第十章蜗杆传动 §10-1蜗杆传动概述 §10-2蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 §10-3蜗杆传动的设计计算 §10-4圆弧圆柱蜗杆传动简介 §10-5蜗杆和蜗轮的结构
第十章 蜗杆传动 §10-1 蜗杆传动概述 §10-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 §10-3 蜗杆传动的设计计算 §10-5 蜗杆和蜗轮的结构 §10-4 圆弧圆柱蜗杆传动简介
§10-1蜗杆传动概述 蜗杆传动用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90°。 蜗杆传动的特点: 1.传动比大,一般=10-~80,最大可达1000; 2.重合度大,传动平稳,噪声低; 3.结构紧凑,可实现反行程自锁; 4.齿面的相对滑动速度大,效率低; 主要用于中小功率,间断工作的场合。 E广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。 (虚拟现实中的蜗杆传动)
§10-1蜗杆传动概述 蜗杆传动用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90° 。 §10-1 蜗杆传动概述 1．传动比大，一般 i =10~80，最大可达1000； 2．重合度大，传动平稳，噪声低； 4．齿面的相对滑动速度大，效率低； 主要用于中小功率，间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。 （虚拟现实中的蜗杆传动） 一、蜗杆传动的特点： 3．结构紧凑，可实现反行程自锁；
蜗杆传动概述 、蜗杆传动的类型 阿基米德蜗枉(ZA蜗杆)(图10-2a) 普通圆柱蜗杆传动渐开线蜗杆(Z1蜗杆)(图10-2b) 圆柱蜗杆传动 法向直廓蜗枉(ZN蜗杆)(图10-2a) (图10-1a) 圆弧圆柱蜗杆传动 环面蜗枉传动蜗杆的外形是圆弧回转面,同时啮合的齿数多,传动平稳; (图10-1b)齿面利于润滑油膜形成,传动效率较高; 锥蜗杆传动重合度大;承载能力和效率较高。 (图10-1c) 本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。 、蜗杆传动的精度等级 分为12个精度等级,常用5~9级,精度等级的选择参见表10-1
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆的齿廓形状不同。 蜗杆传动的类型 蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳； 齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高； 重合度大；承载能力和效率较高。 阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）（图10－2a） 渐开线蜗杆 （ZI蜗杆）（图10－2b） 法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）（图10－2a） 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 （图10－1a） （图10－1b） （图10－1c） 二、蜗杆传动的类型 本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。 三、蜗杆传动的精度等级 分为12个精度等级，常用5～9级，精度等级的选择参见表10－1。 蜗杆传动概述
810-2蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 主平面:通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 是蜗杆的轴面 是蜗轮的端面 蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在主平面内确定。 EZA蜗杆传动在主平面内,相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。 、蜗杆传动的主要参数 主平面 1.模数m和齿形角α 在主平面内,蜗杆和蜗轮的模数相等且为标准值,见表10-2。 阿基米德蜗杆的轴面齿形角an1=20° 法向直廓蜗杆的法向齿形角an1=20° 2.蜗杆分度圆直径a1和直径系数q 详细内容 蜗杆分度圆直径d1为标准值,见表10-2 Ed1与模数m的比值称为蜗杆直径系数q。即:q=d1/m du= g m 是导出值6
§10-2蜗杆传动的参数 与尺寸1 §10-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 1. 模数 m 和齿形角 a 在主平面内，蜗杆和蜗轮的模数相等且为标准值，见表10－2。 2. 蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q 蜗杆分度圆直径 d1 为标准值，见表10－2。 详细内容 主平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 是蜗杆的轴面 是蜗轮的端面 ZA蜗杆传动在主平面内，相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。 蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在主平面内确定。 即 mx1= mt2 = m d1与模数 m 的比值称为蜗杆直径系数 q。即：q = d1／m 阿基米德蜗杆的轴面齿形角 αx1＝20° 法向直廓蜗杆的法向齿形角 αn1＝20° d1 = q m 是导出值 一、蜗杆传动的主要参数 主平面 β
主要参数与几何尺寸您 3.蜗杆分度圆柱导程角y 丌n tan y 二丌n 1-m2 正确啮合条件: zh1(分度圆周长 2 =B2(蜗轮、蜗杆旋向相同) 4.蜗杆的头数1、蜗轮齿数-2 ■z1↑→y个→效率n↑,但加工困难 (蜗枉头数与传动效率关系) ■21↓→传动比价,但传动效率n↓。 (Z1与Z的荐用值表 常取,z1=1,2,4,6。可根据传动比选取,见表10-3。 2=i1。如二2太小,将使传动平稳性变差。如二2太大,蜗轮直径将 增大,使蜗杆支承间距加大,降低蜗杄的弯曲刚度。 一般2=32~80
（Z1与Z2的荐用值表） (蜗杆头数与传动效率关系) 蜗杆传动的参数与尺寸2 4. 蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2 3. 蜗杆分度圆柱导程角g q z d z m d z m 1 1 1 1 1 π π tan g z1↑→g↑→效率 η↑，但加工困难。 正确啮合条件： d1 (分度圆周长) g m z1m mx1= mt2 γ1＝β2 （蜗轮、蜗杆旋向相同） αx1= αt2 z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。 常取，z1＝1，2，4，6。 可根据传动比选取，见表10－3。 z2= i z1。 如 z2太小，将使传动平稳性变差。如 z2太大，蜗轮直径将 增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。 一般 z2＝32～80 主要参数与几何尺寸 d1 γ
主要参数与几何尺寸您 5传动比 ≠ (a1=qm≠-1m) 2)n 6.中心距 =(d1+a2)=(q+2)n E中心距的常用值见P203。 、蜗杆传动的变位(图10-3) 变位:即加工蜗轮时,改变刀具的位置。而蜗杆相当于刀具。 故,只是蜗轮变位,而蜗杄不变位。即蜗轮尺寸变化,蜗杄尺寸不变。 但是,变位以后,蜗杆的节圆改变,而蜗轮的节圆永远与分度圆重合。 变位的目的:调整中心距和传动比 调整中心距所需变位系数: m(+2)=2-a 常取 0.5≤X<0.5 三、蜗杆传动的几何尺寸见表10-4和图10-4
蜗杆传动的参数与尺寸3 5. 传动比 i 1 2 2 1 z z n n i 6. 中心距 a d d (q z )m 2 1 ( ) 2 1 1 2 2 1 2 d d 中心距的常用值见P203。 二、蜗杆传动的变位 变位：即加工蜗轮时，改变刀具的位置。而蜗杆相当于刀具。 故，只是蜗轮变位，而蜗杆不变位。即蜗轮尺寸变化，蜗杆尺寸不变。 但是，变位以后，蜗杆的节圆改变，而蜗轮的节圆永远与分度圆重合。 变位的目的：调整中心距和传动比 调整中心距所需变位系数： m a a q z m a x ( ) 2 1 2 常取 －0.5≤x≤0.5 三、蜗杆传动的几何尺寸 见表10－4和图10－4。 主要参数与几何尺寸 ( d1= q m ≠ z1m) ( d2= z2 m ) (图10－3)
10=3蜗杆传动的设计计算 , 、失效形式、设计准则和常用材料 1.主要失效形式:蜗轮齿面的胶合、磨粒磨损(最终导致断齿)等。 2.设计准则 闭式传动:按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算;之后校核蜗轮的齿根 弯曲疲劳强度,并进行热平衡计算 开式传动:通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。 3.常用材料 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢,见表10-6。 锡青铜:适用于齿面滑动速度U,较高的传动。 (抗胶合能力强,抗点蚀能力差) 蜗轮常用材料有:铝青铜:0≤8ms的场合。(抗胶合能力差) (见表10-5) 灰铸铁:0s≤2m/s的场合
适用于齿面滑动速度 较高的传动。 §10-3 蜗杆传动的设计计算 §10-3 蜗杆传动的设计计算 一、失效形式、设计准则和常用材料 1. 主要失效形式： 蜗轮齿面的胶合、磨粒磨损（最终导致断齿）等。 3. 常用材料 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢，见表10－6。 按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的齿根 弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。 2. 设计准则 闭式传动： 开式传动： 通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。 锡青铜： 铝青铜： 灰铸铁： （见表10－5） 蜗轮常用材料有： s υ s υ ≤ 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差） s υ ≤ 2 m/s 的场合。 （抗胶合能力强，抗点蚀能力差）
NI 蜗杆传动的设计计算您 二、蜗杆传动的受力分析 轮齿所受的法向力Fn,可分解为:切向力F、径向力F、轴向力Fx 在不计摩擦力时,有以下关系: 27 2T xI F F,=F=F tan a F 272 F Ft F d, cos a coS r 式中:an一蜗轮的法向压力角, tan a tan a cos 72-蜗轮的转矩,T2=T1im1 蜗杆传动受力方向判断■
受力分析 Fx2 二、蜗杆传动的受力分析 轮齿所受的法向力Fn，可分解为：切向力Ft 、径向力Fr、轴向力Fx。 蜗杆传动受力方向判断 cos a cos g 2 2 n 2 n d T F 1 1 1 2 2 d T Ft Fx 2 2 1 2 2 d T Fx Ft Fr1 Fr2 Ft2 tan a 在不计摩擦力时，有以下关系： 式中：α n－蜗轮的法向压力角， tan a tan a cos g n T2－蜗轮的转矩， 2 1 1 T T i Fx1 Fx1 Fn 蜗杆传动的设计计算
NWT 练习 右旋 t 2 求蜗杆的旋向? 求蜗杆的转向? 蜗杆传动强度计算岭
练习 蜗杆传动强度计算 Fx2 右旋 求蜗杆的旋向？ Fx1 Ft 2 求蜗杆的转向？ Fx1 练 习
蜗杆传动的设计计算您 三、蜗杆传动的承载能力计算 1.蜗轮齿面接触疲劳强度计算 目的:防止“点蚀”和“胶合”失效强度条件:n≤lB 以节点为计算点,计算齿面接触应力OH。 校核式: 0/947K7 (10-9) 792cosr s 式中:z一弹性系数,见表9-11; T2一蜗轮的工作转矩(Nmm) ln]一蜗轮的许用接触应力(MPa),见表10-8 K一载荷系数,K=KKK KA-工作情况系数,见表10-7; K一动载荷系数,见P208; K-齿向载荷分布系数,见P208;
承载能力计算1 三、蜗杆传动的承载能力计算 1. 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 目的：防止“点蚀”和“胶合”失效。强度条件： H ≤ H 以节点为计算点，计算齿面接触应力 σH 。 校核式： cosg 9.47 2 1 2 2 d d KT H ZE H ≤ 式中：ZE－弹性系数，见表9－11； T2－蜗轮的工作转矩（N.mm)； H －蜗轮的许用接触应力（MPa)，见表10－8 。 （10－9） K－载荷系数， K KAKυK KA－工作情况系数，见表10－7； K υ－动载荷系数，见P208； K－齿向载荷分布系数，见P208； 蜗杆传动的设计计算