1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 第十三章第十三章 蝸輪蝸桿傳動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 13-1 13-1 概述概述13-2 13-2 蝸輪傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算蝸輪傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算13-3 13-3 蝸輪傳動(dòng)的材料和失效形式蝸輪傳動(dòng)的材料和失效形式13-4 13-4 蝸輪傳動(dòng)的強(qiáng)度蝸輪傳動(dòng)的強(qiáng)度13-5 13-5 蝸輪傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算蝸輪傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云1 概述概述作用：作用： 用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)。

2、蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)。9090形成：形成：若單個(gè)斜齒輪的齒數(shù)很少若單個(gè)斜齒輪的齒數(shù)很少（如（如z1=1）而且而且1 1很很大時(shí)，大時(shí)，輪齒在圓柱體上構(gòu)成多圈完整的螺旋。輪齒在圓柱體上構(gòu)成多圈完整的螺旋。11 1所得齒輪稱為所得齒輪稱為: :蝸桿。蝸桿。而嚙合件稱為而嚙合件稱為: :蝸輪。蝸輪。蝸桿蝸桿設(shè)計(jì)：潘存云22 2蝸輪蝸輪中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云改進(jìn)措施：改進(jìn)措施：將刀具做成蝸桿狀，用范成法切制蝸輪，將刀具做成蝸桿狀，用范成法切制蝸輪， 所得蝸輪蝸桿為所得蝸輪蝸桿為線接觸線接觸。點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳

3、動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。分度機(jī)構(gòu)：分度機(jī)構(gòu)：i=1000, i=1000, 通常通常i=8i=88080缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 傳動(dòng)效率低、蝸輪齒圈用青銅制造，成本高。傳動(dòng)效率低、蝸輪齒圈用青銅制造，成本高。線接觸線接觸中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云類型類型按螺旋面形按螺旋面形狀分：狀分：阿基米德蝸桿、阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿漸開線蝸桿環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿按形狀分有：按形狀分有：圓柱蝸桿圓柱蝸桿環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云圓柱蝸桿圓柱蝸桿漸開線蝸桿漸開線蝸桿阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿設(shè)計(jì)：潘存云 阿基米德螺線阿基米德螺線漸開線漸開線基圓基圓2中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云

4、教授 設(shè)計(jì)：潘存云d d蝸桿旋向：蝸桿旋向：左旋、右旋左旋、右旋( (常用常用) )1 11 1精度等級(jí)：精度等級(jí)：對(duì)于一般動(dòng)力傳動(dòng)，按如下等級(jí)制造：對(duì)于一般動(dòng)力傳動(dòng)，按如下等級(jí)制造：v1 17.5 m/s 7.5 m/s 7 7級(jí)精度；級(jí)精度；v1 1 3 m/s 3 m/s 8 8級(jí)精度；級(jí)精度；v1 1 1.5 m/s 40蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z1 4 2 2、1 1蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z2 2852 2854 2880 40將分度圓柱展開得：將分度圓柱展開得：= z= z1 1 p px1x1/d/d1 1 = mz= mz1 1/d/d1 1 tantan1 1= =l/d/d1 1 4.

5、蝸桿的導(dǎo)程角蝸桿的導(dǎo)程角dd1 1lp px1x11 1d d1 11 11 1中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 5.5.蝸桿直徑系數(shù)蝸桿直徑系數(shù)q q加工時(shí)滾刀直徑等參數(shù)與蝸桿分度圓直徑等參數(shù)相加工時(shí)滾刀直徑等參數(shù)與蝸桿分度圓直徑等參數(shù)相同，為了同，為了限制滾刀的數(shù)量限制滾刀的數(shù)量，國(guó)標(biāo)規(guī)定分度圓直徑只，國(guó)標(biāo)規(guī)定分度圓直徑只能取標(biāo)準(zhǔn)值，并與模數(shù)相配。能取標(biāo)準(zhǔn)值，并與模數(shù)相配。q 為蝸桿為蝸桿: : 定義：定義： q=d=d1 1/m/m一般取一般取: : q=8q=81818。tantan1 1 = = px z1 / /d1 = = z1 / / q于是有：于是有： d1 = mq可由

6、表可由表13131 1計(jì)算得到。計(jì)算得到。 直徑系數(shù)直徑系數(shù) 見下頁(yè)= = mz1 / / d1中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 m11.251.62d1182022.42028(18)22.4(28)35.5m2.53.154d1(22.4)28(35.5)45(28)35.5(45)56(31.5)m456.3d140(50)71(40)50(63)90(50)63m6.3810d1(80)112(63)80(100)140(71)90表表131 蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配標(biāo)準(zhǔn)系列蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)的匹配標(biāo)準(zhǔn)系列 mm 20 q=12.5 28 q=17.51.6中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用

7、 作者： 潘存云教授 1 112p1 1設(shè)計(jì)：潘存云12p2 22 2由相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理可知由相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理可知: :v2 = v1 + vS 6.6.齒面間滑動(dòng)速度齒面間滑動(dòng)速度vS S= v1 / cos vS = v2 2+ v1 2作速度向量圖，得作速度向量圖，得: :v2 = v1 tan蝸輪的轉(zhuǎn)向蝸輪的轉(zhuǎn)向: :v2CCWttv1v2vS中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 1 11 1右旋蝸桿：右旋蝸桿：伸出左手，四指順蝸桿轉(zhuǎn)向，則蝸輪的伸出左手，四指順蝸桿轉(zhuǎn)向，則蝸輪的 切向速切向速 度度vp2p2的方向與拇指指向相同。的方向與拇指指向相同。用手勢(shì)確定蝸輪的轉(zhuǎn)向用手勢(shì)確定蝸輪的轉(zhuǎn)向：

8、左旋蝸桿：左旋蝸桿：用右手判斷，方法一樣。用右手判斷，方法一樣。2 22 2模型驗(yàn)證模型驗(yàn)證因蝸輪蝸桿相當(dāng)于螺旋副的運(yùn)動(dòng)，有一種實(shí)用且簡(jiǎn)便的轉(zhuǎn)向判別方法：7.7.中心距中心距a = r1+r2= m(q +z2)/ /2ar1r2設(shè)計(jì)：潘存云12pv2設(shè)計(jì)：潘存云12pv2中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 二、圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算二、圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算由蝸桿傳動(dòng)的功用，以及給定的傳動(dòng)比由蝸桿傳動(dòng)的功用，以及給定的傳動(dòng)比 i , z1 z2 計(jì)算求得計(jì)算求得 m、d1 計(jì)算幾何尺寸計(jì)算幾何尺寸表表 13-3 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算名名 稱稱

9、計(jì)計(jì) 算算 公公 式式蝸桿中圓直徑，蝸輪分度圓直徑蝸桿中圓直徑，蝸輪分度圓直徑齒頂高齒頂高齒根高齒根高頂圓直徑頂圓直徑根圓直徑根圓直徑蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距蝸桿軸向齒距、蝸輪端面齒距徑向間隙徑向間隙中心距中心距蝸蝸 桿桿蝸蝸 輪輪d1 =mq d2=mz2 ha=m ha=m df =1.2mq df =1.2mq da1=m(q+2) da1=m(q+2) df1=m(q-2.4) df2=m(q-2.4) pa1=pt2= px= mc=0.2 ma=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 3 蝸桿傳動(dòng)的材料和失效形式蝸桿傳動(dòng)的材料和失效

10、形式一、一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇蝸桿傳動(dòng)的失效形式及材料選擇主要主要失效形式失效形式 膠合、點(diǎn)蝕、磨損。膠合、點(diǎn)蝕、磨損。材料材料蝸輪齒圈采用青銅蝸輪齒圈采用青銅 減摩、耐磨性、抗膠合。減摩、耐磨性、抗膠合。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼蝸桿采用碳素鋼與合金鋼 表面光潔、硬度高。表面光潔、硬度高。材料牌號(hào)選擇材料牌號(hào)選擇高速重載蝸桿高速重載蝸桿 20Cr,20CrMnTi20Cr,20CrMnTi( (滲碳淬火滲碳淬火5662HRC) ) 或或 40Cr 42SiMn 4540Cr 42SiMn 45 ( (表面淬火表面淬火4555HRC) )一般蝸桿：一般蝸桿：40 45 40 45 鋼調(diào)質(zhì)

11、處理鋼調(diào)質(zhì)處理( (硬度為硬度為220220250HBS) )蝸輪材料：蝸輪材料： vS S 12 12 m/sm/s時(shí)時(shí) ZCuSn10P1ZCuSn10P1錫青銅制造。錫青銅制造。vS S 12 12 m/sm/s時(shí)時(shí) ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅錫青銅vS S 6 6 m/sm/s時(shí)時(shí) ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe3鋁青銅。鋁青銅。vS S 2 45 其他情況其他情況 HRC45 滑動(dòng)速度滑動(dòng)速度 vs m/s f f f 0.01 0.11 6.28 0.12 6.84 0.18 10.2 0.10 0.08 4.57 0.09 5.14 0.13

12、7.4 0.50 0.055 3.15 0.065 3.72 0.09 5.14 1.00 0.045 2.58 0.055 3.15 0.07 4 2.00 0.035 2 0.045 2.58 0.055 3.15 3.00 0.028 1.6 0.035 2 0.045 2.58 4.00 0.024 1.37 0.031 1.78 0.04 2.29 5.00 0.022 1.26 0.029 1.66 0.035 2 8.00 0.018 1.03 0.026 1.49 0.03 1.72 10.0 0.016 0.92 0.024 1.37 15.0 0.014 0.8 0.020

13、 1.15 24.0 0.013 0.74中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)，宜采用多頭蝸桿對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)，宜采用多頭蝸桿 蝸桿加工困難蝸桿加工困難 過(guò)大過(guò)大當(dāng)當(dāng) 28 時(shí)，效率時(shí)，效率增加很少。增加很少。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，蝸桿具有自鎖性，但效率時(shí)，蝸桿具有自鎖性，但效率很低。很低。252.5512.50.51 1015 m/s時(shí)，采用壓力噴油潤(rùn)滑。時(shí)，采用壓力噴油潤(rùn)滑。當(dāng)當(dāng)v1 4 m/s時(shí)，采用蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。時(shí)，采用蝸桿在上的結(jié)構(gòu)。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 三、三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算由于蝸桿傳動(dòng)效率低，發(fā)熱量大，若不及時(shí)散熱，會(huì)引起箱體內(nèi)，油溫升高，潤(rùn)

14、滑失效，導(dǎo)致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。因此，對(duì)連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)必須進(jìn)行熱平衡計(jì)算對(duì)閉式傳動(dòng)，熱量由箱體散逸，要求箱體與環(huán)境溫差：對(duì)閉式傳動(dòng)，熱量由箱體散逸，要求箱體與環(huán)境溫差： t =i iA A1000P1000P1 1(1-)tan(1-)tan tt=( t-tt=( t-t0 0 ) ) 溫度差；溫度差；P P1 1蝸桿傳遞的功率；蝸桿傳遞的功率；i i表面散熱系數(shù)；一般取：表面散熱系數(shù)；一般取：i i=1017 W/(m2 )A A散熱面積散熱面積, m, m2 2, , 指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)指箱體外壁與空氣接觸而內(nèi)壁被油飛濺到的箱殼面積。對(duì)于箱體上的散熱片，壁被油飛濺到的箱殼面積。對(duì)于箱體上的散熱片，其散熱面積按其散熱面積按50%50%計(jì)算。計(jì)算。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)專用 作者： 潘存云教授 設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云t t 溫差許用值，一般?。簻夭钤S用值，一般?。?tt=6070 要求油溫：要求油溫： t = t0+ t 90 不能滿足要求時(shí)，可采取冷卻措施：不能滿足要求時(shí)，可采取冷卻措施：1 1）增加散熱面積）增加散熱