9.1蜗杆传动机构概述9.2圆柱蜗杆传动机构的基本参数和尺寸9.3蜗杆传动的设计第九章蜗杆传动机构一、特点3、传动比大，准确恒定，一般i=5~802、重合度大，传动平稳，噪声低（连续啮合）6、齿面间滑动速度大，发热磨损大（需热平衡计算）5、可实现自锁（效率低于40%=0.75～0.827、技术数据:=4000r/min;=700kNm1、传递空间交错轴间运动与动力常用9.1蜗杆传动机构概述9.1蜗杆传动机构概述9.1蜗杆传动机构概述二、类型、圆环面蜗杆阿基米德蜗杆（ZA渐开线蜗杆（ZI延伸渐开线蜗杆（ZN锥面包络圆柱蜗杆（ZK9.1蜗杆传动机构概述阿基米德蜗杆（ZAx1=20直齿条齿廓）特点：加工方便，应用广，不能磨削，精度低加工：直刃车刀，切削刃过轴线蜗杆传动机构概述渐开线蜗杆（ZI加工：两把梯形直刃刀加工，切削刃面与蜗杆基圆柱相切齿形：轴垂面：渐开线，轴剖面：凸齿廓基圆柱切面:直齿廓特点：可滚切、磨削，制造精度高9.1蜗杆传动机构概述延伸渐开线蜗杆（ZN加工：直刃车刀切削刃面在蜗杆螺旋线法面内齿形：蜗杆：轴垂面：延伸渐开线，轴剖面：凸齿廓特点：可车、指状铣刀、盘铣刀加工，磨削困难9.1蜗杆传动机构概述锥面包络圆柱蜗杆蜗杆ZK加工：直刃铣刀或砂轮在蜗杆螺旋线齿间法面内齿形：蜗杆：轴垂面：近似阿基米德螺线轴剖面：凸齿廓特点：不能车，可铣、可磨获得高精度，应用广泛9.1蜗杆传动机构概述圆弧圆柱蜗杆加工：凸圆弧车刀车削加工齿形：蜗杆轴剖面：凹圆弧蜗轮端面齿廓：凸圆弧特点：高承载(普蜗50%)、高效90%、应用广泛9.1蜗杆传动机构概述、圆环面蜗杆9.1蜗杆传动机构概述一、主要参数与选择1、模数m和齿形角a（1）中间平面：过蜗杆轴线、垂直蜗轮轴线）啮合关系：齿条、齿轮啮合costantan(3)基准蜗杆齿形角：阿基米德蜗杆（ZA）：延伸渐开线法面与轴面齿形角的关系：中间平面9.2圆柱蜗杆传动机构的基本参数和尺寸2、蜗杆的分度圆直径d分析：蜗轮滚刀的形状、尺寸和与之啮合的蜗杆尺寸基本相同，为了限制滚刀的数目，标准规定对应每一模数,仅有有限数目的标准蜗杆分度圆直径d9.2圆柱蜗杆传动机构的基本参数和尺寸3、蜗杆的头数z—按传动比与效率要求选定选取原则：大，效率越高，加工困难。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。9.2圆柱蜗杆传动机构的基本参数和尺寸4、主要尺寸tanmz蜗轮蜗杆9.2圆柱蜗杆传动机构的基本参数和尺寸一、失效形式与设计准则1、蜗杆刚度不足：蜗杆齿强度高，只计算轴强度、刚度2、蜗轮胶合、点蚀、磨损（条件性设计）闭式传动：按接触强度设计（降低许用应力考虑磨损、胶合）校核弯曲强度开式传动：按弯曲强度设计3、系统过热：热平衡计算9.3蜗杆传动的设计二、常用材料要求：强度足够，良好的减摩性、耐磨性、抗胶合能力蜗轮材料：锡青铜:(ZCuSn10Pb1等)，耐磨好，价格高，用于V铁：耐磨差，强度低，价格低，有自锁要求传动蜗杆材料：高速重载—合金钢渗碳淬火(15Cr，20Cr，20CrMnTi)、硬度58~62HRC表面淬火(45，40Cr，40CrNi)、硬度45~50HRC一般低速中载—碳钢(40，45)调质，硬度200~300HBS9.3蜗杆传动的设计三、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差。9.3蜗杆传动的设计四、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螺栓联接式蜗轮9.3蜗杆传动的设计五、轮齿受力分析a2t2a1t2r2r1tancoscoscoscosn1t2n1a11、大小与相互关系9.3蜗杆传动的设计判定：左右手定则、蜗杆轴向力a1向力关系主动轮旋向、转向与轴主动轮左右手定则同向9.3蜗杆传动的设计六、蜗轮齿面接触强度计算基于赫兹公式，钢制蜗杆与青铜蜗轮或铸铁蜗轮配对时，蜗轮齿面接触强度的校核公式为9.3蜗杆传动的设计K——载荷系数，用于考虑工作情况、载荷集中和动载荷的影响，查表9-4；]——蜗轮材料的许用接触应力，单位为MPa。由设计公式计算求得的m9.3蜗杆传动的设计cos53cos53七、蜗轮齿根弯曲强度计算校核公式和设计公式如下—蜗轮齿形系数，按当量齿数及蜗轮变位系数查图9-9；—蜗轮许用弯曲应力，MPa，查表9-89.3蜗杆传动的设计EI八、蜗杆的刚度计算圆周力Ft1和径向力Fr1引起的的挠度分别为合成总挠度为式中：E——蜗杆材料的弹性模量，MPa。钢制蜗杆E=2.0610MPa；l——蜗杆支点跨距，mm，初步计算时可取l=0.9d/1000。I——蜗杆危险截面的惯性矩9.3蜗杆传动的设计9.3蜗杆传动的设计九、蜗杆传动的效率闭式蜗杆传动的总效率η包括三部分：轮齿啮合效可近似按螺旋副效率计算，即tan(tan蜗杆传动计算初期，估计传动总效率时，可参照表9-9选取。十、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要进行热平衡计9.3蜗杆传动的设计——蜗杆传递功率，单位为kW;，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]——温差允许值，一般为60~70。并应使油温小于90增加散热面积合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片。9.3蜗杆传动的设计十一、蜗杆传动散热措施9.3蜗杆传动的设计传动箱内装循环冷却管路传动箱外装循环冷却器9.3蜗杆传动的设计普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡2十二、蜗杆传动的润滑润滑的主要目的在于减摩与散热。润滑油润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。润滑油粘度及给油方式一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控制一定的油压。9.3蜗杆传动的设计普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡2润滑油量润滑油量的选择既要考虑充分的润滑，又不致产生过大的搅油损耗。对于下置蜗杆或侧置蜗杆传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；当蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的1/3。9.3蜗杆传动的设计普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡29.3蜗杆传动的设计例【9-1】设计一由电动机驱动的单级圆柱蜗杆减速器中的蜗杆传动。电动机功率P1=4KW,转速n1=960r/min，传动比 i=15.5，载荷平稳，单向回转。散热面积A=0.9 m2 解：1.选择材料并确定其许用应力蜗杆用45钢，表面淬火45～50HRC；蜗轮用铸锡青铜 ZCuSn10P1，砂模铸造。 查表9-6得[σ H]=200MPa； 查表9-8得[σ F]=50 MPa。 2.选择蜗杆头数z1，确定蜗轮齿数z2，估计传动效率 由i=15.5查表9-2，取z1=2，则z2=iz1=15.52=31；由z1=2查表9-9，估计η =0.8。 3.确定蜗轮转矩T2 普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡2 9.3 蜗杆传动的设计 mm 493417mm 1055 1055 mm3583 31 200 155 25 查表9-4，取K=1.1；查表9-5，取Z =155.0。5.按齿面接触强度计算 普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡2 9.3 蜗杆传动的设计 mm 164 3110 1110 333099 31cos MPa50 MPa
