蝸桿傳動設(shè)計

1、第第六六章章 蝸桿傳動蝸桿傳動設(shè)計設(shè)計教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求重點與難點分析重點與難點分析自測試題自測試題教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求2. 熟練掌握蝸桿傳動的正確嚙合條件熟練掌握蝸桿傳動的正確嚙合條件。 1. 熟練掌握蝸桿傳動的特點、類型和應(yīng)用場合。熟練掌握蝸桿傳動的特點、類型和應(yīng)用場合。3. 熟練掌握蝸桿傳動的幾何參數(shù)計算及主要參數(shù)的合熟練掌握蝸桿傳動的幾何參數(shù)計算及主要參數(shù)的合 理選擇。理選擇。4. 熟練掌握蝸桿傳動的受力分析及蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷。熟練掌握蝸桿傳動的受力分析及蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷。5. 學(xué)會蝸桿傳動的失效形式及強度計算特點。學(xué)會蝸桿傳動的失效形式及強度計算特點。6. 了解蝸桿傳動的熱平衡

2、原理和計算方法。了解蝸桿傳動的熱平衡原理和計算方法。7. 了解蝸桿傳動的類型變位、效率及潤滑等。了解蝸桿傳動的類型變位、效率及潤滑等。重點與難點分析重點與難點分析 本章的重點本章的重點是：是：蝸桿傳動的特點、類型、功用及其設(shè)蝸桿傳動的特點、類型、功用及其設(shè)計計算。計計算。本章的難點本章的難點是：是：蝸桿傳動的嚙合原理、受力分蝸桿傳動的嚙合原理、受力分析、計算準則及參數(shù)選擇析、計算準則及參數(shù)選擇。1. 蝸桿傳動的類型和特點蝸桿傳動的類型和特點 按蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動可分為圓柱蝸桿傳按蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動可分為圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動。圓柱蝸桿傳動又可動、環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿

3、傳動。圓柱蝸桿傳動又可分為普通圓柱蝸桿傳動和圓弧齒圓柱蝸桿傳動。在普分為普通圓柱蝸桿傳動和圓弧齒圓柱蝸桿傳動。在普通圓柱蝸桿傳動中，又有多種型式，其中，阿基米德通圓柱蝸桿傳動中，又有多種型式，其中，阿基米德蝸桿傳動制造簡單，在機械傳動中應(yīng)用廣泛，而且，蝸桿傳動制造簡單，在機械傳動中應(yīng)用廣泛，而且，也是認識其他類型蝸桿傳動的基礎(chǔ)。也是認識其他類型蝸桿傳動的基礎(chǔ)。 蝸桿傳動是用來傳遞空間兩交錯軸間的運動和蝸桿傳動是用來傳遞空間兩交錯軸間的運動和動力。其特點是傳動比大、工作平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)動力。其特點是傳動比大、工作平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)構(gòu)緊湊、可以實現(xiàn)自鎖等優(yōu)點。它的主要缺點是蝸構(gòu)緊湊、可以實現(xiàn)自鎖等優(yōu)

4、點。它的主要缺點是蝸桿齒與蝸輪齒相對滑動速度大、發(fā)熱大和磨損嚴重、桿齒與蝸輪齒相對滑動速度大、發(fā)熱大和磨損嚴重、傳動效率低。傳動效率低。 由于蝸桿螺旋部分的強度總是高于蝸輪輪齒的強由于蝸桿螺旋部分的強度總是高于蝸輪輪齒的強度，失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上，又因蝸桿傳動在齒度，失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上，又因蝸桿傳動在齒面間有較大的相對滑動，發(fā)熱量大，所以其主要失效面間有較大的相對滑動，發(fā)熱量大，所以其主要失效形式有膠合、點蝕、磨損和輪齒斷裂等。其中，閉式形式有膠合、點蝕、磨損和輪齒斷裂等。其中，閉式傳動容易產(chǎn)生齒面膠合，開式傳動容易產(chǎn)生齒面磨損。傳動容易產(chǎn)生齒面膠合，開式傳動容易產(chǎn)生齒面磨損。2.

5、蝸桿傳動的失效形式蝸桿傳動的失效形式 蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪傳動大體蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪傳動大體相同，但應(yīng)注意到蝸桿軸線與蝸輪軸線在空間成相同，但應(yīng)注意到蝸桿軸線與蝸輪軸線在空間成90交錯配置，齒面上作用的法向力交錯配置，齒面上作用的法向力F Fn n為一空間力，為一空間力，它同樣可以分解為三個互相垂直的分力，即圓周它同樣可以分解為三個互相垂直的分力，即圓周力力F Ft、徑向力徑向力F Fr r和軸向力和軸向力F Fa a。蝸桿和蝸輪所受三個蝸桿和蝸輪所受三個分力的方向可按如下方法判定：分力的方向可按如下方法判定：3. 蝸桿傳動的受力分析蝸桿傳動的受力分析(1) 蝸桿上的

6、圓周力起阻力作用，與回轉(zhuǎn)方向相蝸桿上的圓周力起阻力作用，與回轉(zhuǎn)方向相反；蝸輪上的圓周力起驅(qū)動力的作用，與回轉(zhuǎn)方反；蝸輪上的圓周力起驅(qū)動力的作用，與回轉(zhuǎn)方向相同。向相同。 由于材料和結(jié)構(gòu)等因素，蝸桿輪齒的強度遠由于材料和結(jié)構(gòu)等因素，蝸桿輪齒的強度遠比蝸輪輪齒的強度高，因此，輪齒的失效都出現(xiàn)比蝸輪輪齒的強度高，因此，輪齒的失效都出現(xiàn)在蝸輪上，在強度計算中只計算蝸輪的輪齒。有在蝸輪上，在強度計算中只計算蝸輪的輪齒。有關(guān)膠合與磨損的計算，目前還缺乏可靠的方法與關(guān)膠合與磨損的計算，目前還缺乏可靠的方法與數(shù)據(jù)，故仍按齒輪的方法進行計算，在公式與許數(shù)據(jù)，故仍按齒輪的方法進行計算，在公式與許4. 蝸桿傳動的強

7、度計算蝸桿傳動的強度計算(2) 蝸桿和蝸輪上的徑向力分別指向各自的輪心。蝸桿和蝸輪上的徑向力分別指向各自的輪心。(3) 蝸桿上的軸向力按蝸桿上的軸向力按“左、右手定則左、右手定則”來判定，來判定，蝸輪上的軸向力與蝸桿上的圓周力方向相反。蝸輪上的軸向力與蝸桿上的圓周力方向相反。 閉式蝸桿傳動的總效率由嚙合效率、軸承效率和閉式蝸桿傳動的總效率由嚙合效率、軸承效率和攪油效率三部分組成，其中主要是嚙合效率。當蝸桿攪油效率三部分組成，其中主要是嚙合效率。當蝸桿傳動具有自鎖性時，蝸桿傳動總效率傳動具有自鎖性時，蝸桿傳動總效率 0.5。要提要提高蝸桿傳動效率，應(yīng)增大導(dǎo)程角或采用多頭蝸桿。高蝸桿傳動效率，應(yīng)增

8、大導(dǎo)程角或采用多頭蝸桿。5. 蝸桿傳動的效率及熱平衡計算蝸桿傳動的效率及熱平衡計算用應(yīng)力中適當考慮膠合與磨損的影響。在多數(shù)情況用應(yīng)力中適當考慮膠合與磨損的影響。在多數(shù)情況下，蝸輪輪齒彎曲強度所限定的承載能力大都超過下，蝸輪輪齒彎曲強度所限定的承載能力大都超過齒面接觸強度所限定的承載能力，因此，只需按照齒面接觸強度所限定的承載能力，因此，只需按照齒面接觸疲勞強度計算即可。齒面接觸疲勞強度計算即可。(1) 增加散熱面積，在箱體外增加散熱片；增加散熱面積，在箱體外增加散熱片；(2) 在蝸桿的端部安裝風(fēng)扇，加速空氣流通，提高在蝸桿的端部安裝風(fēng)扇，加速空氣流通，提高散熱效率；散熱效率；(3) 在箱體油池

9、中裝置蛇形冷卻水管，或采用壓力在箱體油池中裝置蛇形冷卻水管，或采用壓力噴油循環(huán)潤滑。噴油循環(huán)潤滑。 由于蝸桿傳動滑動速度大，發(fā)熱量大，若不及由于蝸桿傳動滑動速度大，發(fā)熱量大，若不及時散熱，將會使箱體內(nèi)工作溫度急劇升高，潤滑油時散熱，將會使箱體內(nèi)工作溫度急劇升高，潤滑油粘度降低，從而加劇磨損，甚至導(dǎo)致膠合失效。因粘度降低，從而加劇磨損，甚至導(dǎo)致膠合失效。因此，為防止油溫過高，對閉式蝸桿傳動應(yīng)進行熱平此，為防止油溫過高，對閉式蝸桿傳動應(yīng)進行熱平衡計算，以保證油溫處于規(guī)定范圍內(nèi)。若油溫超過衡計算，以保證油溫處于規(guī)定范圍內(nèi)。若油溫超過60 70oC ，則應(yīng)采取下列方法，以提高散熱能力：則應(yīng)采取下列方法

10、，以提高散熱能力：自自 測測 試試 題題 一、一、 判斷題（正確：判斷題（正確：T，錯誤：，錯誤：F）1. 蝸桿傳動與齒輪傳動相比，蝸桿傳動的傳動比較大，而蝸桿傳動與齒輪傳動相比，蝸桿傳動的傳動比較大，而且傳動平穩(wěn)性也高些。且傳動平穩(wěn)性也高些。2. 由于蝸輪和蝸桿之間的相對滑動較大，更容易產(chǎn)生膠合和由于蝸輪和蝸桿之間的相對滑動較大，更容易產(chǎn)生膠合和磨粒磨損。磨粒磨損。3. 蝸桿傳動的最大優(yōu)點是傳動比大，且效率高。蝸桿傳動的最大優(yōu)點是傳動比大，且效率高。4. 阿基米德圓柱蝸桿的法面模數(shù)應(yīng)符合標準模數(shù)值。阿基米德圓柱蝸桿的法面模數(shù)應(yīng)符合標準模數(shù)值。5. 減速用的蝸桿傳動，其傳動比的計算公式是減速用

11、的蝸桿傳動，其傳動比的計算公式是 。6. 在蝸桿傳動中，當其它條件相同時，若增加蝸桿的頭數(shù)，在蝸桿傳動中，當其它條件相同時，若增加蝸桿的頭數(shù)，則傳動效率將提高。則傳動效率將提高。 答答 案案7. 蝸輪用無錫青銅或鑄鐵制造時，蝸輪的主要損壞形式是蝸輪用無錫青銅或鑄鐵制造時，蝸輪的主要損壞形式是膠合。膠合。10. 在增速蝸桿傳動中，必須使蝸桿的導(dǎo)程角大于當量摩擦在增速蝸桿傳動中，必須使蝸桿的導(dǎo)程角大于當量摩擦角。角。8. 減速蝸桿傳動不會發(fā)生自鎖。減速蝸桿傳動不會發(fā)生自鎖。9. 一般條件下，蝸輪的齒數(shù)不宜大于一般條件下，蝸輪的齒數(shù)不宜大于80， 這主要是從保證這主要是從保證蝸桿剛度考慮。蝸桿剛度考

12、慮。二、填空題二、填空題1. 當兩軸線當兩軸線 時，可采用蝸桿傳動。時，可采用蝸桿傳動。2. 在蝸桿傳動中，通常在蝸桿傳動中，通常 為主動件。為主動件。 答答 案案3. 在蝸桿傳動中，蝸桿頭數(shù)越少，則傳動效率越在蝸桿傳動中，蝸桿頭數(shù)越少，則傳動效率越 ，自鎖性越自鎖性越 。4. 起吊重物用的手動蝸桿傳動裝置，應(yīng)使該傳動具有起吊重物用的手動蝸桿傳動裝置，應(yīng)使該傳動具有 。5. 在蝸桿傳動中，當需要自鎖時，應(yīng)使蝸桿導(dǎo)程角在蝸桿傳動中，當需要自鎖時，應(yīng)使蝸桿導(dǎo)程角 當當量摩擦角。量摩擦角。 6. 為了減少蝸輪滾刀的型號，有利于刀具標準化，規(guī)定為了減少蝸輪滾刀的型號，有利于刀具標準化，規(guī)定 為標準值。

13、為標準值。7. 潤滑密封良好的閉式蝸桿傳動中，輪齒承載能力的計算主潤滑密封良好的閉式蝸桿傳動中，輪齒承載能力的計算主要是針對要是針對 來進行的。來進行的。8. 限制蝸桿的直徑系數(shù)限制蝸桿的直徑系數(shù) q q 是為了是為了 。9. 蝸桿傳動中，由于蝸桿傳動中，由于 ，需要進行，需要進行 計計算。若不能滿足要求，可采取算。若不能滿足要求，可采取 、 、 。10. 蝸桿傳動熱平衡計算需滿足的條件為蝸桿傳動熱平衡計算需滿足的條件為 。三、三、 選擇題選擇題1. 在在 種情況下，可采用蝸桿傳動。種情況下，可采用蝸桿傳動。A. 軸線是平行的軸線是平行的 B. 相交成某種角度相交成某種角度C. 相交成直角相交

14、成直角 D. 成直角交錯成直角交錯2. 起吊重物用的手動蝸桿傳動裝置，應(yīng)用起吊重物用的手動蝸桿傳動裝置，應(yīng)用 蝸桿。蝸桿。A.單頭小導(dǎo)程角單頭小導(dǎo)程角 B. 單頭大導(dǎo)程角單頭大導(dǎo)程角C. 多頭小導(dǎo)程角多頭小導(dǎo)程角 D. 多頭大導(dǎo)程角多頭大導(dǎo)程角 答答 案案3. 在蝸桿傳動中，應(yīng)用比較廣泛的是在蝸桿傳動中，應(yīng)用比較廣泛的是 。 A. 圓柱蝸桿圓柱蝸桿 B.環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿 C. 其他蝸桿其他蝸桿 D. 以上答案都不對以上答案都不對4. 計算蝸桿傳動的傳動比時，公式計算蝸桿傳動的傳動比時，公式 是錯誤的。是錯誤的。 5. 為了減少蝸輪滾刀型號，有利于刀具標準化，規(guī)定為了減少蝸輪滾刀型號，有利于刀具

15、標準化，規(guī)定 為為標準值。標準值。 A.蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù) B. 蝸輪分度圓直徑蝸輪分度圓直徑 C. 蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù) D. 蝸桿分度圓直徑蝸桿分度圓直徑A.A.B.B.C.C.D.D. 答答 案案6. 對蝸桿傳動的受力分析，下面的公式中對蝸桿傳動的受力分析，下面的公式中 有錯誤。有錯誤。7. 蝸桿傳動中，輪齒承載能力的計算主要針對蝸桿傳動中，輪齒承載能力的計算主要針對 來來進行的。進行的。 A. 蝸桿齒面接觸強度和蝸輪齒根抗彎強度蝸桿齒面接觸強度和蝸輪齒根抗彎強度 B. 蝸輪齒面接觸強度和齒根抗彎強度蝸輪齒面接觸強度和齒根抗彎強度 C. 蝸桿齒面接觸強度和齒根抗彎強度蝸桿齒面接觸強度和齒根抗彎強度A.A.B B.C.C.D.D. 答答 案案10. 蝸桿傳動較為理想的材料組合是蝸桿傳動較為理想的材料組合是 。 A. 鋼與鑄鐵鋼與鑄鐵 B. 鋼與青銅鋼與青銅 C. 鋼與鋁合金鋼與鋁合金 D. 鋼與鋼鋼與鋼8. 與齒輪傳動相比，與齒輪傳動相比， 不能作為蝸桿傳動的優(yōu)點。不能作為蝸桿傳動的優(yōu)點。 A. 傳動平穩(wěn)噪聲小傳動平穩(wěn)噪聲小 B. 傳動比可以很大傳動比可以很大 C.