蝸桿為主動件蝸桿頭數z1可根據傳動比和傳動效率要求來選定。z1=1,傳動比大,但效率較低。如要求提高效率,應增加蝸桿頭數。蝸桿頭數越多,加工越困難。因此蝸桿頭數常取1,2,4。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸2.傳動比i、蝸桿頭數z1和蝸輪齒數z2蝸輪齒數z2Z2=iZ1,一般取Z2=28-80。為避免根切,與單頭蝸桿嚙合的蝸輪,Z2應大于17;與雙頭蝸桿嚙合的蝸輪,Z2應大于27。對于動力傳動,Z2一般不大于80。蝸輪越大,蝸桿剛度越小,容易產生彎曲而影響正常嚙合。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸3.蝸桿直徑系數q和導程角γ切制蝸輪的滾刀,其分度圓直徑、模數和導程角等參數必須與相應的蝸桿相同。為了限制蝸輪滾刀的數目并便于滾刀的標準化,因此對每一標準模數規定了一定數量的蝸桿分度圓直徑d1。比值q=d1/m稱為蝸桿直徑系數或蝸桿特性系數。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸3.蝸桿直徑系數q和導程角γ蝸桿螺旋面與分度圓柱的交線是螺旋線。設γ為蝸桿分度圓柱上的螺旋線導程角,pa1為軸向齒距。通常γ=4~28°。γ大,效率高;γ小,效率低,但可自鎖。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸4.齒面間滑動速度s滑動速度的大小,對齒面的潤滑情況、齒面失效形式、發熱及傳動效率等均有很大的影響。7.15蝸桿傳動7.15.2蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸5.中心距a當蝸桿節圓與分度圓重合時稱為標準傳動,其中心距計算式為a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結構一、失效形式由于蝸桿材料為鋼材,強度較高,故失效總是出現在蝸輪輪齒上。蝸桿傳動效率低,相對滑動速度大,發熱量大,因此,在閉式蝸桿傳動中,主要失效形式是蝸輪齒面產生點蝕與膠合;在開式傳動和潤滑密封條件不好的閉式傳動中,主要失效形式是蝸輪輪齒磨損。7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結構二、選材對材料的要求:1)要有足夠的強度;2)有良好的減摩耐磨性能和抗膠合能力。常采用青銅作蝸輪的齒圈,與淬硬磨削的鋼制蝸桿相配。7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結構二、選材根據相對滑動速度vs選材:高速重載:蝸桿用合金鋼,淬火,磨削;蝸輪用錫青銅。低速重載:蝸桿用45,調質;蝸輪用鋁青銅。低速輕載:
蝸桿用碳鋼,不熱處理;甚至可用鑄鐵;蝸輪用鑄鐵。7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結構三、結構蝸桿絕大多數和軸制成一體,稱為蝸桿軸。7.15蝸桿傳動7.15.3蝸桿傳動的失效形式、材料和結構三、結構7.15蝸桿傳動7.15.4蝸桿傳動的受力分析7.15蝸桿傳動7.15.5蝸桿傳動的強度計算接觸強度校核公式:設計公式:
7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算一、蝸桿傳動的效率η=η1η2η3式中:η1——嚙合效率;η2——攪油效率,0.96-0.99;η3——軸承效率,0.99-0.995(滾),0.97-0.99(滑)。式中:γ
——蝸桿分度圓柱上的導程角;ρv——蝸桿與蝸輪之間的當量摩擦角。7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算二、蝸桿傳動的潤滑開式蝸桿傳動采用定期涂潤滑脂。閉式蝸桿傳動根據滑動速度的大小確定采用油浴潤滑或噴油潤滑。由于蝸桿傳動效率低,發熱量大,所以潤滑的目的除減摩外,還有冷卻作用,以保證正常的油溫和粘度。為了盡量避免膠合失效,常用帶有各種添加劑的高粘度潤滑油。一般蝸桿傳動可參照表7-19選擇潤滑油的粘度和潤滑方式。用油浴潤滑,常采用下置蝸桿,由蝸桿帶油潤滑,應使油面浸沒蝸桿的一個齒高左右。當蝸桿線速度v1>4m/s時,為減少攪油損失,常采用上置蝸桿,由蝸輪帶油潤滑,油面高度根據蝸輪線速度而定,但至少應浸沒蝸輪的兩個齒高。7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算三、蝸桿傳動的熱平衡計算如果散熱不良,則溫度過高可能破壞潤滑從而使蝸輪齒面產生膠合和磨損,因此對于連續工作的閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算。蝸桿傳動中摩擦損耗功率Pf=P(1-)kW,產生的熱量為:Q1=1000P(1-)7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算三、蝸桿傳動的熱平衡計算式中:αd—箱體散熱系數,根據箱體周圍通風條件,一般取αd
=8.15-17.45W/(m2K)。S
—散熱面積,m2。箱內油能濺到,而外表面又能被空氣冷卻的表面積;對于箱體上的散熱片,其散熱面積按50%計算。t0—達到平衡時,箱體內的油溫。ta
—周圍空氣溫度,常溫情況下取20℃。以自然冷卻方式,從箱體外壁散逸到周圍空氣中的熱量為:Q2=αdS(t0-ta)7.15蝸桿傳動7.15.6蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算三、蝸桿傳動的熱平衡計算若t
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