团第四章蜗杆传动设计 5-1概述 用于空间交错轴间的传动,通常∑=90° 蜗杆传动的特点 结构紧凑;工作平稳、噪声小;传动比大 但效率低;制造成本较高 蜗杆传动的类型: 普通圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 按蜗杆形状分环面蜗杆传动 锥面蜗杆传动
第四章 蜗杆传动设计 按蜗杆形状分 圆柱蜗杆传动 蜗杆传动的特点： 结构紧凑;工作平稳、噪声小;传动比大 但效率低；制造成本较高 §4-1 概述 用于空间交错轴间的传动，通常Σ=90° 蜗杆传动的类型： 环面蜗杆传动 锥面蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动
阿基米德蜗杆传动 普通圆柱蜗扦传动渐开线蜗杆传动 法向直齿廓蜗杆传动 942普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算」 主要参数 ●模数m和压力角a 中间蜗轴面蜗轮端(蜗杆轴面蜗軋端面 蜗轮模数 模数压力角 压力角 在中圆的招当点与A 正确啮合条件: i=mt2 =m 2=a=20° 在中间平面内
普通圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆传动 渐开线蜗杆传动 法向直齿廓蜗杆传动 §4-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 一、主要参数 ● 模数 m 和压力角α 中间平面 — 包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 蜗轮加工 — 滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆 在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合 正确啮合条件： 在中间平面内 mx1 = mt2 = m αx1 = αt2 = α= 20° 蜗杆轴面 模数 蜗轮端面 模数 标准模数 蜗杆轴面 压力角 蜗轮端面 压力角
蜗秆导程角与蜗轮螺旋角之关系 ∑=90°时:y 且旋向相同 蜗杆直径系数q及分度圆直径1 d1一标准系列值限制蜗轮滚刀数量,便于刀具标准化 蜗杆直径系数:q=1/m→d1=mq q与导程角之关系: tgy=ps 21m
● 蜗杆导程角γ与蜗轮螺旋角β之关系 Σ=90° 时： γ =β γ β 且旋向相同 ● 蜗杆直径系数 q 及分度圆直径d1 d1 — 标准系列值 限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化 蜗杆直径系数：q = d1 / m → d1 = m q q与导程角γ之关系： d1 p tg z = 1 1 1 d z pz = mq z m 1 = q z1 =
团蜗杆头数x、蜗轮齿数a2及传动比i i=n1/n2=2/z1≠d2/d1 =1-4但a4少,效率低1 z1过多制造困难 2=ix1=28~80常取z2=32~ ●齿面间相对滑动速度v cosr Snn r 由此可见,>v1、v2 v2 \ C 所以蜗杆传动摩擦损失大 效率低
● 齿面间相对滑动速度 vs cos sin v1 v2 vs = = 由此可见，vs > v1、v2 所以蜗杆传动摩擦损失大， 效率低。 z1 = 1 ~ 4 ● 蜗杆头数 z1、蜗轮齿数 z2 及传动比 i i = n1 /n2 = z2 /z1 = d2 ≠/ d1 ? 但 z1 少，效率低 重载时取 z1 > 1 要求自锁 z1 = 1 z1 过多,制造困难 z2 = i z1=28 ~ 80 常取 z2 = 32 ~ 63
⊥E几何尺寸计算 中心距a=1+2)2=m(q+a2)2 其他尺寸计算见表6-2 普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别: 齿轮传动 蜗杆传动 传动比i-|i=a2/d1 i≠d2/d1 ∑ n、 法面为标准值|中间平面为标准值 2B=|B=B2 γ,旋向相同 ∑ 4m34cos4=m且为标准值
二、几何尺寸计算 中心距 a =(d1+d2 )/2 = m(q+z2 )/2 其他尺寸计算见表6-2 普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别： 传动比 i — 齿轮传动 蜗杆传动 i = d2 / d1 i ≠ d2 / d1 m、α — 法面为标准值 中间平面为标准值 β — β1= - β2 γ =β, 旋向相同 d1 — d1= mn z1 /cosβ d1=mq,且为标准值
丿s43蜗扦、蜗轮的材料及结构 材料要求:减摩性好耐摩、抗胶合、足够的强度 碳钢-45号钢调质或淬火 蜗杆 合金钢—20C20CMT40C 铸锡青铜ZCSn10P1—适合高速 减摩性好 蜗轮_铸铝青铜ZC49F3—低速重载 灰铸铁HT200一低速轻载 蜗杆结构 蜗轮结构
材料要求：减摩性好、耐摩、抗胶合、足够的强度 碳 钢 — 45号钢 调质或淬火 §4-3 蜗杆、蜗轮的材料及结构 蜗 杆 合金钢 — 20Cr、20CrMnTi、40Cr 铸锡青铜 ZCuSn10P1 — 适合高速 蜗 轮 铸铝青铜 ZCuAl 9Fe3 — 低速重载 灰铸铁 HT200 — 低速轻载 减摩性好 蜗杆结构 蜗轮结构
54-4蜗杆传动的强度计算 失效形式和设计准则 齿面点蚀 蜗轮材料为铸锡青铜时,此种材料强度稍低 齿面胶合一蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时 齿面磨损|一开式传动或润滑油不清洁 轮齿折断」一蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷 度,失就常在船齿上 对于大多数蜗杆传动,其承载能力主要取决于接触强度 设计准则闭式蜗杆传动,按齿面接触强度设计, z2>80或强烈冲击载荷时校核弯曲强度
§4-4 蜗杆传动的强度计算 一、失效形式和设计准则 齿面点蚀 — 蜗轮材料为铸锡青铜时，此种材料强度稍低 齿面胶合 — 蜗轮材料为铸铝青铜或铸铁时 齿面磨损 — 开式传动或润滑油不清洁 轮齿折断 — 蜗轮齿数过多或强烈冲击载荷 由于蜗轮材料强度低，失效通常发生在蜗轮轮齿上 对于大多数蜗杆传动，其承载能力主要取决于接触强度 设计准则： 闭式蜗杆传动，按齿面接触强度设计， z2 > 80或强烈冲击载荷时校核弯曲强度
=、受力分析 各力方向 FF同斜齿轮 用主动轮左右 F F 手定则判断,一般 Fr 蜗杆主动 各力关系 FF a2 al t2 rl 各力大小:F1=F 2000T/d a2 F r2 28a Fu=F2=20007,/d, F=F,/cosa cos r
各力关系： Ft1 Fa2 = − Fa1 Ft2 = − 各力方向： 二、受力分析 Ft、Fr 同斜齿轮 Fa—用主动轮左右 手定则判断，一般 蜗杆主动。 Fr1 Fr 2 = − 各力大小： 1 2 1 1 Ft = Fa = 2000T / d Fr1 = Fr2 = Ft 2 tg 1 2 2 2 Fa = Ft = 2000T / d / cos cos Fn = Ft2
团2=9550×P2n2=mP T9550×P1n1=→力载荷平稳 U<3m/s时 则一T2=ni7 取小值 计算载荷:KT2=iKT1K=1-14 三、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 特点:|1)强度计算主要针对蜗轮轮齿(材料原因) 2)中间平面内相当于齿条与齿轮啮合, 蜗轮类似斜齿轮 因,蜗轮轮齿的蛋度计算与斜齿轮相偶, 其强度公式可仿照斜齿轮的计算方法推学
1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因） 2）中间平面内相当于齿条与齿轮啮合， 蜗轮类似斜齿轮 计算载荷： 1 2 T T 1 1 2 2 9550 / 9550 / P n P n = 1 2 1 1 P n P n = 2 1 n n = =i 则 — T2 = η i T1 K T2 = η i K T1 K = 1~1.4 载荷平稳、 vs≤3m/s时， 取小值 三、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 特点： 因此， 蜗轮轮齿的强度计算与斜齿轮相似， 其强度公式可仿照斜齿轮的计算方法推导
团蜗面接触强度条件二 Kt O=15000 2≤OHP MPa mz d 设式 15000 K mm 2HP 说明:∑计算蜗轮齿面强度,且效率低,故用蜗轮转矩 T2=niTI >m、d相互关联,故设计时计算m2l1 mPd1求出后,查表6-1选择合适的m1 如:m21≥4800,则m=8、d=80
蜗轮齿面接触强度条件 —— MPa m z d KT H = HP 1 2 2 2 2 15000 设计式 —— 3 2 2 2 1 2 15000 KT m m z m d HP 说明： 计算蜗轮齿面强度，且效率低，故用蜗轮转矩， T2 = η i T1 m、d1相互关联，故设计时计算 m2d1， m2d1求出后，查表6-1选择合适的 m、d1 如：m2d1≥4800，则 m＝8 、 d1 ＝80