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1、第第7章章 蜗杆传动蜗杆传动 7.1 概述概述7.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸7.3 蜗杆传动的失效形式、材料和精度蜗杆传动的失效形式、材料和精度7.4 圆柱蜗杆传动设计圆柱蜗杆传动设计7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算7.6 蜗轮、蜗杆的结构蜗轮、蜗杆的结构 学习和了解蜗杆传动的类型、特点；主要参数和几何学习和了解蜗杆传动的类型、特点；主要参数和几何尺寸；失效形式、常用材料及精度；圆柱蜗杆传动的设计尺寸；失效形式、常用材料及精度；圆柱蜗杆传动的设计效率、润滑及热平衡计算；蜗杆蜗轮的结构效率、润滑及热平衡计算
2、；蜗杆蜗轮的结构。u本章学习目标本章学习目标 掌握：掌握：蜗杆传动的基本参数，蜗杆传动的受力分析和承载蜗杆传动的基本参数，蜗杆传动的受力分析和承载u本章学习要求本章学习要求 了解：了解：蜗杆传动的类型、特点；主要失效形式及材料；效蜗杆传动的类型、特点；主要失效形式及材料；效率、润滑；蜗杆蜗轮结构。率、润滑；蜗杆蜗轮结构。能力计算能力计算.7.1 概概 述述 蜗杆传动由蜗杆蜗轮组成。一般蜗杆主动、蜗轮从蜗杆传动由蜗杆蜗轮组成。一般蜗杆主动、蜗轮从动，两轴交错成动，两轴交错成90。蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型圆柱蜗杆圆柱蜗杆 环面蜗杆环面蜗杆锥面蜗杆锥面蜗杆 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆渐开
3、线蜗杆 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 圆弧圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆 轴面齿廓为直线，端面齿廓为阿基米轴面齿廓为直线，端面齿廓为阿基米德螺线德螺线.渐开线蜗杆渐开线蜗杆 端面齿廓为渐开线端面齿廓为渐开线 法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆 端面齿廓为延伸渐开线，端面齿廓为延伸渐开线，法向齿廓为直线法向齿廓为直线 蜗杆传动的特点蜗杆传动的特点 优点优点 传动比大，结构紧凑传动比大，结构紧凑.传动平稳，噪声小传动平稳，噪声小.可制成具有自锁性能的传动可制成具有自锁性能的传动.缺点缺点 效率低效率低.成本较高成本较高.7.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸和几何
4、尺寸蜗杆传动的主要参数蜗杆传动的主要参数 中间平面中间平面:通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面.模数模数m和压力角和压力角正确啮合条件正确啮合条件:mmm2t1at2t2a1a1 蜗杆导程角蜗杆导程角 111111a11tandmzdmzdpzdS蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d1 1 蜗杆分度圆直径为标准值蜗杆分度圆直径为标准值(查表确定查表确定)蜗杆直径系数蜗杆直径系数q 蜗杆的分度圆直径与模数蜗杆的分度圆直径与模数的比值的比值.qz1tanmdq1蜗杆头数蜗杆头数z、蜗轮齿数、蜗轮齿数z2 2和传动比和传动比i 蜗杆的头数通常取蜗杆的头数通常取1、2、4、
5、6.蜗轮齿数蜗轮齿数 1 12 2z zz zi传动比传动比 t ta an n1 12 21 12 22 21 1ddzznni蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆传动的几何尺寸计算 mqd 1 122mzd 2215.05.0zqmdda蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径蜗轮分度圆直径蜗轮分度圆直径中心距中心距其他尺寸见教材表其他尺寸见教材表7-37.3 蜗杆传动的失效形式、材料和精度蜗杆传动的失效形式、材料和精度 蜗杆传动的滑动速度蜗杆传动的滑动速度 cos12221s蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效一般发生在蜗蜗杆传动的失效一般发生在蜗轮轮齿上轮轮齿上.主要失效形式是齿面胶合、磨主
6、要失效形式是齿面胶合、磨损和点蚀损和点蚀.设计准则设计准则 对蜗杆传动的强度计算，对蜗杆传动的强度计算，通常是仿照圆柱齿轮的接触疲通常是仿照圆柱齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度进行条劳强度和弯曲疲劳强度进行条件性计算件性计算.蜗杆传动的材料蜗杆传动的材料 材料的性能要求材料的性能要求:不但要有一定的强度，而且应有良好不但要有一定的强度，而且应有良好的减摩、耐磨和抗胶合性的减摩、耐磨和抗胶合性.蜗杆常用碳钢和合金钢蜗杆常用碳钢和合金钢.蜗轮常用材料是铸造锡青铜和无锡青铜蜗轮常用材料是铸造锡青铜和无锡青铜.蜗杆传动的精度蜗杆传动的精度 规定了规定了12个精度等级。个精度等级。1级精度最高，往后依次
7、级精度最高，往后依次降低。普通圆柱蜗杆传动，常用降低。普通圆柱蜗杆传动，常用69级。级。7.4 圆柱蜗杆传动设计圆柱蜗杆传动设计蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析 作用在轮齿上的法向力可分解为三个互相垂直的分作用在轮齿上的法向力可分解为三个互相垂直的分力：圆周力力：圆周力Ft t、径向力、径向力Fr r和轴向力和轴向力Fa a.112a1 t2dTFF222t1a2dTFFtan2t2r1rFFFcoscoscoscos2tn2tnFFF法向力法向力 T1 1、T2 2、分别为蜗杆、蜗轮传递的转矩、分别为蜗杆、蜗轮传递的转矩，iTT12作用力方向的确定：作用力方向的确定：主动蜗杆的圆周力的方
8、向与其圆周速度方向相反，从主动蜗杆的圆周力的方向与其圆周速度方向相反，从动蜗轮的圆周力的方向与圆周速度方向相同；动蜗轮的圆周力的方向与圆周速度方向相同；蜗杆的轴向力可通过左蜗杆的轴向力可通过左(右右)手定则判断手定则判断.计算载荷计算载荷 ncaKFFK为载荷系数，一般为载荷系数，一般，3.11.1K齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算 221222212H500500zdmKTddKT HMPa 校核公式校核公式设计公式设计公式12dm 2H22500zKT蜗轮齿弯曲疲劳强度计算蜗轮齿弯曲疲劳强度计算 校核公式为校核公式为 F2122F64.1YYzdmKT FMPa 设计公式设计公式
9、12dm F2F264.1ZYYKTYF F蜗轮齿形系数蜗轮齿形系数，7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算蜗杆传动的效率蜗杆传动的效率 闭式蜗杆传动的效率闭式蜗杆传动的效率 321总效率主要取决于啮合效率总效率主要取决于啮合效率 vtantan1vtantan97.095.0通常通常 蜗杆传动的润滑蜗杆传动的润滑 闭式蜗杆传动一般采用油池或喷油润滑闭式蜗杆传动一般采用油池或喷油润滑.开式蜗杆传动应选用粘度高的润滑油和润滑脂开式蜗杆传动应选用粘度高的润滑油和润滑脂.蜗杆传动的热平衡计算蜗杆传动的热平衡计算 热平衡计算热平衡计算 0t111000tAPt tt0
10、 周围空气温度周围空气温度(C)C)；t箱体散热系数箱体散热系数。W W/(m m2 2C)C)；当周围空气；当周围空气流通良好时取大值。流通良好时取大值。A A散热面积散热面积(m m2)1710t 润滑油允许的工作温度，一般限制在润滑油允许的工作温度，一般限制在6070C,C,最高不超过最高不超过8080.t提高散热能力措施提高散热能力措施 1)在箱体外壁铸出散热片，以增大散热面积在箱体外壁铸出散热片，以增大散热面积.2)在蜗杆轴端加装风扇，可提高散热系数在蜗杆轴端加装风扇，可提高散热系数.3)在箱体油池中装蛇形冷却水管，进行循环水冷却在箱体油池中装蛇形冷却水管，进行循环水冷却.4)采用压力喷油循环冷却采用压力喷油循环冷却.7.6 蜗杆、蜗轮的结构蜗杆、蜗轮的结构蜗杆的直径较小，常和轴制成一体，称为蜗杆轴蜗杆的直径较小，常和轴制成一体，称为蜗杆轴.蜗轮有以下几种类型蜗轮有以下几种类型 整体式蜗轮整体式蜗轮 镶铸式镶铸式 齿圈式齿圈式 螺栓联接式螺栓联接式
