機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之蝸桿傳動(dòng)WormGear

1、機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)（）（零件）（零件） 第6章 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料選擇、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料選擇、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 蝸桿傳動(dòng)的受力蝸桿傳動(dòng)的受力 蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)的效率及熱平衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的效率及熱平衡計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)選擇蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)選擇 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 本章大綱本章大綱 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.1概述 變應(yīng)力作用下的 失效特征 蝸輪蝸桿形成蝸輪蝸桿形成蝸桿傳動(dòng)分類蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)：蝸桿傳動(dòng)：是用來傳遞空間兩是用來傳遞空間兩900交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 的

2、，由的，由蝸桿蝸桿和和蝸輪蝸輪組成。組成。 蝸輪蝸輪 蝸桿蝸桿 交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪 小齒輪的小齒輪的b1b1較大，形較大，形 像螺桿，像螺桿，稱為蝸桿稱為蝸桿 大齒輪大齒輪b2b2較小，較小，d2很很 大，大，b2較短，齒數(shù)較短，齒數(shù)z2 很多，類似一斜齒輪，很多，類似一斜齒輪， 稱為蝸輪稱為蝸輪。 為了改善嚙合狀況，將蝸輪分度圓柱面的直母線改為圓弧形，使為了改善嚙合狀況，將蝸輪分度圓柱面的直母線改為圓弧形，使 它部分地包住蝸桿它部分地包住蝸桿 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.1概述 變應(yīng)力作用下的 失效特征 蝸輪蝸桿形成蝸輪蝸桿形成蝸桿傳動(dòng)分類蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 蝸桿是一具有梯形

3、螺紋或接近梯形螺紋的螺桿，蝸桿傳動(dòng) 可以視為螺旋傳動(dòng)（其中蝸輪可以視為特殊的開式螺母）。 在通過蝸輪中間平面所截的蝸桿軸向平面內(nèi)可見，蝸桿傳 動(dòng)又可視為斜齒圓柱齒輪與齒條的嚙合傳動(dòng)。 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.1概述 蝸 桿 加 工 蝸 輪 加 工 變應(yīng)力作用下的 失效特征 蝸輪蝸桿形成蝸輪蝸桿形成蝸桿傳動(dòng)分類蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 為了保證蝸桿與蝸輪的正確嚙合為了保證蝸桿與蝸輪的正確嚙合 ，要用與蝸桿尺寸相同的，要用與蝸桿尺寸相同的 蝸桿滾刀來加工蝸輪。蝸桿滾刀來加工蝸輪。 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.1概述 1、按蝸桿形式分類、按蝸桿形式分類 圓柱蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿 錐蝸桿 同時(shí)相嚙合的齒

4、同時(shí)相嚙合的齒 對(duì)多，承載能力對(duì)多，承載能力 大，效率高；大，效率高； 但需要較高的制但需要較高的制 造和安裝精度造和安裝精度 同時(shí)接觸的齒的對(duì)同時(shí)接觸的齒的對(duì) 數(shù)多；重合度大，傳數(shù)多；重合度大，傳 動(dòng)平穩(wěn)動(dòng)平穩(wěn) 兩者離合方便兩者離合方便可可 兼作離合器使用兼作離合器使用 制作、安裝制作、安裝 容易；容易； 承載能力較承載能力較 低；低； 蝸輪蝸桿形成 蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)分類蝸桿傳動(dòng)分類 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) （1）阿基米德圓柱蝸桿（ZA） （2）漸開線圓柱蝸桿（ZI） 端面齒廓：端面齒廓：阿螺旋線阿螺旋線 齒面：齒面：阿螺旋面阿螺旋面 軸向齒廓：軸向齒廓

5、：直線直線 法向齒廓：法向齒廓：凸廓凸廓 加工工藝：加工工藝：車、斜插齒、車、斜插齒、 不易磨削、精度低不易磨削、精度低 端面齒廓：端面齒廓：漸開線漸開線 齒面：齒面：漸開線螺旋面漸開線螺旋面 軸向齒廓：軸向齒廓：凸廓凸廓 蝸桿基圓切面內(nèi)：蝸桿基圓切面內(nèi)：直線凸曲線直線凸曲線 加工工藝：加工工藝：車、滾銑、磨（單面車、滾銑、磨（單面 /單錐面砂輪）單錐面砂輪） 其他：其他：效率高效率高 6.1概述 蝸輪蝸桿形成 蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)分類蝸桿傳動(dòng)分類 按 蝸 桿 齒 廓 形 狀 以 及 形 成 原 理 不 同 分 為： 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) （3）法向直廓圓柱蝸桿（ZN） 端面齒廓：端面

6、齒廓：延伸漸開線延伸漸開線 齒面：齒面：延伸漸開面延伸漸開面 法向齒廓：法向齒廓：直廓直廓 軸向齒廓：軸向齒廓：微凹廓線微凹廓線 加工工藝：加工工藝：車、盤銑、指銑、車、盤銑、指銑、 直母線砂輪磨直母線砂輪磨 端面齒廓：端面齒廓：近似阿螺旋線近似阿螺旋線 齒面：齒面：凸廓凸廓 法向齒廓：法向齒廓：凸廓凸廓 軸向齒廓：軸向齒廓：凸廓凸廓 加工工藝：加工工藝：雙錐面盤銑、雙錐面砂輪雙錐面盤銑、雙錐面砂輪 其他：其他：齒形曲線復(fù)雜、設(shè)計(jì)困難齒形曲線復(fù)雜、設(shè)計(jì)困難 （4）錐面包絡(luò)圓柱蝸桿（ZK） 6.1概述 蝸輪蝸桿形成 蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)分類蝸桿傳動(dòng)分類 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) （5）圓弧圓

7、柱蝸桿（ZC） 端面齒廓：端面齒廓：阿基米德螺旋線阿基米德螺旋線 齒面：齒面：圓弧形凹面圓弧形凹面 軸向齒廓：軸向齒廓：圓弧圓弧凹廓凹廓 加工工藝：加工工藝：刃邊為凸圓弧形的刀具刃邊為凸圓弧形的刀具 其主要特點(diǎn)為：效率高，一般可達(dá)其主要特點(diǎn)為：效率高，一般可達(dá)90以上，承載能力高以上，承載能力高 ，一般可較普，一般可較普 通圓柱蝸桿傳動(dòng)高出通圓柱蝸桿傳動(dòng)高出50 一一150 %；體積??；質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)緊湊。這種；體積??；質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)緊湊。這種 傳動(dòng)已得到廣泛應(yīng)用傳動(dòng)已得到廣泛應(yīng)用 。 6.1概述 蝸輪蝸桿形成 蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 蝸桿傳動(dòng)分類蝸桿傳動(dòng)分類 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.1概述 蝸輪蝸

8、桿形成 變應(yīng)力作用下的 失效特征 蝸桿傳動(dòng)分類蝸蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)桿傳動(dòng)特點(diǎn) 在動(dòng)力傳動(dòng)中，在動(dòng)力傳動(dòng)中，i=5-80;在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu) 的傳動(dòng)中，的傳動(dòng)中， 可達(dá)可達(dá) 300；若只傳遞運(yùn)動(dòng)；若只傳遞運(yùn)動(dòng) ，可達(dá)，可達(dá) 1 000。結(jié)構(gòu)緊湊。結(jié)構(gòu)緊湊 逐入嚙合及逐出嚙合，嚙合齒對(duì)多逐入嚙合及逐出嚙合，嚙合齒對(duì)多 蝸桿為主動(dòng)件蝸桿為主動(dòng)件 當(dāng)傳動(dòng)可自鎖時(shí)當(dāng)傳動(dòng)可自鎖時(shí) ，效率僅為，效率僅為 0.4左右左右,蝸輪須采用減磨材料蝸輪須采用減磨材料 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 變應(yīng)力作用下的 失效特征 主要參數(shù)主要參數(shù)蝸桿傳動(dòng)變位幾何尺

9、寸計(jì)算 做通過蝸桿軸線并與渦輪軸線垂直的 平面，稱為中間平面（主平面）。相 當(dāng)于蝸桿的端面、蝸桿的軸面。在這 個(gè)平面內(nèi)即蝸輪的端面、蝸桿的軸面。 在這個(gè)平面內(nèi)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于 漸開線齒輪與直齒條的嚙合傳動(dòng)。因 此，渦輪傳動(dòng)的嚙合條件就是： 1 蝸桿軸面的模數(shù)和壓力角=蝸輪端面的模數(shù)和壓力角 2 蝸輪和蝸桿的旋向相同 設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)，均取中間平面的參數(shù)和尺寸為基準(zhǔn)，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 變應(yīng)力作用下的 失效特征 主要參數(shù)主要參數(shù)蝸桿傳動(dòng)變位幾何尺寸計(jì)算 1、模數(shù)、模數(shù)m和和壓力角（齒形角）壓力角（齒形角）a a mx1=mt

10、2=m, ax1= at2= a 2、導(dǎo)程角、導(dǎo)程角g g和蝸輪螺旋角和蝸輪螺旋角b b pa pz(導(dǎo)程)=z1pa g d1 蝸桿g 渦輪b;（旋向同）一般采用右旋; 自鎖 g=3.5o 一般g=1530o， g效率 圖11-17 tang=pz1/d1=z1px1/d1=z1mx1/d1=z1mx1/d1=z1/q q =d1 / mx1 )tan(/tan/ vdr WW = = = 蝸桿直徑系數(shù) 蝸桿軸向壓力角在分度機(jī)構(gòu)在分度機(jī)構(gòu) 或手動(dòng)機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu) 的傳動(dòng)中，可達(dá)的傳動(dòng)中，可達(dá) 300；若只傳遞運(yùn)動(dòng)；若只傳遞運(yùn)動(dòng) ， 可達(dá)可達(dá) 1 000。 從 從 u避免整數(shù)避免整數(shù)提高加工精度

11、提高加工精度 僅和齒數(shù)比的關(guān)系 分度圓直徑之和 （無變位） 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) a Da O2 a Da d1 (c) 蝸桿中心線 分度線 d1 d2=d2=mz2 節(jié)線 a P O2 Da 蝸桿中心線 Da (a) d1 d1 P O2 d2=d2=mz2 分度線(節(jié)線)分度線 d1=d1 節(jié)線 (b) 蝸桿中心線 P d2=d2=mz2 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 主要參數(shù) 幾何尺寸計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)變位蝸桿傳動(dòng)變位 變位的目的變位的目的：(1)配湊中心距 (2)改變傳動(dòng)比 變位方法：變位方法：蝸輪變位 1）湊中心距：）湊中心距： ，Z2不變，不變， ，傳動(dòng)比，傳動(dòng)

12、比i不變不變 aa 22 ZZ = 0.50.5x 0.5 (2)am qz= 22 0.5 (2)am qzx = 22 0.5 (2)am qzx = 已知已知a,m,q,計(jì)算變位系數(shù)計(jì)算變位系數(shù)x2? 22 0.5()xa mqz= 推薦：推薦： 變位后蝸輪的節(jié)圓仍與分度變位后蝸輪的節(jié)圓仍與分度 圓重合圓重合 ，而蝸桿在，而蝸桿在中間中間 平面上平面上的節(jié)線不再與其分度線重合的節(jié)線不再與其分度線重合 。 X0 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 主要參數(shù) 幾何尺寸計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)變位 2）湊傳動(dòng)比：，）湊傳動(dòng)比：， Z2改變改變 aa = 22 ZZ

13、 1 2 12 1 2 12 Z Z i Z Z i= = 0.5x = 22 0.5 (2)am qzx= 222 () 2xz z = 已知已知z2,z2計(jì)算變位系數(shù)計(jì)算變位系數(shù)x2? 結(jié)論：結(jié)論： d2 =d 2 =mz 2 分度線 d1 (d) a Da P 蝸桿中心線 節(jié)線 d1 O2 d1 節(jié)線 分度線 Da O2 d2=d2=mz2 (e) 蝸桿中心線 d1 a P 22 0.5 (2)am qzx= 2 0.5 ()am qz a = O2 a 分度線(節(jié)線) d1=d1 蝸桿中心線 P d2=d2=mz2 X0 Z2Z2 Z2Z2 整數(shù)倍整數(shù)倍 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 蝸

14、桿傳動(dòng)變位的特點(diǎn) ：為了保持刀具尺寸不變，不能改變蝸桿的 尺寸，因而只能對(duì)蝸輪進(jìn)行變位。 （1）蝸輪齒數(shù)不變，中心距： （2）中心距不變，則蝸輪齒數(shù)： )2( 2 )( 2 1 221 xzq m dda= 2 2 2 22 22 22 22 zz xxzz xzq m zq m a = = 則故 ）（）（因 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 變應(yīng)力作用下的 失效特征 主要參數(shù)主要參數(shù)蝸桿傳動(dòng)變位幾何尺寸計(jì)算 蝸輪傳動(dòng)的方向判別：右旋用右手，左旋用左手，四指表示蝸桿 （或渦輪）轉(zhuǎn)動(dòng)方向，大拇指的反向表示蝸輪（蝸桿）在嚙合點(diǎn) 的速度方向，從而確定其轉(zhuǎn)向。

15、 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 主要參數(shù) 變應(yīng)力作用下的 失效特征 蝸桿傳動(dòng)變位幾何尺寸計(jì)算幾何尺寸計(jì)算 m d q 1 = 1 dmq= 12 2dm qx = 1x pm= 11 tanz m dg= 12 tan(2)zqxg = 111 2 aa ddh= 20o x a= 20o n a= ZA Z, NIK a m=m cos n m g = 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 主要參數(shù) 變應(yīng)力作用下的 失效特征 蝸桿傳動(dòng)變位幾何尺寸計(jì)算幾何尺寸計(jì)算 外圓 直徑 齒頂圓 直徑 中圓直 徑 分度（節(jié)

16、） 圓直徑 齒根圓 直徑 齒頂圓直徑 節(jié)圓直徑 分度（中）圓直徑 齒根圓直徑 嚙合點(diǎn) 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 主要參數(shù) 變應(yīng)力作用下的 失效特征 蝸桿傳動(dòng)變位幾何尺寸計(jì)算幾何尺寸計(jì)算 222 ddmz= 222 2 ff ddh= 21 2 m dad= 2 bg= 2m bg= 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算 主要參數(shù) 變應(yīng)力作用下的 失效特征 蝸桿傳動(dòng)變位幾何尺寸計(jì)算幾何尺寸計(jì)算 2 0.5 ()am qz= 22 2 0.5 (2)am qzx ax m = = 12 21 nZ i nZ =

17、 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.3蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度、效率、自鎖和潤(rùn)滑 V2蝸輪節(jié)點(diǎn)圓周速度 1 111 cos100060cos V ndV V S = g g 蝸桿蝸輪齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度Vs 1、易發(fā)生齒面磨損和膠合 2、如潤(rùn)滑條件良好 , 有助于 形成潤(rùn)滑油膜，減少摩擦、 磨損，提高傳動(dòng)效率 d1 d2 2 1 P v2 v2 vs v1 g 變應(yīng)力作用下的 失效特征 滑動(dòng)速度滑動(dòng)速度效率與自鎖潤(rùn)滑 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.3蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度、效率、自鎖和潤(rùn)滑 321 = 由嚙合摩擦損耗所決定的效率 軸承的效率，滾動(dòng)取0

18、.99，滑動(dòng)取0.980.99 1 蝸桿或蝸輪攪油引起的效率 ,取0.950.99 2 滑動(dòng)速度滑動(dòng)速度 潤(rùn)滑 效率與自鎖 3 3e /()tgtggg= 當(dāng)量摩擦角 查表16-6 ，與材料組合，齒面 硬度和滑動(dòng)速度有關(guān)； e 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) Ft2 Ft1Ff vs Ft1主動(dòng)力 Ft2有效輸出力 Ff摩擦阻力 g g N 蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng) 蝸桿主動(dòng)蝸桿主動(dòng)蝸輪從動(dòng)時(shí)的效率計(jì)算蝸輪從動(dòng)時(shí)的效率計(jì)算 11 3 22ee 1 ()() t t PF ltg tg PFltgtg g g gg = 出 入 1 1t PF l= 入2 2t PF l= 出 Ft1 Ft2 R21 +

19、第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 蝸桿從動(dòng)蝸桿從動(dòng)蝸輪主動(dòng)時(shí)的效率計(jì)算蝸輪主動(dòng)時(shí)的效率計(jì)算 2e2 3e 11 ()1 () t t PFtgl tg PFltgtg g g gg = 出 入 2 2t PF l= 入 1 1t PF l= 出 蝸輪主動(dòng)、蝸桿從動(dòng) Ff摩擦阻力 Ft1有效輸出力 Ft2主動(dòng)力 vs Ff Ft1 Ft2 g g N Ft1 Ft2 R21 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.3蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度、效率、自鎖和潤(rùn)滑 滑動(dòng)速度滑動(dòng)速度 潤(rùn)滑 效率與自鎖 e g自鎖條件：自鎖條件： 3 /(2 )0.5tgtggg 效率預(yù)估（也可以查表）：設(shè)計(jì)時(shí)，需要預(yù)估效率預(yù)估（也可以查表

20、）：設(shè)計(jì)時(shí)，需要預(yù)估 (100/2)%i= 嚙合效率 查表：查表：蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)蝸桿頭數(shù)估取 Z1 1(自鎖)， 1（非自鎖）， 2， 4， 6 效率 0.4， 0.7， 0.8， 0.9， 0.95 方一： 方二： 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.3蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度、效率、自鎖和潤(rùn)滑 滑動(dòng)速度滑動(dòng)速度 變應(yīng)力作用下的 失效特征 效率與自鎖潤(rùn)滑 目的：目的：1）提高效率；）提高效率； 2）降低溫升，減少接觸壓力、減少磨損和防膠合）降低溫升，減少接觸壓力、減少磨損和防膠合 1、根據(jù)滑動(dòng)速度選取潤(rùn)滑油黏性和牌號(hào)表16-9 蝸桿下置式傳動(dòng)直接選取。如上置，則黏性提高30- 50%。 2、給

21、油方法 3、潤(rùn)滑油量 蝸桿上置時(shí)浸油深度 2 3 1 a d 1）油浴潤(rùn)滑；（考慮油量） 2）壓力噴油潤(rùn)滑 （考慮壓力）1.52.5bar 蝸桿下置時(shí)浸油深度 1 h 壓力噴油潤(rùn)滑的噴油量根據(jù)中心距估計(jì)， 壓力1.5-2.5bar （參見書中表格） （1個(gè)齒高） 潤(rùn) 滑 三 個(gè) 方 面： 潤(rùn) 滑 油 黏 度、 供 油 方 式、 以 及 油 量 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 蝸桿下置式傳動(dòng)直接選取。如上置，則黏性提高30-50%。 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.4受力分析、失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則 變應(yīng)力作用下的 失效特征 受力分析受力分析失效形式計(jì)算準(zhǔn)則 蝸桿上的力分量：蝸桿上的力分量： 法向力Fn

22、1：軸向力Fa1+徑向力Fr1 +圓周力Ft1 摩擦力Fm1 t1a211 a1t222 2 2 FFT d FFTd = = = = 蝸輪上的力分量蝸輪上的力分量： 法向力Fn2：軸向力Fa2 +徑向力 Fr2 +圓周力Ft2 摩擦力Fm2 r1r22 n1n2t2 tan (cos cos) t n FFF FFF a ga = = Fm=0 Ft2 Fr2 Fa2 Ft1 Fr1 Fa1 左、右手定則 （桿主動(dòng)） Fa1方向： T2=T1i3 受力方式與斜 齒圓柱齒輪傳 遞方式相似 a 端面壓 力角 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 根據(jù)蝸輪判斷蝸桿的轉(zhuǎn)向即可判斷速度方向 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第

23、二 項(xiàng) 力的方向力的方向 蝸桿傳動(dòng)的受力蝸桿傳動(dòng)的受力 Fa1 Ft2 Fr2 Fr2 Ft1 Fa2 一對(duì)嚙合的蝸桿與蝸輪旋向相同一對(duì)嚙合的蝸桿與蝸輪旋向相同 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.4受力分析、失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則 變應(yīng)力作用下的 失效特征 受力分析受力分析失效形式計(jì)算準(zhǔn)則 計(jì)算載荷：計(jì)算載荷： K=KAKVKb 載荷系數(shù) ； KA-工況系數(shù)（使用系數(shù)），同齒輪傳動(dòng),查表1614 KV-動(dòng)載系數(shù)，比齒輪傳動(dòng)小，渦輪vs3m/s時(shí)，KV1， 否則KV1.11.3 Kb齒向載荷分布系數(shù)。載荷平穩(wěn)時(shí)=1；載荷不平穩(wěn)時(shí) 1.31.6。 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.4受力分析、失效形式與計(jì)

24、算準(zhǔn)則 受力分析 計(jì)算準(zhǔn)則 失效形式失效形式 相對(duì)滑動(dòng)速 度大、摩擦 磨損嚴(yán)重， 所以主要失主要失 效形式時(shí)齒效形式時(shí)齒 面面磨損和齒磨損和齒 面膠合面膠合； 閉式主要失效 開式主要失效 材料：強(qiáng)度大，具有良好的磨合與耐磨性 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.4受力分析、失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則 受力分析 變應(yīng)力作用下的 失效特征 失效形式計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則 計(jì)算準(zhǔn)則：計(jì)算準(zhǔn)則： n齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算代替齒面膠合強(qiáng)度設(shè)計(jì)； n齒根彎曲強(qiáng)度代替齒面磨損強(qiáng)度校核； n熱平衡計(jì)算 n 開式蝸桿傳動(dòng)，只計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度，無需接觸強(qiáng)度和 熱平衡計(jì)算； n一般地，接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度均針對(duì)蝸輪計(jì)算； n蝸桿軸剛性和強(qiáng)度

25、計(jì)算。 閉 式 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.5材料、許用應(yīng)力和制造精度 蝸桿 高速重載高速重載 低速中載低速中載 中碳鋼中碳鋼+ +調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 低碳合金鋼低碳合金鋼+ +滲碳淬火滲碳淬火 中碳鋼或中碳合金鋼中碳鋼或中碳合金鋼+ +表面淬火表面淬火 蝸輪 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 抗彎強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.5材料、許用應(yīng)力和制造精度 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) ZE 為材料彈性系數(shù)； 22 12 12 1 11 E v EE Z v = n HE F Z L = L接觸線長(zhǎng)度 計(jì)算法向力 為綜合曲率半徑。 2 HEH 22 12 3.1c

26、os KT Z d d g= 6.6圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 變應(yīng)力作用下的 失效特征 接觸疲勞強(qiáng)度接觸疲勞強(qiáng)度彎曲疲勞強(qiáng)度剛度計(jì)算 散熱計(jì)算 接觸疲勞強(qiáng)度校核公式接觸疲勞強(qiáng)度校核公式：（中間平面相當(dāng)于齒輪：（中間平面相當(dāng)于齒輪+齒條）齒條） 因蝸桿傳動(dòng)失效常發(fā)生在蝸輪，所以強(qiáng)度計(jì)算只針對(duì)蝸輪只針對(duì)蝸輪； X-接觸長(zhǎng)度變化系數(shù)； 端面重合度; b渦輪分度圓嚙合弧線長(zhǎng)度 122 1112cos sin20ttd g = 第一 項(xiàng)第二 項(xiàng) 第二 項(xiàng) 6.6圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 變應(yīng)力作用下的 失效特征 接觸疲勞強(qiáng)度接觸疲勞強(qiáng)度彎曲疲勞強(qiáng)度剛度計(jì)算 散熱計(jì)算 2 HEH 22 12 3.1cos KT Z d d g= E 22 12 12 1 11 Z EE mm = 其中，K為載荷系數(shù)，ZE為材料彈性系數(shù) 接觸疲勞強(qiáng)度校核公式接觸疲勞強(qiáng)度校核公式： （根據(jù)蝸桿和蝸輪材料查P529 line21-25） 接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 2 2 E 12 2H 2 9.6cos Z m dKT z g