第九章蝸桿傳動(dòng) 9 1概述 蝸桿傳動(dòng)圖 1 一 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用 1 特點(diǎn) 單級(jí)傳動(dòng)比大 結(jié)構(gòu)緊湊 傳動(dòng)平穩(wěn) 無噪音 可自鎖 傳動(dòng)效率低 成本高 2 應(yīng)用 機(jī)床 數(shù)控工作臺(tái) 分度汽車 轉(zhuǎn)向器冶金 材料運(yùn)輸?shù)V山 開采設(shè)備起重運(yùn)輸 提升設(shè)備 電梯 自動(dòng)扶梯 2 二 蝸桿傳動(dòng)的類型1 按蝸桿形狀分 環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 錐蝸桿傳動(dòng) 圓柱蝸桿傳動(dòng) 3 2 根據(jù)齒面形狀不同分為 普通蝸桿傳動(dòng)圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng) 4 3 阿基米德蝸桿 在軸剖面 直線齒廓法剖面 凸曲線垂直軸剖面 阿基米德螺線車削加工 不能磨削 精度低 5 9 2普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算 中間平面上的參數(shù)作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 一 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇 1 蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件及模數(shù)m和壓力角 旋向相同 6 2 蝸桿分度圓直徑d1和導(dǎo)程角 為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目并便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化 因此對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑d1 表9 1 導(dǎo)程角 7 普通蝸桿傳動(dòng)的m與d1搭配值 表9 1 8 3 傳動(dòng)比i 蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2 蝸桿頭數(shù)Z1通常取為 1 2 3 4 或6 Z2 iZ1 一般取Z2 28 80 4 傳動(dòng)中心距a和變位系數(shù)x2 標(biāo)準(zhǔn)中心距 變位蝸桿傳動(dòng) 只對(duì)蝸輪變位 9 1 變位前后 蝸輪的齒數(shù)不變 Z2 Z2而傳動(dòng)中心距改變 a a 一般取 x 1 按變位后的尺寸加工 安裝 10 2 變位前后 傳動(dòng)中心距不變a a蝸輪的齒數(shù)變化 Z2 Z2 一般取 x 1 11 5相對(duì)滑動(dòng)速度 S m s 式中 d1 蝸桿分度圓直徑 mmn1 蝸桿的轉(zhuǎn)速 r min 蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角 度 12 二 蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算 13 14 9 3蝸桿傳動(dòng)的失效形式 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和材料選擇 一 蝸桿傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 失效形式 主要是齒面膠合 點(diǎn)蝕和磨損 而且失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 通常按齒面 蝸輪 接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力 在選擇許用應(yīng)力時(shí) 要適當(dāng)考慮膠合和磨損失效因素的影響 對(duì)閉式傳動(dòng)要進(jìn)行熱平衡計(jì)算 必要時(shí)對(duì)蝸桿強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計(jì)算 15 二 蝸桿和蝸輪的常用材料 對(duì)蝸桿和蝸輪材料的要求 不僅要求具有足夠的強(qiáng)度 更重要的是要求具有良好的減摩性 耐磨性和跑和性能 蝸桿材料 一般用碳素鋼或合金鋼制成 蝸輪材料 一般為鑄造錫青銅 鑄造鋁鐵青銅 灰鑄鐵 16 9 4普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算 一 蝸桿傳動(dòng)的受力分析和計(jì)算載荷 1受力分析 17 而法向力 取 則有 N 18 式中 T1 T2 分別為蝸桿和蝸輪軸上的轉(zhuǎn)矩 N mm T2 i T1 N mm 傳動(dòng)效率 i 傳動(dòng)比d1 d2 分別為蝸桿和蝸輪的分度圓直徑 mm 壓力角 20 蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角 度 19 力的方向 確定圓周力Ft及徑向力Fr的方向的方法同外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng) 而軸向力Fa的方向則可根據(jù)相應(yīng)的圓周力Ft的方向來判定 即Fa1與Ft2方向相反 Ft1與Fa2的方向相反 也可按照主動(dòng)件左右手定則來判斷 20 力的方向判斷例題 21 2蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算載荷 計(jì)算載荷 K 名義載荷 式中KA 工作情況系數(shù)K 動(dòng)載荷系數(shù)K 齒向載荷分布系數(shù) 22 二 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 校核公式為 設(shè)計(jì)公式為 MPa mm3 23 ZE 彈性系數(shù) 對(duì)于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼制蝸桿配對(duì)時(shí) 取 蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力 MPa 式中 式中 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 107時(shí) 蝸輪材料的基本許用接觸應(yīng)力 MPa 壽命系數(shù) 24 25 9 5蝸桿傳動(dòng)的效率 潤滑和熱平衡計(jì)算 一 蝸桿傳動(dòng)的效率 式中 1 嚙合效率 2 3 分別為軸承效率和攪油效率一般取 2 3 0 95 0 96 26 蝸桿傳動(dòng)的總效率 27 二 蝸桿傳動(dòng)的潤滑 潤滑的目的 防止膠合和磨損 提高效率 開式 定期涂潤滑脂 閉式 浸油或噴油 28 三 蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算 單位時(shí)間內(nèi)由摩擦損耗的功率產(chǎn)生的熱量為 W 式中 P1 蝸桿傳動(dòng)的功率 KW 蝸桿傳動(dòng)的總效率 29 單位時(shí)間由箱體外壁散發(fā)到空氣中的熱量為 W 式中Ks 散熱系數(shù)A 散熱面積t 達(dá)到平衡時(shí) 箱體內(nèi)的油溫 t在800以內(nèi)t0 周圍空氣溫度 t0 200 30 根據(jù)熱平衡條件H1 H2可求得既定工作條件下的油溫 在既定工作條件下 保持正常油溫所需要的散熱面積 一般應(yīng)使t在80 以下 31 若t 80 或有效的散熱面積不足時(shí) 則必須 采取措施 以提高其散熱能力 常用措施 1 合理設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu) 鑄出或焊上散熱片 以增大散熱面積 2 在蝸輪軸上裝置風(fēng)扇 進(jìn)行人工通風(fēng) 以提高散熱系數(shù) 32 3 在箱體油池內(nèi)裝設(shè)蛇形冷卻水管 4 采用壓力噴油循環(huán)潤滑 33 9 6蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 一蝸桿的結(jié)構(gòu) 車削 有退刀槽 34 二 蝸輪的結(jié)構(gòu) 蝸輪可制成整體式或裝配式1整體式 35 2齒圈壓配式 3螺栓聯(lián)接式 37 4鑲鑄式 38 斜齒圓柱齒輪 蝸桿減速器 齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用 圓柱齒輪減速器 39