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1、蝸輪蝸桿第第7章章 蝸桿傳動蝸桿傳動7.17.1 概述概述7.27.2 圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸7.37.3 蝸桿傳動的失效形式、材料和結構蝸桿傳動的失效形式、材料和結構7.47.4 圓柱蝸桿傳動的受力分析圓柱蝸桿傳動的受力分析7.67.6 圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算7.57.5 圓柱蝸桿傳動的強度計算圓柱蝸桿傳動的強度計算蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿蝸桿傳動的特點和類型蝸桿傳動的特點和類型作用：作用： 用于傳遞交錯軸之間的回轉運動和動力。用于傳遞交錯軸之間的回轉運動和動力。 蝸桿主動、蝸輪從動。蝸桿主動、蝸輪從動。90

2、9011 1蝸桿蝸桿22 2蝸輪蝸輪蝸輪蝸桿優(yōu)點：優(yōu)點： 傳動比大、結構緊湊；傳動比大、結構緊湊； 傳動平穩(wěn)，噪聲傳動平穩(wěn)，噪聲??；小；一定條件下可自鎖。一定條件下可自鎖。缺點：缺點： 傳動效率低；傳動效率低；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，蝸輪蝸桿相當于齒輪齒條嚙合。在中間平面內，蝸輪蝸桿相當于齒輪齒條嚙合。2蝸輪蝸桿模數模數m m取標準值，與齒輪模數系列不同。取標準值，與齒輪模數系列不同。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蝸桿模數蝸桿模數m值值 GB10088-88GB10088-881. 模數模數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的匹配標準系列蝸桿分度圓直徑與其模數的匹配標準系列 mm 20 q=12.5 28 q=17.51.6蝸輪蝸桿3. 蝸桿頭數蝸桿頭數z1蝸桿頭數蝸桿頭數z1 ：即螺旋線的數目。即螺旋線的數目。d d蝸輪蝸桿表表12-2 蝸桿頭數蝸桿頭數z1與蝸輪齒數與蝸輪齒數

5、z2的推薦值的推薦值傳動比傳動比i 713 1427 2840 40蝸桿頭數蝸桿頭數z1 4 2 2、1 1蝸輪齒數蝸輪齒數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. 蝸桿的導程角蝸桿的導程角dd1 1lp px1x11 1d d1 11 11 1蝸輪蝸桿5.5.蝸輪

6、齒數蝸輪齒數z26.傳動比傳動比i與齒數比與齒數比u7.標準中心標準中心距距蝸輪蝸桿圓柱蝸桿傳動幾何尺寸的計算圓柱蝸桿傳動幾何尺寸的計算表表 12-3 普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算普通圓柱蝸桿傳動的幾何尺寸計算名名 稱稱計計 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 蝸桿傳動的失效形式、材料和結構蝸桿傳動的失效形式、材料和結構7.3.17.3.1蝸桿傳動的失效形式及設計準則蝸桿傳動的失效形式及設計準則主要主要失效形式：失效形式： 膠合、點蝕、磨損。膠合、點蝕、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。材料牌號選擇：材料牌號選擇：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 鋼調質處理鋼調質處理( (硬度為硬度為220220250HBS) )蝸輪材料：蝸輪材料： vS S 12 m/s 12 m/s時時 ZCuSn10P1 ZCuSn10P1錫青銅制造。錫青銅制造。vS S 12 m/s 12 m/s時時 ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅錫青銅vS S 6 m/s 6 m/s時時 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 滑動速度滑動速度 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 對動力傳動，宜采用多頭蝸桿對動力傳動，宜采用多頭蝸桿 蝸桿加工困難蝸桿加工困難 過大過大當當 28 時，效率時，效率增加很少。增加很少。當當 時，蝸桿具有自鎖性，但效率時，蝸桿具有自鎖性，但效率很低。很低。252.5512.50.51 1015 m/s時，采用壓力噴油潤滑。時，采用

11、壓力噴油潤滑。當當v1 4 m/s時，采用蝸桿在上的結構。時，采用蝸桿在上的結構。蝸輪蝸桿 7.5.3 7.5.3 蝸桿傳動的熱平衡計算蝸桿傳動的熱平衡計算由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，若不及時散熱，會引起箱體內，油溫升高，潤滑失效，導致輪齒磨損加劇，甚至出現膠合。因此，對連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算對閉式傳動，熱量由箱體散逸，要求箱體與環(huán)境溫差：對閉式傳動，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；一般?。罕砻嫔嵯禂?；一般取：i 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壁指箱體外壁與空氣接觸而內壁被油飛濺到的箱殼面積。對于箱體上的散熱片，其被油飛濺到的箱殼面積。對于箱體上的散熱片，其散熱面積按散熱面積按50%50%計算。計算。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，可采取冷卻措施：不能滿足要求時，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)鳠嵯禂担┨岣弑砻鎮(zhèn)鳠嵯禂? 加

13、風扇、冷卻水管、循環(huán)油冷卻。加風扇、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、蝸桿蝸輪的結構設計蝸桿蝸輪的結構設計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：時：b1 (11+0.06z2)mz1= 4時時: b1 (12.5+0.09z2)mb1 蝸桿軸蝸桿軸蝸桿長度蝸桿長度b1的確定：的確定：蝸輪蝸桿本本 章章 重重 點點(1)(1)熟悉蝸桿傳動的特點。熟悉蝸桿傳動的特點。(2)(2)了解蝸桿傳動的類型、應用、材料和結構。了解蝸桿傳動的類型、應用、材料和結構。(3)(3)掌握普通圓柱蝸桿的主要參數和幾何尺寸計算。掌握普通圓柱蝸桿的主要參數和幾何尺寸計算。