1、第第12章章 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)12-1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型12-2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸12-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)12-4 圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力分析圓柱蝸桿傳動(dòng)的受力分析12-6 圓柱蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算圓柱蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算12-5 圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算圓柱蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算本本 章章 重重 點(diǎn)點(diǎn)(1)(1)熟悉蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)。熟悉蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)。(2)(2)了解蝸桿傳動(dòng)的類型、應(yīng)用、材料和結(jié)構(gòu)。了解蝸桿傳動(dòng)的類型、應(yīng)用、材料和結(jié)構(gòu)。(3)(3)掌握普通圓柱

2、蝸桿的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算。掌握普通圓柱蝸桿的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算。12-1 蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型的特點(diǎn)和類型作用：作用： 用于傳遞用于傳遞交錯(cuò)軸交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)和動(dòng)力力。 蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)。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22 2蝸輪蝸輪改進(jìn)措施：改進(jìn)措施：將刀具做成蝸桿狀，用范成法切制蝸輪，

3、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(kāi)線蝸桿漸開(kāi)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)面蝸桿圓柱蝸桿圓柱蝸桿漸開(kāi)線蝸桿漸開(kāi)線蝸桿阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿 阿基米德螺

4、線阿基米德螺線漸開(kāi)線漸開(kāi)線基圓基圓2d 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 -77.5 m/s -7級(jí)精度；級(jí)精度；v1 1 3 m/s -8 3 m/s -8級(jí)精度；級(jí)精度；v1 1 1.5 m/s -940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(kāi)得：將分度圓柱展開(kāi)得：= z= z1 1 p px1x1/d/d1 1 = mz= mz1 1/d/d1 1 tgtg1 1= =l

5、/d/d1 1 4. 蝸蝸桿桿的的導(dǎo)程角導(dǎo)程角dd1 1lp px1x11 1d d1 11 11 15.5.蝸蝸桿直徑系數(shù)桿直徑系數(shù)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)相同，為了限加工時(shí)滾刀直徑等參數(shù)與蝸桿分度圓直徑等參數(shù)相同，為了限制滾刀的數(shù)量，國(guó)標(biāo)制滾刀的數(shù)量，國(guó)標(biāo)規(guī)定規(guī)定分度圓直徑只能取標(biāo)準(zhǔn)值，并與模數(shù)分度圓直徑只能取標(biāo)準(zhǔn)值，并與模數(shù)相配相配。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。tgtg1 1 = = px z1 /d1 = = z1 / / q于是有：于是有： d1 = mq可由表可由表12121 1計(jì)算得到

6、。計(jì)算得到。 直徑系數(shù)直徑系數(shù) = = mz1 / / d1m11.251.62d1182022.42028(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121 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=17.51.61 11p212p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.

7、6.齒面間滑動(dòng)速度齒面間滑動(dòng)速度vS S及蝸輪轉(zhuǎn)向的確定及蝸輪轉(zhuǎn)向的確定= v1 / cos vS = v2 2+ v1 2作速度向量圖，得作速度向量圖，得: :v2 = v1 tg蝸輪的轉(zhuǎn)向蝸輪的轉(zhuǎn)向: :v22 22 2CWttv1v2vS蝸桿傳動(dòng)即使在節(jié)點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)即使在節(jié)點(diǎn)P處嚙合，齒廓間也有較大的處嚙合，齒廓間也有較大的相對(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)速度相對(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)速度vS沿蝸桿螺旋線方向。沿蝸桿螺旋線方向。1 11 112p12p右旋右旋蝸桿蝸桿：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vp2 p2 的方向與拇指指向相同。的方向與拇指指向相同。用手

8、勢(shì)確定蝸輪的轉(zhuǎn)向用手勢(shì)確定蝸輪的轉(zhuǎn)向：左旋左旋蝸桿蝸桿：用右手判斷，方法一樣。：用右手判斷，方法一樣。2 22 2v2v2蝸輪的轉(zhuǎn)向蝸輪的轉(zhuǎn)向因蝸輪蝸桿相當(dāng)于螺旋副的運(yùn)動(dòng)，有一種實(shí)用且簡(jiǎn)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：便的轉(zhuǎn)向判別方法：7.7.中心距中心距a = r1+r2= m(z2+q)/ /2ar1r2二、二、圓柱蝸桿圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算由蝸桿傳動(dòng)的功用，及給定的傳動(dòng)比由蝸桿傳動(dòng)的功用，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 12-3 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)

9、的幾何尺寸計(jì)算名名 稱稱計(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)12-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材

10、料和結(jié)構(gòu)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：減摩、耐磨性、抗膠合。蝸輪齒圈采用青銅：減摩、耐磨性、抗膠合。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼：表面光潔、硬度高。蝸桿采用碳素鋼與合金鋼：表面光潔、硬度高。材料牌號(hào)選擇：材料牌號(hào)選擇：高速重載高速重載蝸桿蝸桿：20Cr,20CrMnTi(20Cr,20CrMnTi(滲碳淬火滲碳淬火5662HRC) ) 或或 40Cr 40Cr，42SiMn42SiMn，45(45(表面淬火表面淬火4555HRC) )一般一般蝸桿蝸桿：40 45 40 45 鋼

11、調(diào)質(zhì)處理鋼調(diào)質(zhì)處理( (硬度為硬度為220220250HBS) )蝸輪蝸輪材料：材料： vS S12m/s12m/s時(shí)時(shí)ZCuSn10P1ZCuSn10P1錫青銅制造。錫青銅制造。vS S12m/s12m/s時(shí)時(shí)ZCuSn5Pb5Zn5ZCuSn5Pb5Zn5錫青銅錫青銅vS S6m/s6m/s時(shí)時(shí)ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe3鋁青銅。鋁青銅。vS S2m/s45 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 7.4 0.50

12、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 1.15 24.

13、0 0.013 0.74 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)，蝸桿具有時(shí)，蝸桿具有自鎖自鎖性，但效率性，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)。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，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)滑失效，導(dǎo)致輪齒會(huì)引起箱體內(nèi)，油溫升高，潤(rùn)滑失效，

14、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-)tg(1-)tg 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?。罕砻嫔嵯禂?shù)；一般?。篿 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)壁被油飛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，其散熱面