西南交通大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課件

1、蝸桿傳動(dòng), 蝸桿傳動(dòng)概述, 失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則, 材料選擇與結(jié)構(gòu)形式, 主要參數(shù)和幾何關(guān)系, 蝸桿傳動(dòng)受力分析, 蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算, 蝸桿傳動(dòng)的撓度計(jì)算, 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑、溫度計(jì)算,1,PPT學(xué)習(xí)交流,1 概述,一、特點(diǎn)和應(yīng)用,外形類似： 螺旋與斜齒輪的傳動(dòng),從中間平面剖開： 齒輪與齒條的傳動(dòng),（虛擬現(xiàn)實(shí)中的蝸桿傳動(dòng)）,2,PPT學(xué)習(xí)交流,1、應(yīng)用,由于 i 大，可用于機(jī)床分度機(jī)構(gòu)、儀器儀表中。,2、特點(diǎn),1）工作平穩(wěn)：兼有斜齒輪與螺旋傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。,2）i大,蝸桿1、2、4、6,傳遞動(dòng)力時(shí)：i=8100（常用1550） 傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)：i=幾百上千（單頭，）,用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 一般

2、：空間垂直,為什么？,優(yōu)點(diǎn)：,齒輪z117,3,PPT學(xué)習(xí)交流,3）結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪音小。,4）自鎖性能好(用于提升機(jī)構(gòu)) 。,缺點(diǎn)：,1）制造成本高，加工困難。,2）滑動(dòng)速度vs大。,3）低。,4）蝸輪需用貴重的減摩材料。,4,PPT學(xué)習(xí)交流,1、按蝸桿形狀分,圓柱蝸桿,環(huán)面蝸桿,錐蝸桿,二、分類,5,PPT學(xué)習(xí)交流,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(dòng),ZN型:法向直廓蝸桿,圓柱蝸桿,6,PPT學(xué)習(xí)交流,錐蝸桿：嚙合齒數(shù)多，平穩(wěn)，承載。,環(huán)面蝸桿：接觸齒對(duì)數(shù)，承載（1.54）倍， 高，但制造安裝要求高。,2、按蝸桿頭數(shù)分,多

3、頭蝸桿：相反,3、按旋向分,右旋,一般采用右旋,7,PPT學(xué)習(xí)交流,三、精度等級(jí),12個(gè)等級(jí)：,測(cè)量分度：5級(jí)或以上,2 失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu),一、失效形式,與齒輪傳動(dòng)類似：點(diǎn)蝕、膠合、磨損、折斷,vs、發(fā)熱 主要為：膠合、磨損、點(diǎn)蝕,蝸輪強(qiáng)度較弱，失效主要發(fā)生在蝸輪上。,8,PPT學(xué)習(xí)交流,二、材料,vs,1、蝸輪指齒冠部分材料：減摩材料,鑄鋁青銅：vs10m/s，抗膠合能力差,鑄鋁黃銅：抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng),耐磨性差,用于vs小場(chǎng)合,HT、QT：vs2m/s,大直徑蝸輪：鑄鐵（蝸桿用青銅）,2、蝸桿,碳鋼,合金鋼,硬面蝸桿：首選 淬火磨削,調(diào)質(zhì)蝸桿：缺少磨削設(shè)備時(shí)選用。,9,PPT學(xué)習(xí)交流,2

4、、蝸輪,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）,三、結(jié)構(gòu),1、蝸桿：與軸一體。車制、銑制。,10,PPT學(xué)習(xí)交流,3 圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù),一、基本齒廓,中間平面上基本齒廓和漸開線齒輪基本齒廓基本相同。,、,二、模數(shù)m,正確嚙合條件：,標(biāo)準(zhǔn)值(與齒輪不同,表13.4),蝸桿導(dǎo)程角,三、齒形角,刀具基準(zhǔn)齒形的齒形角：,阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿：軸向齒形角,法向直廓蝸桿：法向齒形角,11,PPT學(xué)習(xí)交流,四、蝸桿分度圓直徑d1（中圓直徑）,刀具數(shù)量,加工蝸輪時(shí)的滾刀與尺寸與與之嚙合的蝸桿尺寸相同，但m一定時(shí)，由于z1和的變化，d1是變化的，即需要配備很

5、多加工蝸輪的滾刀。,12,PPT學(xué)習(xí)交流,五、蝸桿直徑系數(shù)q,d1、m為標(biāo)準(zhǔn)值,q為導(dǎo)出值,不一定為整數(shù)。,六、蝸桿導(dǎo)程角,制造困難,m一定時(shí)，qd1蝸桿剛度,z1一定時(shí)， q，自鎖性, 小m蝸桿選用大q，保證強(qiáng)度和剛度適于小P 大m蝸桿選用小q，保證效率適于大P,13,PPT學(xué)習(xí)交流,傳遞動(dòng)力時(shí):頭數(shù)z1, 采用多頭蝸桿,傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí):保證自鎖( ),z1 ,采用單頭蝸桿,七、z1、z2,蝸桿頭數(shù)z1：蝸桿上蝸旋線的數(shù)目。z1=1、2、4、6等,z1加工困難,傳遞動(dòng)力：,（傳動(dòng)平穩(wěn)性，避免根切）,(z2d2蝸桿軸長(zhǎng)剛度), 一般取z2=3280,z1z2：互質(zhì)均勻磨損,八、i、u,蝸桿主動(dòng)時(shí):

6、,14,PPT學(xué)習(xí)交流,九、中心距a,（應(yīng)按p264系列值選取）,十、變位系數(shù),1、變位目的：配湊中心距；湊傳動(dòng)比。,2、變位方法：與齒輪變位相同, 靠刀具的移位實(shí)現(xiàn)變位。,故：蝸桿尺寸不能變動(dòng)，只能對(duì)蝸輪變位,加工蝸輪時(shí)的滾刀與蝸桿尺寸相同，加工時(shí)滾刀只作徑向移動(dòng)，尺寸不變。,15,PPT學(xué)習(xí)交流,4、變位類型,1）齒數(shù)不變，湊a,3、變位結(jié)果,蝸桿各部分尺寸不變，但節(jié)線變化,蝸桿和蝸輪滾刀尺寸相同，蝸輪滾銑節(jié)圓就是裝配后與蝸桿的嚙合節(jié)圓。,蝸輪滾刀的滾銑節(jié)線不再是刀具中線(分度圓柱上母線),16,PPT學(xué)習(xí)交流,2）a不變，齒數(shù)變化，湊i,例13.1、例13.2,17,PPT學(xué)習(xí)交流,4

7、幾何計(jì)算（略）,5 受力分析與效率計(jì)算,一、作用力,軸向力：,(蝸桿主動(dòng)),嚙合效率,忽略Ff ，F(xiàn)n,徑向力：,18,PPT學(xué)習(xí)交流,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)v2n2,2）各分力方向,Fr：指向各自輪心,蝸桿與n1反向,蝸輪與n2同向,蝸桿：左、右手定則,蝸輪：,3）旋向判定,19,PPT學(xué)習(xí)交流,練習(xí)：,已知：蝸桿軸為輸入，大錐齒輪軸為輸出，軸轉(zhuǎn)向如圖。 試：確定各輪轉(zhuǎn)向、旋向及受力。,1. n4 n3 n2 Ft2 Fa2,2. Fa3 Fa2 Ft1 n1,20,PPT學(xué)習(xí)交流,二、傳動(dòng)效率,與齒輪類似：,1、嚙合1：近似

8、按螺旋副計(jì)算,（蝸輪主動(dòng)）,v當(dāng)量摩擦角，與vs有關(guān)。,說明：1）vsvv 油膜易形成1,2）為影響1的主要因素：1,此后，1,（p268 表13.6）,21,PPT學(xué)習(xí)交流,22,PPT學(xué)習(xí)交流,一般取,大時(shí)，加工困難,2、2攪油效率：,3、3軸承效率：,6 圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算,蝸輪齒強(qiáng)度低于蝸輪齒,一、接觸強(qiáng)度計(jì)算,設(shè)計(jì)式,23,PPT學(xué)習(xí)交流,參數(shù)說明：,1）T2蝸輪轉(zhuǎn)矩,N mm,2）KA使用系數(shù),表12.9（同齒輪傳動(dòng)）,3）ZE彈性系數(shù),表13.2，P260,4）Z接觸系數(shù),考慮齒面曲率和接觸線長(zhǎng)度影響,設(shè)計(jì)時(shí)：,（蝸桿主動(dòng)）,24,PPT學(xué)習(xí)交流,25,PPT學(xué)習(xí)交流,5）Z

9、n轉(zhuǎn)速系數(shù)（式13.17、13.18）,6）Zh壽命系數(shù),7）求d1、z1、z2、m。P271,三、彎曲強(qiáng)度計(jì)算,難于精算,彎曲強(qiáng)度主要與模數(shù)、蝸輪齒寬有關(guān)。,討論：,蝸桿傳動(dòng)的重要參數(shù),26,PPT學(xué)習(xí)交流,8 溫度計(jì)算（熱平衡計(jì)算）,由于發(fā)熱大,即：發(fā)熱率H1 = 散熱率H2,摩擦功耗：,冷卻散去的熱量：,則：,27,PPT學(xué)習(xí)交流,油溫比t1高15左右， 油溫小于100。, 蝸桿上置：飛濺冷卻作用差， 0.8W,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(rùn)滑,4、油池內(nèi)安裝蛇形冷卻水管,28,PPT學(xué)習(xí)交流,9 潤(rùn)滑,一、油粘度與潤(rùn)滑方法,潤(rùn)滑方法：,：蝸桿下置浸油潤(rùn)滑,：蝸桿上置浸油（攪油阻力大）,：壓力噴油潤(rùn)滑,油嘴對(duì)著蝸桿嚙入端,二、蝸桿布置與潤(rùn)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(dòng)體的中心。,蝸桿上置：浸入油池的蝸輪深度為（1/61/3）r2,蝸桿下置式冷卻效果更好。,29,PPT學(xué)習(xí)交流,10 提高圓柱蝸桿傳動(dòng)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