课时授课计 第57次课 【教学银氩】:§m-蝎杆传动的犢点和典型 【微学肩的】:掌握蜗杆传动的参数、几何尺寸,受力分析和转向的 判断 【微学重点及处方法】:蜗杆传动的参数、几何尺寸,受力分 析和转向的判断 处理方法:详细讲解 【教喾卓点及处理方】:力分析和转向的判断 处理方法:详细 【学方蓝】:讲授法 【敬具】:三角板 【时间配】:引入新课5mi 新课80min 小结、作业5min
课 时 授 课 计 划 第 57 次课 【教学课题】：§11-1 蜗杆传动的特点和类型 【教学目的】：掌握蜗杆传动的参数、几何尺寸，受力分析和转向的 判断 【教学重点及处理方法】：蜗杆传动的参数、几何尺寸，受力分 析和转向的判断 处理方法： 详细讲解 【教学难点及处理方法】：力分析和转向的判断 处理方法： 详细 【教学方法】: 讲授法 【教具】：三角板 【时间分配】： 引入新课 5min 新课 80 min 小结、作业 5min
第三次课 【提示启发引出新课】 蜗杄传动是由蜗杆蜗轮组成,通常蜗杆和蜗轮的轴线在空间交错 成90°,属于空间机构。一般情况下,蜗杆为主动件,蜗轮为从动件。 【新课内容】 §m-1蝎杆传动的措点和类型 蜗杆传动的类型: 根据分度曲面形状分类:蜗杆 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动锥蜗杆传动 ◆圆柱蜗杆传动分为
第三次课 【提示启发 引出新课】 蜗杆传动是由蜗杆蜗轮组成，通常蜗杆和蜗轮的轴线在空间交错 成 900，属于空间机构。一般情况下，蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。 【新课内容】 §11-1 蜗杆传动的特点和类型 一、 蜗杆传动的类型： 根据分度曲面形状分类：蜗杆 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 ❖ 圆柱蜗杆传动分为：
普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 ◆普通圆柱蜗杆传动分为: 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络蜗杆 MOHA,SNN 、阿基米德蜗杆(ZA蜗枉) 是用两刀刃夹角为40°的梯形车 刀在车床上加工而成,加工时将 车刀的刀刃放于水平位置,并与 蜗杆轴线在同一水平面。 车削简单,但当导程角大时,加工不便,且难于磨削,不易 保证加工精度。一般用于低速、轻载或不太重要的传动。应用最 广泛。 2、渐开线蜗杆(ZI蜗杆):
普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 ❖普通圆柱蜗杆传动分为： 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络蜗杆 1、 阿基米德蜗杆（ZA 蜗杆）： 是用两刀刃夹角为 40°的梯形车 刀在车床上加工而成，加工时将 车刀的刀刃放于水平位置，并与 蜗杆轴线在同一水平面。 车削简单，但当导程角大时，加工不便，且难于磨削，不易 保证加工精度。一般用于低速、轻载或不太重要的传动。应用最 广泛。 2、 渐开线蜗杆（ZI 蜗杆）：
将车刀的刀刃与蜗杆的基 面圆柱相切,并与蜗杆轴线在 同一水平面。 可以磨削,易保证加工精度。加工工艺性好,精度较高。但 需专用机床,成本高。一般用于蜗杆头数较多,转速较和较精密 的传动 3、法向直廓蜗杆(公N蜗杆) 蜗杆的端面齿廓为延伸渐 开线,法面N一N齿廓为直线 车削时车刀刀刃平面置于螺旋 线的法面上。 加工简单,可用砂轮磨削,常用于多头精密蜗杆传动。 二、蜗杆传动的特点及应用 特点: √传动比大; 分度系统中可达1000,在动力传动中一般为10~80 √结构紧凑; 传动平稳、噪声低
将车刀的刀刃与蜗杆的基 面圆柱相切，并与蜗杆轴线在 同一水平面。 可以磨削，易保证加工精度。加工工艺性好，精度较高。但 需专用机床，成本高。一般用于蜗杆头数较多，转速较和较精密 的传动。 3、法向直廓蜗杆（ZN 蜗杆） 蜗杆的端面齿廓为延伸渐 开线，法面 N－N 齿廓为直线。 车削时车刀刀刃平面置于螺旋 线的法面上。 加工简单，可用砂轮磨削，常用于多头精密蜗杆传动。 二、蜗杆传动的特点及应用 特点： ✓ 传动比大； 分度系统中可达 1000，在动力传动中一般为 10～ 80 ✓ 结构紧凑； ✓ 传动平稳、噪声低；
在一定条件下可自锁: 效率低 般只有0.7~0.8,自锁时只有0.4 齿面相对滑移速度大,易磨损和发热 √成本高 应用 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备等传动系统中,但不适于 传递大功率。 §11-2普通圆柱蜗杆主要参数和几何尺寸计算 中间平面 通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。 对于阿基米德蜗杆传动,在中间平面上,相当于齿条与齿轮的啮 合传动。在设计时常取此平面内的参数和尺寸作为计算基准 蜗杆传动的主要参数及选择: 1、模数m和压力角
✓ 在一定条件下可自锁； ✓ 效率低； 一般只有 0.7～0.8，自锁时只有 0.4 ✓ 齿面相对滑移速度大，易磨损和发热； ✓ 成本高； 应用： 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备等传动系统中，但不适于 传递大功率 。 §11-2 普通圆柱蜗杆主要参数和几何尺寸计算 中间平面： 通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。 对于阿基米德蜗杆传动，在中间平面上，相当于齿条与齿轮的啮 合传动。在设计时常取此平面内的参数和尺寸作为计算基准。 一、蜗杆传动的主要参数及选择： 1、模数 m 和压力角
模数及压力角均为标准值,标准模数可査相关资料,标准压力角 为20°。 2、传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2 Z 式中:nl、n2—蜗杆、蜗轮的转速(r/min) Z1、Z2--蜗杆头数、蜗轮齿数 Z1通常为1、2、4、6,Z2通常取28~80 3、蜗杆导程角 =1Prl=1um=Im dr 式中:px1一蜗杆的轴向齿距(mm d1—蜗杆分度圆直径(m) H 兀d1 4、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 蜗杆的分度圆直径d1和为标准值(参见教材或相关资料)直 径系数q:蜗杆的分度圆直径d1与模数m的比值
模数及压力角均为标准值，标准模数可查相关资料，标准压力角 为 20°。 2、传动比 i 、蜗杆头数 Z1 和蜗轮齿数 Z2 式中：n1、n2—蜗杆、蜗轮的转速(r/min) Z1、Z2--蜗杆头数、蜗轮齿数 Z1 通常为 1、2、4、6， Z2 通常取 28～80。 3、蜗杆导程角 式中：px1—蜗杆的轴向齿距(mm) d1—蜗杆分度圆直径 (mm) 4、蜗杆的分度圆直径 d1 和直径系数 q 蜗杆的分度圆直径 d1 和为标准值(参见教材或相关资料)直 径系数 q：蜗杆的分度圆直径 d1 与模数 m 的比值。 1 2 2 1 Z Z n n i = = 1 1 1 1 1 1 1 tan d z m d z m d z px = = =
5、标准中心距aa=0.5(d1+d2)=05m4+2) §11-3蜗杆传动的失效形式、材料和结构 、齿面间滑动速度: 蜗杆和蜗轮啮合时,相对滑动速度vs的大小及方向取决于蜗杆与 蜗轮的圆周速度v1及v2: +V2 cos 60×1000c 、蜗杆传动的失效形式和计算准则: 1.失效形式 胶合、磨损、点蚀(蜗轮轮齿上)、折断 原因:相对滑动速度大 2、设计准则: 闭式传动:按齿面接触疲劳强度设计,按齿根弯曲疲劳强度校核 并进行热平衡验算。 开式传动:只按齿根弯曲疲劳强度设计。 当蜗杆轴支承跨距较大时,应进行蜗杆轴刚度计算 三、蜗杆蜗轮常用材料: 要求:1)足够的强度 2)良好的减摩、耐磨性 3)良好的抗胶合性 蜗杆:一般用碳钢或合金钢,如40、45、40Cr、20 CrMnti等
5、标准中心距 a §11-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 一、齿面间滑动速度： 蜗杆和蜗轮啮合时，相对滑动速度 vs 的大小及方向取决于蜗杆与 蜗轮的圆周速度 v1 及 v2： 二、蜗杆传动的失效形式和计算准则： 1.失效形式 : 胶合、磨损、点蚀（蜗轮轮齿上）、折断 原因：相对滑动速度大 2、设计准则： 闭式传动：按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核 并进行热平衡验算。 开式传动：只按齿根弯曲疲劳强度设计。 当蜗杆轴支承跨距较大时，应进行蜗杆轴刚度计算。 三、蜗杆蜗轮常用材料： 要求：1）足够的强度 2）良好的减摩、耐磨性 3）良好的抗胶合性 蜗杆：一般用碳钢或合金钢，如 40、45、40Cr、20CrMnTi 等。 tan 1 1 z m d q = = 0.5( ) 0.5 ( ) a = d1 +d2 = m q + Z2 cos 60 1000cos 2 1 1 1 2 2 1 = + = = v d n v v v s
蜗轮:常用青铜和铸铁,如铸造锡青铜( ZCuSnlopb1),铸造铝铁 青铜( ZXuSn5Pb5Zn5)等 四、蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆的结构:通常为整体式一一蜗杆轴 铣制蜗 Z 车制蜗 蜗轮的结构→通常为组合式 √齿圈压配式:用于尺寸不太大或工作温度变化较小的场合。 螺栓联接式:用于尺寸较大或磨损后需更换蜗轮齿圈的场合 0.4m a)C≈1.6m+1.5mm b)C≈1.5m c)C≈1.5md)C≈1.6m+1.5mm a)齿圈压配式b)螺栓联接式c)整体浇注式d)拼铸式
蜗轮：常用青铜和铸铁，如铸造锡青铜(ZCuSn10Pb1)，铸造铝铁 青铜(ZXuSn5Pb5Zn5)等。 四、蜗杆和蜗轮的结构： 蜗杆的结构: 通常为整体式——蜗杆轴 蜗轮的结构→通常为组合式 ✓ 齿圈压配式：用于尺寸不太大或工作温度变化较小的场合。 ✓ 螺栓联接式：用于尺寸较大或磨损后需更换蜗轮齿圈的场合。 a)齿圈压配式 b)螺栓联接式 c)整体浇注式 d)拼铸式 铣制蜗 杆 车制蜗 杆
整体浇注式:主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。 √拼铸式:只用于成批制造的蜗轮 §11-4蜗杆传动的受力分析 、蜗轮旋转方向的判定 蜗轮放置方向,按照蜗杆的螺旋线旋向和旋转方向,应用“左 右”手定则来判定 “左、右”手定则:当蜗杆为右旋时使用右手;左旋时用左手 四个拇指顺蜗杆转向“握住”其轴线,则大拇指的反方向即为蜗轮的 转向。 a 右旋 左旋 、轮齿上的作用力: 法向力Fn可分解为三个相互垂直的分力:圆周力Ft、径向力Fr 和轴向力Fx。 2T2=-F3 F F2 d Fl=-Fr2= F2 tana 式中:T1、T2一蜗杆、蜗轮上的转矩(Nmm T2=Ti (n为蜗杆传动效率)
✓ 整体浇注式：主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。 ✓ 拼铸式：只用于成批制造的蜗轮。 §11-4 蜗杆传动的受力分析 一、蜗轮旋转方向的判定： 蜗轮放置方向，按照蜗杆的螺旋线旋向和旋转方向，应用“左、 右”手定则来判定。 “左、右”手定则：当蜗杆为右旋时使用右手；左旋时用左手。 四个拇指顺蜗杆转向“握住”其轴线，则大拇指的反方向即为蜗轮的 转向。 右旋 左旋 二、轮齿上的作用力： 法向力 Fn 可分解为三个相互垂直的分力：圆周力 Ft、径向力 Fr 和轴向力 Fx。 式中：T1、T2—蜗杆、蜗轮上的转矩(Nmm (η为蜗杆传动效率) 2 1 1 1 2 t Fx d T F = = − 1 2 2 2 2 t Fx d T F = = − Fr1 = −Fr2 = Ft2 tan T2 =T1 i
§11-5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 、蜗杆传动的效率: 闭式蜗杆传动总效率包括 考虑轮齿啮合齿面间摩擦损失时的效率; 考虑轴承摩擦损失的效率; 考虑浸入油池中的零件搅动润滑油及飞溅损失进和效率 ☆蜗杆传动的总效率: n=(095097)amny n(r+p 式中:y-蜗杆导程角 ρⅴ--—当量摩擦角,(其值参见教材P187表11-5) 蜗杆传动自锁条件:y≤ 二、蜗杆传动的润滑: 目的:1)提高效率; 2)降低温升,防止磨损和胶合
§11-5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 一、蜗杆传动的效率： 闭式蜗杆传动总效率包括： ✓ 考虑轮齿啮合齿面间摩擦损失时的效率； ✓ 考虑轴承摩擦损失的效率； ✓ 考虑浸入油池中的零件搅动润滑油及飞溅损失进和效率。 ❖ 蜗杆传动的总效率： 式中：γ----蜗杆导程角； ρv----当量摩擦角，(其值参见教材 P187 表 11-5) 蜗杆传动自锁条件： 二、蜗杆传动的润滑： 目的：1）提高效率； 2）降低温升，防止磨损和胶合 tan( ) tan (0.95 0.97) v + = ～ v