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1、 蝸輪蝸桿傳動 蝸桿傳動是用來傳遞空間交錯軸之間的運動和動力的。最常用的是軸交角X =90。的減速傳動。 蝸桿傳動能得到很大的單級傳動比，在傳遞動力時，傳動比一般為 5?80,常用15?50;在分度機 構(gòu)中傳動比可達 300，若只傳遞運動，傳動比可達 1000。蝸輪蝸桿傳動工作平穩(wěn)無噪音。蝸桿反 行程能自鎖。 重點學(xué)習(xí)內(nèi)容 本章中阿基米德蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計參數(shù)、受力分析、材料選擇、強度計算、傳動效率等 為重點學(xué)習(xí)內(nèi)容。對熱平衡計算、潤滑方法、蝸桿蝸輪結(jié)構(gòu)等也應(yīng) 一、蝸桿傳動的類型 與上述各類蝸桿配對的蝸輪齒廓， 加工的。為了保證蝸桿和蝸輪能正確嚙合， 的中心距，

2、也應(yīng)與蝸桿傳動的中心距相同。 圓柱蝸桿傳動 1、通圓柱蝸桿傳動 （1）阿基米德蝸桿 這種蝸桿，在垂直于蝸桿軸線的平面 面上的齒廓（即軸向齒廓）為直線，其齒形角 完全隨蝸桿的齒廓而異。蝸輪一般是在滾齒機上用滾刀或飛刀 切削蝸輪的滾刀齒廓，應(yīng)與蝸桿的齒廓一致；深切時 （即端面）上，齒廓為阿基米德螺旋線，在包含軸線的平 a 0=20它可在車床上用直線刀刃的單刀 （當(dāng)導(dǎo)程角 丫€時）或雙刀（當(dāng)丫 >3時）車削加工。安裝刀具時，切削刃的頂面必須通過蝸桿的軸線。這種蝸 桿磨削困難，當(dāng)導(dǎo)程角較大時加工不便。  c）雙刀加工 （2）漸開線蝸桿 漸開線蝸桿（ZI蝸桿）蝸桿齒面為漸開

3、螺旋面，端面齒廓為漸開線。加工時，車刀刀刃平面與基 圓相切?？梢阅ハ?，易保證加工精度。一般用于蝸桿頭數(shù)較多，轉(zhuǎn)速較高和較精密的傳動。 (3)法向直廓蝸桿 這種蝸桿的端面齒廓為延伸漸開線， 法面(N-N)齒廓為直線。ZN蝸桿也是用直線刀刃的單刀或雙 刀在車床上車削加工。車削時車刀刀刃平面置于螺旋線的法面上， 加工簡單，可用砂輪磨削，常 用于多頭精密蝸桿傳動。 (4)錐面包絡(luò)蝸桿 這是一種非線性螺旋曲面蝸桿。 它不能在車床上加工， 只能在銑床上銑制并在磨床上磨削。 加工 時，盤狀銑刀或砂輪放置在蝸桿齒槽的法向面內(nèi)， 除工件作螺旋運動外，刀具同時繞其自身的軸 線

4、作回轉(zhuǎn)運動。這時，銑刀 (或砂輪)回轉(zhuǎn)曲面的包絡(luò)面即為蝸桿的螺旋齒面，在 1-1及N-N截面 上的齒廓均為曲線。這種蝸桿便于磨削，蝸桿的精度較高，應(yīng)用日漸廣泛。 1——I 2、圓弧圓柱蝸桿 圖示的圓弧圓柱蝸桿傳動和普通圓柱蝸桿傳動相似， 只是齒廓形狀有所區(qū)別。這種蝸桿的螺旋面 是用刃邊為凸圓弧形的刀具切制的，而蝸輪是用范成法制造的。在中間平面 （即蝸桿軸線和蝸桿 副連心線所在的平面）上，蝸桿的齒廓為凹弧，而與之相配的蝸輪的齒廓則為凸弧形。所以，圓 弧圓柱蝸桿傳動是一種凹凸弧齒廓相嚙合的傳動，也是一種線接觸的嚙合傳動。其主要特點為 效率高，一般可達 90%以上；承載能力高，

5、一般可較普通圓柱蝸桿傳動高岀 50%?150% ;體積 小；質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)緊湊。這種傳動已廣泛應(yīng)用到冶金、礦山、化工、建筑、起重等機械設(shè)備的減 速機構(gòu)中。 （二）環(huán)面蝸桿 環(huán)面蝸桿傳動的特征是， 蝸桿體在軸向的外形是以凹圓弧為母線所形成的旋轉(zhuǎn)曲面， 所以把這種 蝸桿傳動叫做環(huán)面蝸桿傳動 （見下圖）。在這種傳動的嚙合帶內(nèi)， 蝸輪的節(jié)圓位于蝸桿的節(jié)弧面上， 亦即蝸桿的節(jié)弧沿蝸輪的節(jié)圓包著蝸輪。 在中間平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪都是直線齒廓。 由于同時相 嚙合的齒對多，而且輪齒的接觸線與蝸桿齒運動的方向近似于垂直， 這就大大改善了輪齒受力情 況和潤滑油膜形成的條件，因而承載能力約為阿基米德

6、蝸桿傳動的 2?4倍，效率一般高達0.85? 0.9;但它需要較高的制造和安裝精度。 除上述環(huán)面蝸桿傳動外，還有包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動。這種蝸桿傳動分為一次包絡(luò)和二次包絡(luò) （雙包）環(huán)面蝸桿傳動兩種。它們的承載能力和效率較上述環(huán)面蝸桿傳動均有顯著的提高。 （三）錐蝸桿 錐蝸桿傳動也是一種空間交錯軸之間的傳動，兩軸交錯角通常為 90蝸桿是由在節(jié)錐上分布的 等導(dǎo)程的螺旋所形成的，故稱為錐蝸桿。而蝸輪在外觀上就象一個曲線齒錐齒輪， 它是用與錐蝸 桿相似的錐滾刀在普通滾齒機上加工而成的， 故稱為錐蝸輪。錐蝸桿傳動的特點是：同時接觸的 點數(shù)較多，重合度大；傳動比范圍大 （一般為10?36

7、0），承載能力和效率較高；側(cè)隙便于控制和 調(diào)整；能作離合器使用；可節(jié)約有色金屬；制造安裝簡便，工藝性好。但由于結(jié)構(gòu)上的原因傳動 具有不對稱性，因而正、反轉(zhuǎn)時受力不同，承載能力和效率也不同。 二、蝸桿傳動的幾何參數(shù)和尺寸計算 在計算蝸桿傳動幾何尺寸之前，先要選擇蝸桿傳動的幾何參數(shù)。 圓柱蝸桿傳動的主要幾何參數(shù) 名 稱 符號 說明 模數(shù) m 1） m的大小由強度計算確定，并按 GB （表2）取標準值 2）蝸桿軸向模數(shù) mi=蝸輪端面模數(shù) m2=模數(shù)m 壓力角 a 1 ） a的標準值是20,動力傳動允許 25,分度傳動允許 15或12

8、 2） ZA蝸桿軸向壓力角 a a= a ; ZA、ZI、ZK蝸桿法向壓力角 a n= a 蝸桿直徑系 數(shù) q 1）是一個將蝸桿分度圓直徑 d1限制為標準值的參數(shù)： q=d〃m，其值見表2  2）引入該參數(shù)是為了限制切制蝸輪時所需要的滾刀數(shù)目，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟 性。 蝸桿頭數(shù) Z1 通常取 乙=1、2、4、6，頭數(shù)過多，導(dǎo)程角過大會使加工困難。 蝸輪齒數(shù) Z2 為了保證始終有兩對以上齒嚙合，通常規(guī)定 Z2>28,以增加傳動的平穩(wěn)性 傳動比 12 1) i 12=ni/n 2=Z2/z i=d2/ ( mz) = ( 2a-d 1) / (mz) = (2a

9、/m-q ) /z 1 2 ）減速傳動時常用 i=15~50，薦用的蝸桿頭數(shù)與傳動比之間的對應(yīng)值見表 1 齒數(shù)比 u 口=蝸輪齒數(shù)z2/蝸桿頭數(shù)Z1，減速傳動時u=i 蝸桿導(dǎo)程角 Y 1 ） 丫多在3 ~31之間。丫小易自鎖，丫大傳動效率高，但蝸桿加工困 難 2） tg 丫 =z〃q，要求有自鎖性能時， 丫應(yīng)小，即應(yīng)取頭數(shù) Z1=1 中心距 a a的大小能反映傳遞功率的大小，標準中心距見表 2 蝸輪變位系 數(shù) X2 1）變位的主要目的是配湊中心距和湊傳動比，使之符合標準或推薦值。 2）為保持加工蝸輪時的滾刀尺寸不變，蝸桿是不變位的。

10、 3）當(dāng)配湊中心距時 X2= （a-a ） /m 圓柱蝸桿傳動的主要幾何尺寸的計算公式 名稱 符號 普通圓柱蝸桿傳動 備注 中心距 a a=0.5 m q+Z2) a=0.5 m(q+Z2+2x2)(變位) 蝸桿分度圓直徑 d1 d1=mq 按規(guī)定選取  蝸桿軸向齒距 Pa pa=mn 蝸桿導(dǎo)程 Pz pz=zipa 蝸桿導(dǎo)程角 Y y =arctg z i q 是分度圓柱上的導(dǎo)程角 頂隙 c c=c* m c*=0.2 蝸桿齒頂高 ha1 hai= h a m 一般 ha =i，短齒，ha =0.8

11、 蝸桿齒根高 hfi hfi= ( ha +c* ) m 蝸桿齒高 hi h i=hai+hfi 蝸桿齒頂圓直徑 dal dai=di+2hai 蝸桿齒根圓直徑 dfi dfi =di-2h fi 蝸桿螺紋部分長度 bi 見下表 蝸桿軸向齒厚 Sai Sai=0.5 n m 蝸桿法向齒厚 Sni Sni=SaiCOS Y 蝸輪分度圓直徑 d2 d2=nz2 蝸輪齒頂高 ha2 ha2=ha m ha2 = m(h a +x2)(變位) 蝸輪齒根高 hf2 hf2=n(h a +c*) hf2=m(h

12、 a -x 2+c*)(變位) 蝸輪喉圓直徑 da2 da2=d2 + 2ha2 蝸輪齒根圓直徑 df2 df2=d2-2h f2 蝸輪齒寬 b2 b2~ 2m(0.5+ )) 蝸輪齒根圓弧半徑 Ri Ri=0.5d ai+c Ri=0.5d ai +c 蝸輪齒頂圓弧半徑 R2 R2=0.5d fi +c R=0.5d fi +c 蝸輪頂圓直徑 de2 見下表 蝸輪輪緣寬度 B 見下表 蝸輪咽喉母圓半徑 rg 2 rg 2=a-d B、de2、bl的計算公式 zi B de2 X2 bi i < 0

13、.75 "fl! w 血2 +2m 0 >(ii+0.06 ?2)m 當(dāng)變位系數(shù)為中間 ■ ■-1_ +1.5 m -0.5 -0.1 0.5 1.0 -0.5 -0.1 0.5 1.0 >(8+0.06 -Jm > (10.5+ - 1) > (11+0.1 - J m > (12.5+0.1 -Jm > (12.5+0.09 )m > (9.5+0.09 -Jm > (10.5+ 一 1) m >(12.5+0.1 > (13+0.1 -Jm 值時,b1取L鄰近兩公 式所求值的較大者。經(jīng) 磨削的蝸桿，按左式所 求的長度應(yīng)再增加下列 值：

14、 當(dāng) m<10mm時，增加 25mm; 當(dāng)m=10?16mm時，增加 35 ?40mm; 當(dāng)m>16mn時，增加50mm 三、蝸桿傳動的失效形式和設(shè)計準則 1.失效形式 1 ）蝸桿傳動齒面間的相對滑動速度大， 發(fā)熱量大，故閉式蝸桿傳動的主要失效形式是膠合, 其次是點蝕和磨損。開式蝸桿傳動的失效形式是磨損和齒根彎曲折斷。 2 ） 2. 由于蝸桿是螺旋齒、材質(zhì)強度又高于蝸輪，所以蝸桿傳動的失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪上。 設(shè)計準則 閉式傳動：a. b. c. 按齒面接觸強度條件設(shè)計，控制蝸輪齒面的點蝕和膠合 按齒跟彎曲疲勞強度條件校核，控制輪齒的彎曲折斷和磨損 進行熱平衡計算

15、，控制溫升。 開式傳動：按齒跟彎曲疲勞強度條件設(shè)計，控制輪齒的彎曲折斷和磨損 蝸桿按照直軸設(shè)計，然后進行剛度校核，控制蝸桿軸的彎曲變形。 蝸桿蝸輪的材料 1.蝸桿蝸輪材料組合： 青銅作蝸輪齒圈，而蝸桿鋼制并淬硬、 磨削。這種材料組合可獲得較強的抗膠合能力和良好 的減摩耐磨性。 2.蝸桿常用材料及熱處理： 碳素鋼用于一般傳動 合金鋼用于重要傳動 四、 15Cr 40、45 調(diào)質(zhì)（硬度 < 350HBS） 40Cr 表面淬火（40?55HRC） 、20Cr滲碳淬火（55?62HRC） 3.蝸輪常用材料 按相對滑動速度vs來選?。? Vs< 2m/s 灰鑄鐵用于低速、輕

16、載或不重要的傳動。 vs< 4m/s 鋁鐵青銅 抗膠合能力遠比錫青銅差，但強度較高，價格便宜；用于速度較低的 傳動 Vs< 25m/s 鑄磷錫青銅 減摩、耐磨性好，抗膠合能力強，但其強度較低，價格較貴；用 于高速或重要傳動。 五、蝸桿傳動的受力分析 蝸桿蝸輪受力圖 齒面間總作用力 法向力Fn（注：齒面間的摩擦力一般忽略不計 ）

17、分力的名稱 圓周力Ft 軸向力Fa 徑向力Fr 分力的大小 2耳 4^1 二—臨 分力的方向 Ft1 與其作用點的 圓周速度方向相反 "左右手定則”：蝸桿 右旋伸右手（左旋伸左 手）；四指順著轉(zhuǎn)向握起； 拇指伸直后的指向為 Fa1的方向。 Fr1 、Fr2由作用點指 向各自的軸心 分力之間的關(guān) 系 法向力的大小 | [ 2寫 代=cos 為 cosy = =$帀，i為傳動比， cosctB cosy 帀為傳動效率 =。 ；coscosy 為蝸桿蝸輪法面壓力角； 六、蝸桿傳動的承載能力計算 蝸桿傳動的

18、承載能力計算包括蝸輪齒的疲勞強度計算和蝸桿的剛度計算。 本節(jié)介紹蝸輪齒的接觸 疲勞強度和彎曲疲勞強度計算。 1、齒面接觸疲勞強度條件 蝸輪與蝸桿嚙合處的齒面接觸應(yīng)力，與齒輪傳動相似，利用赫芝應(yīng)力公式，考慮蝸桿和蝸 輪齒廓特點，可得齒面接觸疲勞強度條件式。 校核公式： aH ~ Z E Z pj 燈2 // — [CT^] b岀-蝸輪齒面接觸應(yīng)力/MPa T2--蝸輪上的轉(zhuǎn)矩/N.mm Z e--材料的彈性影響系數(shù)，青銅、鑄鐵蝸輪對鋼蝸桿時取 =160皿卩罟 Z p --蝸桿傳動的接觸線長度和曲率半徑對接觸強度的影響系數(shù)，簡稱接觸系數(shù)，查圖 1 K-- 載荷系數(shù)，K=KKvK

19、b K a--使用系數(shù)，查表 3 K v--動載系數(shù)，精確制造且蝸輪圓周速度 V2<3m/s時取1.0?1.1 ； V2>3m/s時取1.1~1.2 K 3 --齒向載荷分布系數(shù)，平穩(wěn)載荷時取 1 ;載荷變化大或有沖擊振動時取 1.0?1.1 a-- 中心距/mm [b h]--許用接觸應(yīng)力，灰鑄鐵或強度極限 b b>300MPa的青銅蝸輪時，[b h]查表4; b bV 300MPa的青銅蝸輪時[b護Khn[ b h] , [ b H]查表5 K hn--接觸強度壽命系數(shù)： N-- 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，N=60jn2Lh( j--每轉(zhuǎn)中每個輪齒嚙合次數(shù)， Lh--工作壽命/小時，

20、n2--蝸輪 轉(zhuǎn)速 /r/mi n ) 設(shè)計公式 計算岀a后，可從表2中選一合適的a值以及相應(yīng)的參數(shù)。 2、彎曲疲勞強度條件 借用斜齒圓柱齒輪彎曲疲勞強度計算公式， 考慮蝸桿傳動的特點， 可得到齒根彎曲疲勞強度 條件式。 校核公式： b f-蝸輪齒根彎曲應(yīng)力/MPa Y Fa2--蝸輪齒形系數(shù)，由當(dāng)量齒數(shù)■■- ■- W 及蝸輪的變位系數(shù) X2從圖2中查得。 B --螺旋角影響系數(shù), b f]--許用彎曲應(yīng)力，[b f]=Kfn[ b F] ，[ b F]查表 6, 設(shè)計公式： 計算岀m^后，可從表

21、2中查岀相應(yīng)的參數(shù)。 七、蝸桿傳動的效率 閉式蝸桿傳動的總效率 ?:為: 弦0 + Q n 1---輪齒嚙合損耗功率的效率 ，式中$ v為當(dāng)量摩擦角，根據(jù)相對滑動速度 Vs(m/s)由表7 選取。導(dǎo)程角丫是影響蝸桿傳動嚙合效率的最主要的參數(shù)之一。 n1隨丫增大而提高，但到 一定值后即下降。當(dāng) 丫 >28。后，n 1隨丫的增大就比較緩慢，而大導(dǎo)程角的蝸桿制造困難，所 以一般取丫 ＜28。。 n 2…軸承摩擦損耗功率的效率 n 3---浸入油中的零件攪油損耗功率的效率 由于軸承摩擦及浸入油中零件攪油的損耗的功率不大，一般 n 2 n 3=0.95?0.96。 在設(shè)計之初，普通圓

22、柱蝸桿傳動的效率可近似取為： z 1=1, n = 0.7 ； z 1=2, n = 0.8 ； z 1=3, n = 0.85 ; z 1=4, n = 0.9。 八、蝸桿傳動的潤滑 潤滑對蝸桿傳動來說，具有特別重要的意義。因為當(dāng)潤滑不良時，傳動效率將顯著降低， 并且會帶來劇烈的磨損和產(chǎn)生膠合破壞的危險，所以往往采用粘度大的礦物油進行良好的潤滑， 在潤滑油中還常加入添加劑，使其提高抗膠合能力。 蝸桿傳動所采用的潤滑油、潤滑方法及潤滑裝置與齒輪傳動的基本相同。 l ?潤滑油 潤滑油的種類很多， 需根據(jù)蝸桿、蝸輪配對材料和運轉(zhuǎn)條件合理選用。 在鋼蝸桿配青銅蝸輪 時，常用的潤滑

23、油見下表 ＜蝸桿傳動常用的潤滑油 ＞。 蝸桿傳動常用的潤滑油 全損耗系統(tǒng)用有牌 號 L-AN 68 100 150 220 320 460 680 運 動 粘 度 61.2 ? 90 ? 135 ? 198 ? 288 ? 414 ? 612 ? l40/WsJ 74.8 110 165 242 352 506 748 粘度指數(shù)不小于 90 閃點（開口）（C）不 低于 180 200 220 傾點（C）不高于 -8 -5 注：其余指標可參看 GB5903-1986 2 ?潤滑油粘度及給油方法 潤滑油粘度及給油方法，一般

24、根據(jù)相對滑動速度及載荷類型進行選擇。 對于閉式傳動，常用 的潤滑油粘度及給油方法見下表 ＜蝸桿傳動的潤滑油粘度薦用值及給油方法 ＞;對于開式傳動，則 采用粘度較高的齒輪油或潤滑脂。 如果采用噴油潤滑，噴油嘴要對準蝸桿嚙入端；蝸桿正反轉(zhuǎn)時兩邊都要裝有噴油嘴 ，而且要 控制一定的油壓。 蝸桿傳動的潤滑油粘度薦用值及給油方法 蝸桿傳動的相對滑動速度 vs/（m/s） 0?1 0 ?2.5 0?5 >5 ?10 >10 ?15 >15 ?25 >25 載荷類型 重 重 中 （不限） （不限） （不限） （不限） 運動粘度g40/（Ws） 900 500

25、350 220 2 150 100 80 給油方法 油池潤滑 噴油潤滑時的噴油壓力 /MPa 0.7 2 3 噴油潤滑或油 池潤滑 3. 潤滑油量 對閉式蝸桿傳動采用油池潤滑時， 在攪油損耗不至過大的情況下， 應(yīng)有適當(dāng)?shù)挠土俊?這樣不 僅有利于動壓油膜的形成， 而且有助于散熱。對于蝸桿下置式或蝸桿側(cè)置式的傳動， 浸油深度應(yīng) 為蝸桿的一個齒高；當(dāng)為蝸桿上置式時，浸油深度約為蝸輪外徑的 1/3。 九、蝸桿傳動的熱平衡計算 由于蝸桿、蝸輪嚙合齒面間相對滑動速度大，摩擦、發(fā)熱大，效率低，對于閉式蝸桿傳動，若散 熱不良，會因油溫不斷升高，而使

26、潤滑條件惡化導(dǎo)致齒面失效。所以，設(shè)計閉式蝸桿傳動時，要 進行熱平衡計算。 1、 熱平衡計算方法 設(shè)熱平衡時的工作油溫為 t0,則熱平衡校核條件為： + lOOOpd）蘭60?兀七 t?！罡卟粦?yīng)超過 80 C; t a---周圍空氣的溫度，常溫情況可取為 20 C； a d---為箱體表面散熱系數(shù)， 在周圍空氣流通良好時， 取14?17.45 ;通風(fēng)不好時，取8.15 - 10.5 ; S--- 為箱體的散熱面積/m2，即箱體內(nèi)表面被油浸著或油能飛濺到，且外表面又被空氣所冷 卻的箱體表面積； n ---蝸桿傳動總效率。 2 、散熱措施 若計算結(jié)果to超岀允許值，可采取以

27、下措施，以提高散熱能力： (1) 在箱體外壁增加散熱片（圖 1），以增大散熱面積 S; (2) 在蝸桿軸端裝風(fēng)扇（圖 2） ，加速空氣流通以增大散熱系數(shù)，此時散熱系數(shù) a d按表 8選取; ⑶ 在箱體油池中裝循環(huán)冷卻管路 （圖 3），以降低油溫。 1 1-W： 齊財：A邈此5-集容 十、蝸桿蝸輪的結(jié)構(gòu) 1、蝸桿的結(jié)構(gòu) 蝸桿螺旋部分的直徑不大， 所以常和軸做成一個整體， 結(jié)構(gòu)形式。其中圖a所示的結(jié)構(gòu)無退刀槽， 加工螺旋部分時只能用銑制的辦法； 圖b所示的結(jié)構(gòu)則有退刀槽，螺旋部分可以車制，也可以銑 制，但這種結(jié)構(gòu)的剛度比前一

28、種差。當(dāng)蝸桿螺旋部分的直徑較大時，可以將蝸桿與軸分開 0） J rK -廠 1 ! ■5 r f ■ LI \—- -—■ □ b1 b） 2、蝸輪的結(jié)構(gòu) 常用的蝸輪結(jié)構(gòu)形式有以下幾種 ： 1）齒圈式（圖a）這種結(jié)構(gòu)由青銅齒圈及鑄鐵輪芯所組成。齒圈與輪芯多用 H7/r6配合，并加 裝4?6個緊定螺釘（或用螺釘擰緊后將頭部鋸掉 ）,以增強聯(lián)接的可靠性。螺釘直徑取作 （1.2 - 1.5 ） m

29、,m為蝸輪的模數(shù)。螺釘擰入深度為 （0.3?0.4）B,B為蝸輪寬度。 為了便于鉆孔，應(yīng)將螺孔中心線由配合縫向材料較硬的輪芯部分偏移 2?3mm這種結(jié)構(gòu)多 用于尺寸不太大或工作溫度變化較小的地方，以免熱脹冷縮影響配合的質(zhì)量。 2） 螺栓聯(lián)接式（圖b）可用普通螺栓聯(lián)接，或用鉸制孔用螺栓聯(lián)接，螺栓的尺寸和數(shù)目可參考 蝸輪的結(jié)構(gòu)尺寸而定，然后作適當(dāng)?shù)男：?。這種結(jié)構(gòu)裝拆比較方便，多用于尺寸較大或易磨損的 蝸輪。 3） 整體澆注式（圖c）主要用于鑄鐵蝸輪或尺寸很小的青銅蝸輪。 4）拼鑄式（圖d）這是在鑄鐵輪芯上加鑄青銅齒圈，然后切齒。只用于成批制造的蝸輪。 d r=15m d) f=1

30、ifMl5nin 蝸輪輪芯部分的結(jié)構(gòu)尺寸可參考齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸。 十一、設(shè)計示例 設(shè)計一攪拌機用的普通圓柱蝸桿傳動。已知輸入功率 Pi=9kw，轉(zhuǎn)速m=1450r/min，傳動比i=20， 大批量生產(chǎn)，傳動不反向，載荷較穩(wěn)定，但有不大的沖擊，要求工作壽命 12000小時。 ［解］1.選擇蝸桿傳動類型 根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI ）。 2. 選擇材料 根據(jù)庫存材料情況，并考慮到傳遞功率不大，速度中等，蝸桿采用 45鋼，齒面淬火，硬度 為45?55HRC蝸輪齒圈采用 ZCuSn10P1,因是大批量生產(chǎn)，采用金屬模鑄造，為節(jié)約貴重金屬， 輪芯用

31、HT100制造。 3. 按齒面接觸強度進行設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按接觸疲勞強度設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動 中心距 1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2 按z1=2，估取效率 n =0.8，則 T2 = 9.55x106^ n2 N-HD=948400Niini 2）確定載荷系數(shù)K 因工作載荷較穩(wěn)定. 所以選取齒向載荷分布系數(shù) K3 = 1 ;由表1選取使用系數(shù) KA= 1.15 ; 由于轉(zhuǎn)速高，沖擊不大，可取動載系數(shù) Kv= 1.05 ;則 K = Ka ?K^K, = 1.15X1X1.05 M.21 3）確定彈性影響系數(shù)

32、ZE 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配 ，故Ze=160 -.ilKd 4）確定接觸系數(shù) j 7 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 di和傳動中心距a的比值d〃a=0.35，從圖1中可查得接觸系數(shù) 一廣 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 7 d1和傳動中心距 a的比值d〃a=0.35，從圖1中可查得接觸系數(shù) .=2.9。 5）確定許用接觸應(yīng)力[（T ]H 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSnl0P1，金屬模鑄造，蝸桿硬度 >45HRC,可從表5中查得鑄 錫青銅蝸輪的基本許用應(yīng)力 [（T ] H=268MPa。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N = 60jn2Lh =60x1x11^x12000 =

33、5.22xl07 = 0 8134 〔切廠 Km ? 0］十吒 134 x 26" 218Mh 壽命系數(shù) 則 6）計算中心距 a >y..21x948400x(16^ V =173.234mm 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配 ，故Ze=160 -.ilKd 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配 ，故Ze=160 -.ilKd 取中心距a=200mm因i=20，故從普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)及其與蝸輪參數(shù)的匹配表 2中取模數(shù)m=8mm蝸桿分度圓直徑 d1=80mm這時d"a=0.4，從圖1;中可查得接觸系數(shù) _ / =2.74 , 7 7 因為

34、一「<_ 一：，因此以上計算結(jié)果可用。 4. 主要參數(shù)與幾何尺寸 1）蝸桿 軸向齒距 pa=25.133mm，直徑系數(shù) q=1O;齒頂圓直徑 da1=96mm齒根圓直徑 df1=60.8mm；分度圓 導(dǎo)程角 丫 =11 1836";蝸桿軸向齒厚 Sa=12.5664mm。 2） 蝸輪 蝸輪齒數(shù)Z2=41 ;變位系數(shù)X2=-0.5 ; =nE2 =8X41 = 328mm 驗算傳動比 i=z 2/z 1=41/2=20.5，這時傳動比誤差為 （20.5-20）/20=0.025=2.5%, 是允許的。 蝸輪咽喉母圓半徑 --di2 = 200 - -x344 = 28mm

35、2 蝸輪喉圓直徑 ◎二也乜亦，328 + 2x8 = 344nmi 蝸輪分度圓直徑 蝸輪齒根圓半徑 a _ - - 5. 校核齒根彎曲疲勞強度 1.53KT2 珀 gm cos” 聞 < [a]F MPa 當(dāng)量齒數(shù) cos3/ 41 (cos 11.31V -43.48 根據(jù)X2=-0.5,z v2=43.48，可由圖2查得齒形系數(shù) YFa2=2.87 螺旋角系數(shù) 1131 120^ -0.90575 許用彎曲應(yīng)力 [b ]F=[ b ]F ? KFN 從表6中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本

36、許用彎曲應(yīng)力 [b ]F=56MPa 壽命系數(shù) =J 106 =0 644 V5.22X107 [

37、）。 8 ?繪制工作圖（從略 十二、普通圓柱蝸桿傳動圖放大 十三、蝸桿傳動的設(shè)計用表 表1蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)z2的薦用值 表1蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)z2的薦用值 =z 2/Z 1 Z1 Z2 5 6 29~31 7~15 4 29~61 14?30 2 29~61 29~82 1 29~82 表2普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)及其與蝸輪參數(shù)的匹配 中心距 a/mm 模 數(shù) m/mm 分度圓直 徑 d1/mm m2d1/mm3 蝸桿頭 數(shù)z1 直徑系數(shù) q 蝸桿分度圓蝸輪齒數(shù) 導(dǎo)程角 丫 Z2 蝸輪變位系 數(shù)x

38、2 40 1 18 18 1 18.00 3 10 47〃 62 0 50 82 0 40 1.25 20 31.25 1 16.00 3 34 35" 49 -0.500 50 22.4 35 17.92 3 11 38" 62 0.040  63 62 0.440 50 1.6 20 51.2 1 12.50 4 34 26" 51 -0.500 2 9 05 25" 4 17 44 41" 63 28 71.68 1 17.50 3 16 14" 61 0.12

39、5 80 82 0.250 2 22.4 89.2 1 11.20 5 06 08" 40 2 10 07 29" 29 -0.100 (50) 4 19 39 14" (39) (-0.100) (63) 6 28 10 43" (51) (0.400) 80 35.5 142 1 17.75 3 13 28" 62 0.125 100 82 2.5 28 175 1 11.20 5 06 08" (50) 2 10 27 29" 29 -0.100 (63)

40、 4 19 39 14" (39) (0.100) 80 6 28 10 43" (53) (-0.100) 100 45 281.25 1 18.00 2 17 47" 62 0 3.15 33.5 352.25 1 11.27 5 04 15" 63 2 10 03 48" 29 -0.1349 (80) 4 19 32 29" (39) (0.2619) (100) 6 28 10 50" (53) (-0.3889) 125 56 555.66 1 17.778 3 13 10" 62

41、 -0.2063 4 40 640 1 10.00 5 42 38" 80 2 11 18 36" 31 -0.500 (100) 4 21 48 05" (41) (-0.500) (125) 6 30 57 50" (51) (0.750) 160 71 1136 1 17.75 3 13 28" 62 0.125 100 5 50 1250 1 10.00 5 42 38" 31 -0.500 (125) 2 11 18 36" (41) (-0.500) (160)

42、 4 21 48 05" (53) (0.500) (180) 6 30 57 50" (61) (0.500) 200 90 2250 1 18.00 3 10 47" 62 0 125 3.3 63 2500.47 1 10.00 5 42 38" 31 -0.6587 (160) 2 11 18 36" (41) (-0.1032) (180) 4 21 48 05" (48) (-0.4286) (200) 6 30 57 50" (53) (0.2460) 0.2937 250 112 4445.

43、28 1 17.778 3 13 10" 61 100 80 5120 1 10.00 5 42 38" 31 -0.500 (125) 2 11 18 36" (41) (-0.500) (160) 8 4 21 48 05" (47) (-0.375) (180) 6 30 57 50" (52) (0.250) 表3使用系數(shù)Ka  工作類型 I II III 載荷性質(zhì) 均勻、無沖擊 不均勻、小沖擊 不均勻、大沖擊 每小時起動次數(shù) <25 25?50 >50 起動載荷 小 較大 大 KA

44、1 1.15 1.2 表4灰鑄鐵及鑄鋁鐵青銅蝸輪的許用接觸應(yīng)力 ［e］/MPa 材 料 滑動速度(s/m) 蝸 桿 蝸 輪 <0.25 0.25 0.5 1 2 3 4 20 或20Cr滲 碳、淬火，45鋼淬 灰鑄鐵HT150 206 166 150 127 95 - - 灰鑄鐵HT200 250 202 182 154 115 - - 火，齒面硬度大于 45HRC 鑄鋁鐵青銅 ZCuAL10Fe3 - 250 230 210 180 160 45鋼或Q 灰鑄鐵HT150 172 139 12

45、5 106 79 - - 灰鑄鐵HT200 208 168 152 128 96 - - 表5鑄錫青銅蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力 ［列/MPa 蝸輪材料 鑄造方法 蝸桿螺旋面硬度 <45HRC >45HRC 鑄錫磷青銅ZCuS n10P1 砂模 150 180 金屬模 220 268 鑄錫鋅鉛青銅 砂模 113 135 ZCuSn Pb5Z n5 金屬模 128 140 表6蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 ［年］/MPa 蝸輪材料 鑄造方法 單側(cè)工作［b 0F］ 雙側(cè)工作［b -1F］ 鑄錫青銅ZCuSn10P1

46、砂模 40 29 金屬模 56 40 鑄錫鋅鉛青銅 砂模 26 22 ZCuSn Pb5Z n5 金屬模 32 26 Z鑄鋁鐵青銅 ZCuAL10Fe3 砂模 80 57 金屬模 90 64 灰鑄鐵HT150 砂模 40 28 灰鑄鐵HT200 砂模 48 34 表7普通圓柱蝸桿傳動的 Vs、伉值 表7普通圓柱蝸桿傳動的 vs、$ v值 蝸輪齒圈材料 錫青銅 無錫青銅 灰鑄造 蝸桿齒面硬度 > 45HRC 其它 >45HRC > 45HRC 其它 滑動速度 vs(m/s) V $ v $ v $

47、v $ v 1.0 2 35 3 09 4 00 4 00 5 09 1.5 2 17 2 52 3 43 3 43 4 34  2.0 2 00 2 35 3 09 3 09 4 00 2.5 1 43 2 17 2 52 3.0 1 36 2 00 2 35 4.0 1 22 1 47 2 17 5 1 16 1 40 2 00 8 1 02 1 29 1 43 10 0 55 1 22 15 0 48 1 09 24 0 45

48、 表8：風(fēng)冷時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ad 蝸桿轉(zhuǎn)速/ (r/min )750 1000 1250 1550 2 a d /[w/ (m. C] 27 31 35 38 表9蝸桿傳動常用的潤滑油 全損耗系統(tǒng)用有牌號 l-AN 68 100 150 220 320 460 680 運動粘度^oAWs） 61.2 ? 74.8 90 ?110 135 ? 165 198?242 288 ? 352 414 ?506 612?748 粘度指數(shù)不小于 90 閃點（開口）（C）不低 于 180 200 220

49、傾點（c）不高于 -8 -5 表10蝸桿傳動的潤滑油粘度薦用值及給油方法 蝸桿傳動的相對滑動速度 vs/（m/s） 0?1 0?2.5 0?5 >5 ?10 >10 ?15 >15 ?25 >25 載荷類型 重 重 中 （不限） （不限） （不限） （不限） 運動粘度g40/（Ws） 900 500 350 220 150 100 80 給油方法 油池潤滑 噴油潤滑 或油池潤 滑 噴油潤滑時的噴油壓力 /MPa 0.7 2 3 十四、蝸桿傳動的設(shè)計線圖 圖1圓柱蝸桿傳動的接觸系數(shù) Zp 圖2蝸輪的齒形系數(shù) YFa2(a =20 *=1, po=0.3mn) 3.2 y 3?8 3.6 6 2 2 3 3.5 3.1 3.0 2.9 8 2 2 7 12 13 14 15 16 1718 20 25 30 40 50 60 80 100400 9 1 0 60 1.9 1.8 8 200 “