华中科技大学机械设计4蜗杆.pptx
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1、机械设计机械设计蜗杆蜗杆蜗蜗轮轮普通圆柱蜗杆传动:普通圆柱蜗杆传动:阿基米德蜗杆传动(阿基米德蜗杆传动(ZA)渐开线蜗杆传动(渐开线蜗杆传动(ZI)法向直廓蜗杆传动(法向直廓蜗杆传动(ZN)第四章第四章 蜗杆传动主要参数蜗杆传动主要参数按蜗杆形状分按蜗杆形状分按蜗杆形状分按蜗杆形状分圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动蜗杆传动的类型:蜗杆传动的类型:环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动主要参数蜗杆传动主要参数蜗杆传动类型的选择:蜗杆传动类型的选择:1 1)载荷较小、精度较低、要求自锁、低速、不重要
2、的场合)载荷较小、精度较低、要求自锁、低速、不重要的场合)载荷较小、精度较低、要求自锁、低速、不重要的场合)载荷较小、精度较低、要求自锁、低速、不重要的场合 可选阿基米德蜗杆传动可选阿基米德蜗杆传动可选阿基米德蜗杆传动可选阿基米德蜗杆传动2 2)载荷大、精度高、速度高的重要场合)载荷大、精度高、速度高的重要场合)载荷大、精度高、速度高的重要场合)载荷大、精度高、速度高的重要场合 可选圆弧圆柱蜗杆传动可选圆弧圆柱蜗杆传动可选圆弧圆柱蜗杆传动可选圆弧圆柱蜗杆传动3 3)精度较高、速度较大、蜗杆头数较多、加工工艺简单)精度较高、速度较大、蜗杆头数较多、加工工艺简单)精度较高、速度较大、蜗杆头数较多、
3、加工工艺简单)精度较高、速度较大、蜗杆头数较多、加工工艺简单 可选渐开线、法向直廓蜗杆可选渐开线、法向直廓蜗杆可选渐开线、法向直廓蜗杆可选渐开线、法向直廓蜗杆4 4)要求传动效率高、蜗杆不磨削的大功率传动)要求传动效率高、蜗杆不磨削的大功率传动)要求传动效率高、蜗杆不磨削的大功率传动)要求传动效率高、蜗杆不磨削的大功率传动 可选环面蜗杆传动可选环面蜗杆传动可选环面蜗杆传动可选环面蜗杆传动本章主要讨论阿基米德蜗杆传动的设计本章主要讨论阿基米德蜗杆传动的设计机械设计机械设计4-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算一、主要参数一、主要参数 模数模数 m
4、 和压力角和压力角中间平面中间平面 包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面蜗轮加工蜗轮加工 滚刀滚制,滚刀几何参数同相配蜗杆滚刀滚制,滚刀几何参数同相配蜗杆在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合正确啮合条件:正确啮合条件:在中间平面内在中间平面内mx1=mt 2=mx1=t 2=20蜗杆轴面蜗杆轴面模数模数蜗轮端面蜗轮端面模数模数标准模数标准模数蜗杆轴面蜗杆轴面压力角压力角蜗轮端面蜗轮端面压力角压力角第四章第四章 蜗杆传动主要参数蜗杆传动主要参数对于蜗杆:中间平面是轴
5、面对于蜗杆:中间平面是轴面对于蜗轮:中间平面是端面对于蜗轮:中间平面是端面机械设计机械设计 蜗杆导程角蜗杆导程角与蜗轮螺旋角与蜗轮螺旋角之关系之关系=90 时:时:=且旋向相同且旋向相同 蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径 d1 及直径系数及直径系数 q d1 标准系列值标准系列值 限制蜗轮滚刀数量,便于刀具标准化限制蜗轮滚刀数量,便于刀具标准化 蜗杆直径系数:蜗杆直径系数:q =d1/m d1=m qq 与导程角与导程角之关系:之关系:第四章第四章 蜗杆传动主要参数蜗杆传动主要参数蜗杆导程蜗杆导程 pz蜗杆头数蜗杆头数轴向齿距轴向齿距px1 m 而而 d2=m z2 d1 1 1 机械设计机械设计
6、小小大,走刀快大,走刀快大大根据根据 i 查表查表49 d2/d1 mz2/(mq)z2/qz1=1 6 蜗杆头数蜗杆头数 z1、蜗轮齿数、蜗轮齿数 z2 及传动比及传动比 ii=n1/n2=z2/z1=d2/d1?d d2 2/d d1 1 z1 少,则少,则小,效率低小,效率低重载时取重载时取 z1 1 要求自锁要求自锁 z1=1 z1 过多过多,则则大,制造困难大,制造困难z2=i z1=28 80常取常取 z2=32 63第四章第四章 蜗杆传动主要参数蜗杆传动主要参数n1起起吊吊装装置置要要求求反反行行程程自自锁锁机械设计机械设计 齿面间相对滑动速度齿面间相对滑动速度 vs由此可见,由
7、此可见,vs v1、v2所以蜗杆传动摩擦损失大,所以蜗杆传动摩擦损失大,效率低。效率低。第四章第四章 蜗杆传动主要参数蜗杆传动主要参数v v1 1v v2 2v vs s机械设计机械设计啮合线的方啮合线的方向不会改变向不会改变CC圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动蜗蜗杆杆传传动动二、蜗杆传动的变位二、蜗杆传动的变位目的:凑中心距目的:凑中心距 或或 凑传动比。凑传动比。特点:只对蜗轮进行变位,而蜗杆不变位。特点:只对蜗轮进行变位,而蜗杆不变位。蜗轮的分度圆仍与节圆重合,即蜗轮的分度圆仍与节圆重合,即d2d2=mz2;变位后变位后:若只改变中心距:若只改变中心距:(凑中心距)(凑中心距)蜗杆的分度圆与节圆
8、分离,即蜗杆的分度圆与节圆分离,即d1d1。例:例:蜗轮变位蜗轮变位系数系数变位后的变位后的中心距中心距变位前的变位前的中心距中心距若只改变蜗轮齿数:若只改变蜗轮齿数:(凑传动比)(凑传动比)中心距不变中心距不变变位前的变位前的齿数齿数变位后的变位后的齿数齿数例:例:第四章第四章 蜗杆传动变位蜗杆传动变位几种变位情况几种变位情况x2可取可取11,故,故 z2 最多只能改变两个齿。最多只能改变两个齿。或或=mz2机械设计机械设计三、几何尺寸计算三、几何尺寸计算中心距中心距 a=(d1+d2)/2+x2m=m(q+z2)/2x2m 其他尺寸计算见表其他尺寸计算见表4-3和和4-4普通圆柱蜗杆传动与
9、齿轮传动的区别:普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别:普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别:普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别:传动比传动比 i 齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动 i=d2/d1 i d2/d1 m、法面为标准值法面为标准值中间平面为标准值中间平面为标准值 1=2=,旋向相同旋向相同 d1 d1=mnz1/cosd1=mq,且为标准值且为标准值 第四章第四章 蜗杆传动几何尺寸计算蜗杆传动几何尺寸计算机械设计机械设计4-3 蜗杆传动的失效形式、材料及结构蜗杆传动的失效形式、材料及结构第四章第四章 蜗杆传动材料及结构蜗杆传动材料及结构一、失效形式及设计准则一、失效形式及设计准则齿面点蚀齿面点
10、蚀 蜗轮材料为铸锡青铜时,蜗轮材料为铸锡青铜时,此种材料强度稍低此种材料强度稍低齿面胶合齿面胶合 蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时齿面磨损齿面磨损 开式传动或润滑不良开式传动或润滑不良轮齿折断轮齿折断 蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷由于蜗轮材料强度低,失效通常发生在蜗轮轮齿上由于蜗轮材料强度低,失效通常发生在蜗轮轮齿上由于蜗轮材料强度低,失效通常发生在蜗轮轮齿上由于蜗轮材料强度低,失效通常发生在蜗轮轮齿上对于大多数闭式蜗杆传动,其承载能力主要取决于接触强度对于大多数闭式蜗杆传动,其承载能力主要取决于接触强度设计准则:设计准则:闭式蜗杆传动,按齿面接触疲
11、劳强度设计,闭式蜗杆传动,按齿面接触疲劳强度设计,并进行热平衡计算;并进行热平衡计算;z2 80或强烈冲击载荷时校核弯曲强度或强烈冲击载荷时校核弯曲强度机械设计机械设计材料要求:减摩性好、耐摩、抗胶合、足够的强度材料要求:减摩性好、耐摩、抗胶合、足够的强度碳碳 钢钢 45钢钢 调质或淬火调质或淬火蜗蜗 杆杆合金钢合金钢 20Cr、20CrMnTi、40Cr铸锡青铜铸锡青铜 ZCuSn10P1 适合高速适合高速蜗蜗 轮轮铸铝青铜铸铝青铜 ZCuAl 9Fe3 中速重载中速重载灰铸铁灰铸铁 HT200 低速轻载低速轻载减摩性好减摩性好蜗杆结构蜗杆结构蜗轮结构蜗轮结构第四章第四章 蜗杆传动材料及结构
12、蜗杆传动材料及结构渗碳淬火渗碳淬火表面淬火表面淬火二、蜗杆、蜗轮的材料及结构二、蜗杆、蜗轮的材料及结构机械设计机械设计第四章第四章 蜗杆传动材料及结构蜗杆传动材料及结构三、许用应力三、许用应力1 1、许用接触应力、许用接触应力、许用接触应力、许用接触应力 HPHP主要失效形式是点蚀主要失效形式是点蚀 蜗轮为铸锡青铜时蜗轮为铸锡青铜时寿命系数寿命系数 应力循环次数应力循环次数 主要失效形式是胶合主要失效形式是胶合 蜗轮为铝青铜或铸铁时蜗轮为铝青铜或铸铁时 与材料组合及与材料组合及 有关有关 应保证蜗轮的抗胶合能力应保证蜗轮的抗胶合能力 承载能力取决于承载能力取决于蜗轮的接触强度蜗轮的接触强度 基
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