第九章蝸桿傳動

蝸桿傳動蝸桿傳動概述失效形式、材料與結(jié)構(gòu)

主要參數(shù)和幾何關(guān)系蝸桿傳動受力分析、效率和潤滑

蝸桿傳動的承載能力計(jì)算第一節(jié)概述一、特點(diǎn)和應(yīng)用傳遞交錯軸間的運(yùn)動。優(yōu)點(diǎn)：1）i大傳遞動力：i=10~80（常用15~50）傳遞運(yùn)動：i=幾百~上千（單頭，η↓）2）結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪音小。3）工作平穩(wěn)：兼有斜齒輪與螺旋傳動的優(yōu)點(diǎn)。4）自鎖性能好(用于提升機(jī)構(gòu))。缺點(diǎn)：1）滑動速度vs大，效率低，中小功率（小于50kw）。2）蝸輪需用貴重的減摩材料。1、按蝸桿形狀分圓柱蝸桿二、分類ZA型:阿基米德蝸桿中間平面：齒條與漸開線齒輪嚙合端面：阿基米德螺旋線ZI型:漸開線蝸桿端面：漸開線,較精密傳動ZN型:法向直廓蝸桿圓柱蝸桿錐蝸桿：嚙合齒數(shù)多，ε↑，平穩(wěn)↑，承載↑。環(huán)面蝸桿：接觸齒對數(shù)↑，承載↑（1.5~4）倍，

η高，但制造安裝要求高。2、按蝸桿頭數(shù)分單頭蝸桿：i↑，自鎖性↑，η↓多頭蝸桿：相反3、按旋向分左旋右旋一般采用右旋三、精度等級（表9-1）12個(gè)等級：動力傳動：6~9級測量分度：5級或以上第二節(jié)蝸桿傳動的主要參數(shù)與幾何尺寸主平面（中間平面）：通過蝸桿軸線與渦輪軸線垂直的平面。一、主要參數(shù)1、模數(shù)m和壓力角α正確嚙合的條件：公式9-32、蝸桿分度圓直徑d1和直徑系數(shù)qd1為標(biāo)準(zhǔn)值3、蝸桿導(dǎo)程角γγ

的大小影響傳動效率、自鎖和加工。4、z1、z2蝸桿頭數(shù)z1：z1=1、2、4、6等。根據(jù)i選擇。一般取z2=32~80。的蝸桿傳動具有自鎖性。5、i、u蝸桿主動時(shí):i

根據(jù)推薦值選取。6、中心距a應(yīng)按p199系列值選取二、幾何尺寸表9-4。第三節(jié)失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu)一、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與齒輪傳動類似：點(diǎn)蝕、膠合、磨損、折斷。蝸輪強(qiáng)度較弱，失效主要發(fā)生在蝸輪上。閉式：按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲強(qiáng)度。連續(xù)工作，熱平衡計(jì)算。二、材料不僅要滿足強(qiáng)度要求，更重要的是具有良好的跑合性、減摩性和耐磨性能。1、蝸桿一般用碳鋼或合金鋼制成。

不太重要的傳動及低速中載蝸桿40、45等鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火處理，220~230HBS。(2)高速重載蝸桿常用15Cr、20Cr、20CrMnTi和20MnVB等經(jīng)滲碳淬火，

56~63HRC。

40、45、40Cr、40CrNi等表面淬火，45~50HRC。2、常用的蝸輪材料(1)低速輕載傳動(vs≤2m/s)可用灰鑄鐵HT150、HT200等制造；

(2)低速重載傳動，用9-3鋁青銅制造；(vs≤8m/s)(3)高速傳動，采用10-1錫青銅，6-6-3錫青銅等制造，具有較好的耐磨性，但價(jià)格高，一般用于重要傳動。(4)對于尺寸較大的蝸輪，常采用青銅輪冠，鑄鐵輪芯。ZCuAl9Fe3ZCuSn10P1ZCuSn6Zn6Pb3三、結(jié)構(gòu)1、蝸桿：與軸一體。車制、銑制。銑制蝸桿：剛性較好。車制蝸桿：退刀槽而使軸徑小于蝸桿根圓直徑，削弱了蝸桿的剛度。2.蝸輪1)當(dāng)用鑄鐵和尺寸小的青銅蝸輪，多采用整體式結(jié)構(gòu)。2)尺寸大的青銅蝸輪，多采用組合式結(jié)構(gòu)緊定螺釘聯(lián)接，螺栓聯(lián)接，鑄鐵輪芯上澆注青銅齒圈。整體式齒冠：用貴重耐磨金屬(青銅)輪心：鑄鐵或鑄鋼鑄造（澆鑄）過盈螺栓（鉸制孔）組合式第四節(jié)蝸桿傳動的受力分析、效率和潤滑一、作用力Fn方向判定：1）蝸輪轉(zhuǎn)向已知：n1、旋向→n2左、右手定則：四指n1、拇指反向：嚙合點(diǎn)v2→n22）各分力方向Fr：指向各自輪心Ft蝸桿與n1反向蝸輪與n2同向Fa蝸桿：左、右手定則蝸輪：※n2n13）旋向判定∵蝸輪與蝸桿旋向相同。v2已知：蝸桿軸Ⅰ為輸入，大錐齒輪軸Ⅱ?yàn)檩敵?，軸Ⅲ轉(zhuǎn)向如圖。試：確定各輪轉(zhuǎn)向、旋向及受力。1.n4→n3→n2→Ft2→Fa22.Fa3→Fa2→Ft1→n1蝸輪右旋n4輸出ⅢⅠⅡ1234蝸桿右旋→二、傳動效率1、嚙合η1：（蝸桿主動）（蝸輪主動）ρv——當(dāng)量摩擦角，與vs有關(guān)。（p206表9-8）一般取后：η↑緩慢γ大時(shí)，加工困難2、η2軸承效率：3、η3攪油效率：初選查表9-9三、潤滑1、潤滑油及給油方法的選擇根據(jù)相對滑動速度和載荷類型。見表9-102、蝸桿的布置及浸油深度圓周速度低—下置式；至少一個(gè)齒高，不能超過最低滾動體的中心。V>4~5m/s—上置式；渦輪半徑的1/6~1/3。第五節(jié)蝸桿傳動的承載能力計(jì)算一、接觸強(qiáng)度計(jì)算K—載荷系數(shù)，見公式9-9；9.47cosγ查表9-12。二、彎曲強(qiáng)度計(jì)算三、靜強(qiáng)度強(qiáng)度計(jì)算四、熱平衡計(jì)算

目的：使箱體內(nèi)油的溫升不超過允許值，以防止蝸桿傳動齒面出現(xiàn)膠合。即：發(fā)熱率H1=散熱率H2摩擦功耗：∴散熱量：環(huán)境溫度t0=20°箱內(nèi)工作溫度散熱面積，公式9-24表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，12~18若t1太高，可采取如下措施：2、蝸桿軸端裝風(fēng)扇1、加散熱片3、外冷卻壓力噴油潤滑4、油池內(nèi)安裝蛇形冷卻水管§9潤滑一、油粘度與潤滑方法運(yùn)動粘度:υ40℃↑——抗膠合↑潤滑方法：：蝸桿下置浸油潤滑：蝸桿上置浸油（攪油阻力大）：壓力噴油潤滑,油嘴對著蝸桿嚙入端二、蝸桿布置與潤滑方式蝸桿下置：浸入油中深度至少一個(gè)牙高，但油面不應(yīng)超過軸承最低滾動體的中心。蝸桿上置：浸入油池的蝸輪深度為（1/6~1/3）r2蝸桿下置式冷卻效果更好?！?0提高圓柱蝸桿傳動承載能力的措施不同位置：接觸線與v1夾角不同,夾角↑—油膜易形成最大夾角(≈90°):發(fā)生在蝸桿螺紋退出嚙合的齒邊上。最小夾角(≈0°):靠近中