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1、蝸輪蝸桿第第7章章 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)7.17.1 概述概述7.27.2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7.37.3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)7.47.4 圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力分析圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力分析7.67.6 圓柱蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算圓柱蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算7.57.5 圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型作用：作用： 用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)。蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)。90

2、9011 1蝸桿蝸桿22 2蝸輪蝸輪蝸輪蝸桿優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊；傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊； 傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小；小；一定條件下可自鎖。一定條件下可自鎖。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 傳動(dòng)效率低；傳動(dòng)效率低；蝸輪齒圈用青銅制造，成本蝸輪齒圈用青銅制造，成本高。高。蝸輪蝸桿環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿圓柱蝸桿圓柱蝸桿漸開線蝸桿漸開線蝸桿阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿 阿基米德螺線阿基米德螺線漸開線漸開線基圓基圓2蝸輪蝸桿d d蝸桿旋向：左旋、右旋蝸桿旋向：左旋、右旋( (常用常用) )1 11 1判定方法：與螺旋和斜齒輪的旋向判斷方法相同。判定方法：與螺旋和斜齒輪的旋向判斷方法相同。蝸輪蝸桿中間平面中間平面中間

3、平面：過蝸桿軸線垂直于蝸輪軸線。在中間平面內(nèi)，蝸輪蝸桿相當(dāng)于齒輪齒條嚙合。在中間平面內(nèi)，蝸輪蝸桿相當(dāng)于齒輪齒條嚙合。2蝸輪蝸桿模數(shù)模數(shù)m m取標(biāo)準(zhǔn)值，與齒輪模數(shù)系列不同。取標(biāo)準(zhǔn)值，與齒輪模數(shù)系列不同。第一系列第一系列1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40第二系列第二系列1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14蝸桿模數(shù)蝸桿模數(shù)m值值 GB10088-88GB10088-881. 模數(shù)模數(shù)m和壓力角和壓力角 蝸輪蝸桿d d1 1e e s sd d2 2蝸輪蝸桿m11

4、.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90表表62 蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配標(biāo)準(zhǔn)系列蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配標(biāo)準(zhǔn)系列 mm 20 q=12.5 28 q=17.51.6蝸輪蝸桿3. 蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1 ：即螺旋線的數(shù)目。即螺旋線的數(shù)目。d d蝸輪蝸桿表表12-2 蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)與蝸輪齒數(shù)

5、z2的推薦值的推薦值傳動(dòng)比傳動(dòng)比i 713 1427 2840 40蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1 4 2 2、1 1蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z2 2852 2854 2880 40蝸輪蝸桿若若 9090 1 12 2tt2 21 1 1 1+1 1 90901 1+2 21 11 1s=es=e的圓柱稱為蝸桿的分度圓柱。的圓柱稱為蝸桿的分度圓柱。將分度圓柱展開得：將分度圓柱展開得：= z= z1 1 p px1x1/d/d1 1 = mz= mz1 1/d/d1 1 tgtg1 1= =l/d/d1 1 4. 蝸桿的導(dǎo)程角蝸桿的導(dǎo)程角dd1 1lp px1x11 1d d1 11 11 1蝸輪蝸桿5.5.蝸輪

6、齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z26.傳動(dòng)比傳動(dòng)比i與齒數(shù)比與齒數(shù)比u7.標(biāo)準(zhǔn)中心標(biāo)準(zhǔn)中心距距蝸輪蝸桿圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算表表 12-3 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算名名 稱稱計(jì)計(jì) 算算 公公 式式蝸桿中圓直徑，蝸輪分度圓直徑蝸桿中圓直徑，蝸輪分度圓直徑齒頂高齒頂高齒根高齒根高頂圓直徑頂圓直徑根圓直徑根圓直徑蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距徑向間隙徑向間隙中心距中心距蝸蝸 桿桿蝸蝸 輪輪d1 =mq d2=mz2 ha=m ha=m df =1.2mq df =1.2mq da1=m(q+2) da1=m(q+2) df1=m(

7、q-2.4) df2=m(q-2.4) pa1=pt2= px= mc=0.2 ma=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2)蝸輪蝸桿7.37.3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)7.3.17.3.1蝸桿傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則蝸桿傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要主要失效形式：失效形式： 膠合、點(diǎn)蝕、磨損。膠合、點(diǎn)蝕、磨損。蝸輪蝸桿材料材料蝸輪齒圈采用青銅：減摩、耐磨性、抗膠合。蝸輪齒圈采用青銅：減摩、耐磨性、抗膠合。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼：表面光潔、硬度高。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼：表面光潔、硬度高。材料牌號(hào)選擇：材料牌號(hào)選擇：高速重載蝸桿：高速重載蝸桿：20

8、Cr,20CrMnTi(20Cr,20CrMnTi(滲碳淬火滲碳淬火5662HRC) ) 或或 40Cr 42SiMn 45 (40Cr 42SiMn 45 (表面淬火表面淬火4555HRC) )一般蝸桿：一般蝸桿：40 45 40 45 鋼調(diào)質(zhì)處理鋼調(diào)質(zhì)處理( (硬度為硬度為220220250HBS) )蝸輪材料：蝸輪材料： vS S 12 m/s 12 m/s時(shí)時(shí) ZCuSn10P1 ZCuSn10P1錫青銅制造。錫青銅制造。vS S 12 m/s 12 m/s時(shí)時(shí) ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅錫青銅vS S 6 m/s 6 m/s時(shí)時(shí) ZCuAl10Fe3 Z

9、CuAl10Fe3鋁青銅。鋁青銅。vS S 2 m/s 45 其他情況其他情況 HRC45 滑動(dòng)速度滑動(dòng)速度 vs m/s f f f 0.01 0.11 6.28 0.12 6.84 0.18 10.2 0.10 0.08 4.57 0.09 5.14 0.13 7.4 0.50 0.055 3.15 0.065 3.72 0.09 5.14 1.00 0.045 2.58 0.055 3.15 0.07 4 2.00 0.035 2 0.045 2.58 0.055 3.15 3.00 0.028 1.6 0.035 2 0.045 2.58 4.00 0.024 1.37 0.031 1

10、.78 0.04 2.29 5.00 0.022 1.26 0.029 1.66 0.035 2 8.00 0.018 1.03 0.026 1.49 0.03 1.72 10.0 0.016 0.92 0.024 1.37 15.0 0.014 0.8 0.020 1.15 24.0 0.013 0.74蝸輪蝸桿 對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)，宜采用多頭蝸桿對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)，宜采用多頭蝸桿 蝸桿加工困難蝸桿加工困難 過大過大當(dāng)當(dāng) 28 時(shí)，效率時(shí)，效率增加很少。增加很少。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，蝸桿具有自鎖性，但效率時(shí)，蝸桿具有自鎖性，但效率很低。很低。252.5512.50.51 1015 m/s時(shí)，采用壓力噴油潤(rùn)滑。時(shí)，采用

11、壓力噴油潤(rùn)滑。當(dāng)當(dāng)v1 4 m/s時(shí)，采用蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。時(shí)，采用蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。蝸輪蝸桿 7.5.3 7.5.3 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算由于蝸桿傳動(dòng)效率低，發(fā)熱量大，若不及時(shí)散熱，會(huì)引起箱體內(nèi)，油溫升高，潤(rùn)滑失效，導(dǎo)致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。因此，對(duì)連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)必須進(jìn)行熱平衡計(jì)算對(duì)閉式傳動(dòng)，熱量由箱體散逸，要求箱體與環(huán)境溫差：對(duì)閉式傳動(dòng)，熱量由箱體散逸，要求箱體與環(huán)境溫差： t =i iA A1000P1000P1 1(1-)tg(1-)tg tt=( t-tt=( t-t0 0 )-)-溫度差；溫度差； P P1 1-蝸桿傳遞的功率；蝸桿傳遞的功率；i i-

12、表面散熱系數(shù)；一般?。罕砻嫔嵯禂?shù)；一般?。篿 i=1017 W/(m2 )A A-散熱面積散熱面積, m, m2 2, , 指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)壁指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)壁被油飛濺到的箱殼面積。對(duì)于箱體上的散熱片，其被油飛濺到的箱殼面積。對(duì)于箱體上的散熱片，其散熱面積按散熱面積按50%50%計(jì)算。計(jì)算。蝸輪蝸桿t-t-溫差許用值，一般?。簻夭钤S用值，一般?。?tt=6070 要求油溫：要求油溫： t = t0+ t 90 不能滿足要求時(shí)，可采取冷卻措施：不能滿足要求時(shí)，可采取冷卻措施：1 1）增加散熱面積）增加散熱面積-加散熱片；加散熱片；2 2）提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)）提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)- 加

13、風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻。加風(fēng)扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻。油泵油泵冷冷卻卻器器冷冷卻卻水水蝸輪蝸桿7.67.6、蝸桿蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蝸桿蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蝸桿通常與軸制成一體蝸桿通常與軸制成一體z1=1或或2時(shí)：時(shí)：b1 (11+0.06z2)mz1= 4時(shí)時(shí): b1 (12.5+0.09z2)mb1 蝸桿軸蝸桿軸蝸桿長(zhǎng)度蝸桿長(zhǎng)度b1的確定：的確定：蝸輪蝸桿本本 章章 重重 點(diǎn)點(diǎn)(1)(1)熟悉蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)。熟悉蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)。(2)(2)了解蝸桿傳動(dòng)的類型、應(yīng)用、材料和結(jié)構(gòu)。了解蝸桿傳動(dòng)的類型、應(yīng)用、材料和結(jié)構(gòu)。(3)(3)掌握普通圓柱蝸桿的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算。掌握普通圓柱蝸桿的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算。