蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)

1、第第6 6章章 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)第第1 1節(jié)節(jié) 蝸桿傳動(dòng)的概述蝸桿傳動(dòng)的概述2 2 蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型1 1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用及應(yīng)用 1. 傳動(dòng)比大傳動(dòng)比大:一般一般 i=580，最大可達(dá)，最大可達(dá)300，結(jié)構(gòu)緊湊。，結(jié)構(gòu)緊湊。 2. 傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小:由于蝸桿上的輪齒是連續(xù)的由于蝸桿上的輪齒是連續(xù)的螺旋齒，同時(shí)嚙合齒多，螺旋齒，同時(shí)嚙合齒多，Z230時(shí)，始終有兩對(duì)以時(shí)，始終有兩對(duì)以上嚙合，故動(dòng)載荷小傳動(dòng)平穩(wěn)。上嚙合，故動(dòng)載荷小傳動(dòng)平穩(wěn)。 3. 自鎖蝸桿的自鎖蝸桿的導(dǎo)程角導(dǎo)程角 v ,實(shí)現(xiàn)自鎖。實(shí)現(xiàn)

2、自鎖。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)：因?yàn)榻诲e(cuò)軸傳動(dòng)，齒面相對(duì)滑動(dòng)大，所缺點(diǎn)：因?yàn)榻诲e(cuò)軸傳動(dòng)，齒面相對(duì)滑動(dòng)大，所以摩擦磨損大，發(fā)熱大。以摩擦磨損大，發(fā)熱大。4. 傳動(dòng)效率低。傳動(dòng)效率低。5. 蝸輪常需用貴重的有色金屬制造。蝸輪常需用貴重的有色金屬制造。由于上述特點(diǎn)，蝸桿傳動(dòng)主要用于運(yùn)動(dòng)傳遞，而在動(dòng)力傳輸中的應(yīng)用受到限制。隨著加工工藝技術(shù)的發(fā)展和新型蝸桿傳動(dòng)技術(shù)的不斷出現(xiàn)，蝸桿傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)得到進(jìn)一步的發(fā)揚(yáng)，而其缺點(diǎn)得到較好地克服。因此蝸桿傳動(dòng)已普遍應(yīng)用于各類(lèi)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力傳動(dòng)裝置中。手動(dòng)蝸桿傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)手動(dòng)蝸桿傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)蝸桿傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)蝸桿傳動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)2 蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型類(lèi)類(lèi)型型環(huán)面蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿

3、傳動(dòng) 圓柱蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng) 錐蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng) 普通圓柱普通圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 圓弧圓柱圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線蝸桿 法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 2 22 22 2普通圓柱普通圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 制造：制造：普通圓柱蝸桿的齒面一般是在車(chē)床上用直普通圓柱蝸桿的齒面一般是在車(chē)床上用直線刀刃的車(chē)刀切制而成，車(chē)刀安裝位置不同，加工出線刀刃的車(chē)刀切制而成，車(chē)刀安裝位置不同，加工出的蝸桿齒面的齒廓形狀不同。的蝸桿齒面的齒廓形狀不同。普通圓柱蝸桿普通圓柱蝸桿圓弧圓柱圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 圓弧圓柱蝸桿圓弧圓柱蝸桿 制造：制

4、造：圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)與普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的區(qū)圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)與普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的區(qū)別僅是加工用的車(chē)刀為圓弧刀刃。別僅是加工用的車(chē)刀為圓弧刀刃。傳動(dòng)特點(diǎn)：傳動(dòng)特點(diǎn)：1）傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)90%以上；以上；2）承載能力高，約為普通圓柱蝸桿的承載能力高，約為普通圓柱蝸桿的1.52.5倍；倍；3）結(jié)構(gòu)緊湊。結(jié)構(gòu)緊湊。普通圓柱普通圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線蝸桿 法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 阿基米德螺線阿基米德螺線2阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿單刀加工單刀加工阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿(ZA)(1)阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿(

5、ZA)雙刀加工雙刀加工阿基米德螺線阿基米德螺線普通圓柱普通圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線蝸桿 法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 (2)漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線蝸桿(ZI)漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線漸開(kāi)線基圓基圓普通圓柱普通圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線蝸桿 法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 dx延伸漸開(kāi)線延伸漸開(kāi)線車(chē)刀對(duì)中齒厚中心法面車(chē)刀對(duì)中齒厚中心法面(3)法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿(ZN)普通圓柱普通圓柱蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng) 阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線蝸桿 法向直廓蝸桿法向直

6、廓蝸桿 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿 (4)錐面包絡(luò)圓柱蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(ZK)2近似于阿基米德螺線近似于阿基米德螺線是一種非線性螺旋齒面是一種非線性螺旋齒面蝸桿。不能在車(chē)床上加蝸桿。不能在車(chē)床上加工，只能在銑削或磨削，工，只能在銑削或磨削，加工時(shí)工件作加工時(shí)工件作螺旋運(yùn)動(dòng)螺旋運(yùn)動(dòng)，刀具作刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。砂輪砂輪環(huán)面蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)：環(huán)面蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)： 1）傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)8590%；2）承載能力高，約為承載能力高，約為阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿的的24倍；倍；3）要求制造和安裝精度高。要求制造和安裝精度高。環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿錐蝸桿傳動(dòng)

7、錐蝸桿傳動(dòng) 錐蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)：錐蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)： 錐蝸桿錐蝸桿1）同時(shí)接觸的點(diǎn)數(shù)較多，重合度大；）同時(shí)接觸的點(diǎn)數(shù)較多，重合度大； 2）傳動(dòng)比范圍大，一般為）傳動(dòng)比范圍大，一般為10360； 3）承載能力和傳動(dòng)效率高；）承載能力和傳動(dòng)效率高； 4）制造安裝簡(jiǎn)便，工藝性好。）制造安裝簡(jiǎn)便，工藝性好。 蝸輪的加工蝸輪的加工第第2 2節(jié)節(jié) 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算及幾何尺寸計(jì)算1 1 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇2 2 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算中間平面：通過(guò)蝸桿軸線，垂直于蝸輪軸線的平面。中間平面：通過(guò)蝸

8、桿軸線，垂直于蝸輪軸線的平面。即：蝸桿軸面：即：蝸桿軸面：a1 蝸輪端面：蝸輪端面：t2在蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，均以中間平面上的基本參數(shù)和在蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，均以中間平面上的基本參數(shù)和幾何尺寸為基準(zhǔn)幾何尺寸為基準(zhǔn)1普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇模數(shù)模數(shù)m，壓力角，壓力角 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有：模數(shù)蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有：模數(shù)m m、壓力角、壓力角、蝸桿分度、蝸桿分度圓直徑圓直徑d d、蝸桿頭數(shù)、蝸桿頭數(shù)z z1 1和蝸輪齒數(shù)和蝸輪齒數(shù)z z2 2 。蝸桿軸面蝸桿軸面 ma 、 a蝸輪端面蝸輪端面 mt、 t蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件：蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件：

9、蝸桿導(dǎo)程角蝸桿導(dǎo)程角 20mmm2t1a2t1a 20mmm2t1a2t1a標(biāo)準(zhǔn)值(與齒輪不同)蝸桿的分度圓直徑蝸桿的分度圓直徑d d1 1mdq1 稱(chēng)為蝸桿的直徑系數(shù)稱(chēng)為蝸桿的直徑系數(shù)規(guī)定規(guī)定d1只能取標(biāo)準(zhǔn)值只能取標(biāo)準(zhǔn)值 為了減少為了減少蝸輪蝸輪滾刀的滾刀的數(shù)目數(shù)目，便于，便于滾刀滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，將蝸桿的標(biāo)準(zhǔn)化，將蝸桿分度圓直徑分度圓直徑d d1 1定為標(biāo)準(zhǔn)值定為標(biāo)準(zhǔn)值蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1傳動(dòng)比傳動(dòng)比 i 和齒數(shù)比和齒數(shù)比 u蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z z1 1：蝸桿上蝸旋線的數(shù)目。：蝸桿上蝸旋線的數(shù)目。12zzu 通常?。和ǔＨ。?z1=1、2、4、6121221ddZZnni 12nin蝸輪齒數(shù)蝸

10、輪齒數(shù)z2蝸輪齒數(shù)：蝸輪齒數(shù)： z2= i z1 通常?。和ǔＨ。?z2=2880避免根切避免根切 Z2min17注意：注意：傳動(dòng)平穩(wěn)性傳動(dòng)平穩(wěn)性 Z228動(dòng)力傳動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng) 彎曲強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度 蝸桿軸剛度蝸桿軸剛度 Z280蝸桿的導(dǎo)程角蝸桿的導(dǎo)程角1az1111111ptanz pzmz mzddddq蝸桿軸向周節(jié)（齒距）蝸桿軸向周節(jié)（齒距）蝸桿的導(dǎo)程：螺旋線上任蝸桿的導(dǎo)程：螺旋線上任一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一周所移動(dòng)的軸向距離。向距離。蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距蝸桿傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)中心距)(2)(2)(2121221zzmzqmdda2 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算名稱(chēng)計(jì)算公式蝸桿蝸

11、輪分度圓直徑d1mqd2mz2齒頂高h(yuǎn)a1mha2m齒根高h(yuǎn)f11.2mhf21.2m頂圓直徑da1d12ha1da2m(z22)根圓直徑df1d12hf1df2m(z22.4)徑向間隙c0.2m中心距a0.5（d1d2）0.5m(q+z2)蝸桿軸向齒距pX1蝸輪端面周節(jié)pt2px1=pt2=m蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算名稱(chēng)計(jì)算公式蝸桿蝸輪蝸桿齒寬b1z11、2時(shí)，b1(12+0.1z2)m;z1=3、4時(shí)，b1=(13+0.1z2)m；磨削蝸桿加長(zhǎng)量為：m16時(shí)，加長(zhǎng)4550mm蝸輪頂圓直徑dc2z1=1時(shí)，dc2da2+2m;z1=23時(shí)，dc2da2+1.5m;z1=4

12、6時(shí)，dc2da2+m蝸輪齒寬b2z13，b0.75d；z1=46，b20.67da1蝸輪齒頂圓弧半徑Ra20.5d1m蝸輪齒根圓弧半徑Rf20.5da10.2m蝸輪齒寬角2arcsin(b2/d1)蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算第第3 3節(jié)節(jié) 蝸桿和蝸輪的常用材蝸桿和蝸輪的常用材料和結(jié)構(gòu)料和結(jié)構(gòu)1 蝸桿和蝸輪的常用材料蝸桿和蝸輪的常用材料2 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)要求要求 ：強(qiáng)度、耐磨性、跑合性。：強(qiáng)度、耐磨性、跑合性。蝸蝸 桿桿蝸蝸 輪輪低速、不重要低速、不重要vs2m/s2m/s45 鋼、鋼、40Cr調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)灰鑄鐵灰鑄鐵HT150 HT200一般情況一般情況vs4

13、m/s4m/s45 鋼、鋼、40Cr淬火淬火鋁鐵青銅鋁鐵青銅（無(wú)錫）（無(wú)錫）ZCuAl10Fe3重要、高速、重載重要、高速、重載vs4m/s4m/s15Cr 20Cr滲碳淬火滲碳淬火錫青銅錫青銅ZCuSn10P1ZcuSnPb5Zn51 蝸桿和蝸輪的常用材料蝸桿和蝸輪的常用材料（1）蝸桿的結(jié)構(gòu)）蝸桿的結(jié)構(gòu) 銑制蝸桿：剛度好銑制蝸桿：剛度好蝸桿軸蝸桿軸 車(chē)制蝸桿：退刀槽車(chē)制蝸桿：退刀槽2 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)（2）蝸輪的結(jié)構(gòu)）蝸輪的結(jié)構(gòu)輪緣：輪緣：1. 齒圈式：青銅齒圈，鑄鐵輪體。齒圈式：青銅齒圈，鑄鐵輪體。 過(guò)盈配合：過(guò)盈配合：H7/r6 d=(1.2 1.5)m 緊定螺釘：緊定螺釘：46個(gè)個(gè) 擰入深度：（擰入深度：（0.3 0.4)B 偏輪芯：偏輪芯： 23mm輪輻、輪轂：同齒輪。輪輻、輪轂：同齒輪。 應(yīng)用：尺寸不大、溫差不大。應(yīng)用：尺寸不大、溫差不大。2. 螺栓聯(lián)接式：拆裝方便。螺栓聯(lián)接式：拆裝方便。 應(yīng)用：尺寸大、易磨損處。應(yīng)用：尺寸大、易磨損處。3. 整體澆注式整體澆注式 應(yīng)用：鑄鐵或小青銅蝸輪。應(yīng)用：鑄鐵或小青銅蝸輪。4. 拼鑄式拼鑄式 應(yīng)用：成批生產(chǎn)。應(yīng)用：成批生產(chǎn)。整體蝸輪整體蝸輪第第4 4節(jié)節(jié) 蝸桿傳動(dòng)的受力分析和蝸桿傳動(dòng)的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算1 1 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2 2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力分析圓柱蝸桿