第十七章蝸桿傳動(dòng)第十七章蝸桿傳動(dòng)1§17.1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)§17.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算§17.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算

蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)§17.4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算

蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡

普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)

常用各類齒輪傳動(dòng)的選擇§17.1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)2概述蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成。一般蝸桿為主動(dòng)件，用于傳遞交錯(cuò)軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角∑為90?。概述概述蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成。一般蝸桿為主動(dòng)件，用于傳遞317.1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)用來(lái)傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,一般兩軸交角為90°蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)蝸桿蝸輪17.1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)用來(lái)傳遞空間兩交錯(cuò)4蝸桿傳動(dòng)的類型蝸桿傳動(dòng)的類型圓柱蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)普通圓柱蝸桿圓弧齒圓柱蝸桿阿基米德蝸桿漸開(kāi)線蝸桿延伸漸開(kāi)線蝸桿7-2蝸桿傳動(dòng)的類型蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)普通5蝸桿傳動(dòng)的類型蝸桿傳動(dòng)的類型61、按蝸桿的外形分類圓柱蝸桿傳動(dòng)

1、按蝸桿的外形分類圓柱蝸桿傳動(dòng)7環(huán)面蝸桿

錐蝸桿

環(huán)面蝸桿錐蝸桿82按其齒廓的曲線分2按其齒廓的曲線分9阿基米德蝸桿傳動(dòng)(ZA型)

阿基米德蝸桿又稱為軸向直齒廓蝸桿，這種蝸桿切削時(shí)的刀具切削平面通過(guò)蝸桿軸線，所切出的蝸桿齒廓在軸面內(nèi)為直線；在與軸線垂直的平面內(nèi)，為阿基米德螺旋線。該類型蝸桿具有加工、測(cè)量簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)；單齒面不便于磨削，不宜采用硬齒面，傳動(dòng)效率低，只是用于低速輕載的傳動(dòng)中。a)單刀加工（當(dāng)導(dǎo)程角γ≤3°時(shí)）b)雙刀加工（當(dāng)導(dǎo)程角γ＞3°時(shí)）阿基米德蝸桿傳動(dòng)(ZA型)阿基米德蝸桿又稱為軸向直齒廓蝸10蝸桿傳動(dòng)的效率課件11漸開(kāi)線蝸桿傳動(dòng)(ZI型)

漸開(kāi)線蝸桿是使刀具切削平面通過(guò)蝸桿基圓的切平面時(shí)，所切出的蝸桿。其齒廓在基圓的切平面內(nèi)為直線，而齒廓與垂直于蝸桿軸線的平面交線為漸開(kāi)線。這種蝸桿可用滾刀滾銑，也可進(jìn)行磨削。因而，制造精度較高，也可采用硬齒面。適用于批量生產(chǎn)、大功率、高速傳動(dòng)的場(chǎng)合。漸開(kāi)線蝸桿傳動(dòng)(ZI型)漸開(kāi)線蝸桿是使刀具切削平面通過(guò)蝸12二、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)1.蝸桿傳動(dòng)的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大。2.傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。3.可制成具有自鎖性的蝸桿。4.蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是效率較低。5.渦輪的造價(jià)較高。通常在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀或飛刀加工成形二、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)1.蝸桿傳動(dòng)的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)1317.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算參數(shù)和尺寸均在中間平面內(nèi)確定17.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算參數(shù)和尺寸均在14一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇1.蝸桿的頭數(shù)z1就是蝸桿螺旋線的數(shù)目，一般取1、2、4

較少的蝸桿頭數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，但傳動(dòng)效率較低；蝸桿頭數(shù)越多，傳動(dòng)效率越高，但蝸桿頭數(shù)過(guò)多時(shí)不易加工。2.蝸輪的齒數(shù)z2通常取z2=28~80一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇1.蝸桿的頭數(shù)z1就是蝸桿15蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2蝸桿頭數(shù)z1=1~4：?jiǎn)晤^：i大，易自鎖，效率低，精度高。多頭：η↑，但加工困難，精度降低。一頭兩個(gè)頭三個(gè)頭蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2蝸桿頭數(shù)z1=1~4：一頭兩個(gè)頭三16為避免蝸輪發(fā)生根切z2應(yīng)不少于26個(gè)齒，但若z2過(guò)大蝸輪直徑增加，相應(yīng)蝸桿越長(zhǎng)，剛度越小。蝸輪齒數(shù)z2常在28~80范圍內(nèi)選取。蝸輪齒數(shù)：為避免蝸輪發(fā)生根切z2應(yīng)不少于26個(gè)齒，但若z2173.傳動(dòng)比i注意：蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比僅與蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的齒數(shù)有關(guān)，而不等于分度圓直徑之比。3.傳動(dòng)比i注意：蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比僅與蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的184.模數(shù)m和壓力角α蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等，即：

ma1=mt2=maa1=at2=20°正確嚙合條件4.模數(shù)m和壓力角α蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸面模數(shù)19模數(shù)m和壓力角α

通過(guò)蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間平面。在中間平面上，蝸桿與蝸輪的嚙合相當(dāng)于漸開(kāi)線齒輪與齒條的嚙合。（如圖9-5）圖9-5模數(shù)m和壓力角α通過(guò)蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的20

蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算都是以中間平面內(nèi)的參數(shù)和幾何關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)。在中間平面上，蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開(kāi)線齒輪與齒條的嚙合。根據(jù)正確嚙合條件，蝸桿的軸向模數(shù)等于蝸輪的端面模數(shù)；蝸桿的軸向壓力角等于蝸輪的端面壓力角。規(guī)定中間平面上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，則:阿基米德蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件

當(dāng)軸交錯(cuò)角∑=90°時(shí)，還必須讓蝸桿的導(dǎo)程角γ與蝸輪的螺旋角β蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算都是以中間平面內(nèi)的參數(shù)和幾何關(guān)21

在中間平面，即蝸桿軸向平面與蝸輪中間平面的m和壓力角相等且為標(biāo)準(zhǔn)值。（見(jiàn)表9-1）在中間平面，即蝸桿軸向平面與蝸輪中間平面的m和225.蝸桿螺旋線升角（導(dǎo)程角）λ導(dǎo)程：蝸桿螺旋線有左、右旋之分，一般為右旋。通常λ=3.5°~27°5.蝸桿螺旋線升角（導(dǎo)程角）λ導(dǎo)程：蝸桿螺旋線有左、右旋23蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角γ蝸桿螺旋線的導(dǎo)程為：螺旋升角與導(dǎo)程的關(guān)系：通常蝸桿螺旋線的升角，升角小時(shí)傳動(dòng)效率低，但可實(shí)現(xiàn)自鎖；升角大時(shí)傳動(dòng)效率高，但蝸桿的車削加工困難。蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角γ蝸桿螺旋線的導(dǎo)程為：螺旋升角與導(dǎo)程的246.蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q直徑d1與模數(shù)m的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)。（已標(biāo)準(zhǔn)化）

當(dāng)模數(shù)一定時(shí)，q值越小，d1越小，升角越大，傳動(dòng)效率越高，但蝸桿的剛度和強(qiáng)度降低。6.蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q直徑d1與模數(shù)m的比257.中心距7.中心距26標(biāo)準(zhǔn)中心距徑向間隙蝸輪螺旋角蝸桿導(dǎo)程角齒根圓直徑齒頂圓直徑齒根高齒頂高分度圓直徑蝸輪蝸桿計(jì)算公式符號(hào)名稱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中心距徑向間隙蝸輪螺旋角蝸桿導(dǎo)程角齒根圓直徑齒頂圓直徑齒2717.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式1.齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度v；2.齒輪的失效形式；失效常發(fā)生于蝸輪的輪齒上主要失效形式為：膠合、磨損、齒面點(diǎn)蝕17.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則一、蝸桿傳動(dòng)的失效28

主要有點(diǎn)蝕、齒根折斷、齒面膠合和磨損。最常見(jiàn)失效是齒面膠合和過(guò)度磨損。蝸桿傳動(dòng)的失效形式主要有點(diǎn)蝕、齒根折斷、齒面膠合和磨損。最常29二、蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則1.對(duì)于閉式渦輪傳動(dòng)，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)，并校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。2.對(duì)于開(kāi)式渦輪傳動(dòng)，或傳動(dòng)時(shí)載荷變動(dòng)較大，或蝸輪齒數(shù)Z2大于90時(shí)，通常只須按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.由于蝸桿傳動(dòng)時(shí)摩擦嚴(yán)重、發(fā)熱大、效率低，對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)還必須作熱平衡計(jì)算，以免發(fā)生膠合失效。二、蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則1.對(duì)于閉式渦輪傳動(dòng)，通常按齒面接30（1）開(kāi)式傳動(dòng)：主要失效是齒面磨損和輪齒折斷。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。（2）閉式傳動(dòng)：主要失效是膠合、磨損和點(diǎn)蝕。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，另計(jì)算熱平衡和蝸桿剛度。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:（1）開(kāi)式傳動(dòng)：主要失效是齒面磨損和輪齒折斷。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:31一、蝸桿傳動(dòng)的材料1.為了減摩，通常蝸桿用鋼材，蝸輪用有色金屬（銅合金、鋁合金）。2.高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。3.低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。4.蝸輪常用材料有：鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等。蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動(dòng)的材料1.為了減摩，通常蝸桿用鋼材，蝸輪用有色32二、蝸桿、渦輪的結(jié)構(gòu)1.蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿常和軸做成一個(gè)整體?！餆o(wú)退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制的辦法。★有退刀槽，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工，但該結(jié)構(gòu)的剛度較前一種差。二、蝸桿、渦輪的結(jié)構(gòu)1.蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿常和軸做成一個(gè)整體。33蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)342.蝸輪的結(jié)構(gòu)2.蝸輪的結(jié)構(gòu)35蝸桿傳動(dòng)的效率課件36齒圈式整體式蝸輪的結(jié)構(gòu)齒圈式整體式蝸輪的結(jié)構(gòu)37鑲鑄式螺栓連接式鑲鑄式螺栓連接式3817.4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析蝸桿傳動(dòng)的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪齒在受到法向載荷Fn的情況下，可分解出徑向載荷Fr、周向載荷Ft、軸向載荷Fa。17.4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析蝸39Ft2Ft1Fx2Fx1Fr1Fr2T2n2n1T1Ft2Ft1Fx2Fx1Fr1Fr2T2n2n1T140力的大小

圓周力

軸向力

徑向力

蝸桿傳動(dòng)的受力分析力的大小圓周力軸向力徑向力蝸桿傳動(dòng)的受力分析41蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方42蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方43蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力周向力=軸向力蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方44蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力周向力=軸向力周向力=軸向力蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方45蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向徑向力=徑向力周向力=軸向力周向力=軸向力蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方46Ft——主反從同

Fr——指向各自的軸線

Fa1——蝸桿左右手螺旋定則

軸向力

徑向力圓周力

蝸輪轉(zhuǎn)向的判別：Fa1的反向即為蝸輪的角速度w2方向判定蝸輪轉(zhuǎn)向例1

判定蝸輪轉(zhuǎn)向例2Ft——主反從同F(xiàn)r——指向各自的軸線Fa1——蝸桿左右47二、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為：適用于鋼制蝸桿對(duì)青銅或鑄鐵蝸輪渦輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為二、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為48三、蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算渦輪齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式為：設(shè)計(jì)公式為：三、蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算渦輪齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式49四、蝸輪材料的許用應(yīng)力1.蝸輪材料的許用應(yīng)力[σH]蝸輪材料的許用應(yīng)力[σH]由材料的抗失效能力決定。其計(jì)算公式為2.蝸輪的許用彎曲應(yīng)力[σF]四、蝸輪材料的許用應(yīng)力1.蝸輪材料的許用應(yīng)力[σH]蝸輪50蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率η1——計(jì)及嚙合摩擦損耗的效率；η2——計(jì)及軸承摩擦損耗的效率；η3——計(jì)及濺油損耗的效率；η1是對(duì)總效率影響最大的因素蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率η1——51二、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑潤(rùn)滑的主要目的在于減摩與散熱。具體潤(rùn)滑方法與齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑相近。三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算閉式蝸桿傳動(dòng)應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算傳動(dòng)消耗于摩擦而變?yōu)闊崃康墓β蕿椋航?jīng)箱體表面散發(fā)的熱量的相當(dāng)功率為：二、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑潤(rùn)滑的主要目的在于減摩與散52蝸桿傳動(dòng)的熱平衡條件為：得：Ks—箱體表面的散熱系數(shù)，可取Ks

(10~17)W/(m2?℃)；A

——箱體的可散熱面積(m2)；t1——潤(rùn)滑油的工作溫度(℃)；一般t0——環(huán)境溫度(℃)。蝸桿傳動(dòng)的熱平衡條件為：得：Ks—箱體表面的散熱系數(shù)，可取K53蝸桿傳動(dòng)的散熱方式：增加散熱面積（加散熱片）；安裝風(fēng)扇；冷卻水管；壓力噴油潤(rùn)滑。蝸桿傳動(dòng)的散熱方式：增加散熱面積（加散熱片）；54蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)選擇及其安裝維護(hù)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)規(guī)定了1~12個(gè)精度等級(jí)★1級(jí)精度最高，12級(jí)為最低，6~9級(jí)精度應(yīng)用最多★6級(jí)精度傳動(dòng)一般用于中等精度的機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，圓周速度v2≥5m/s★7級(jí)精度用于中等精度的運(yùn)輸機(jī)或高速傳遞動(dòng)力場(chǎng)合,速度v2≥7.5m/s★8級(jí)精度一般用于一般的動(dòng)力傳動(dòng)中，圓周速度v2≥3m/s★9級(jí)精度一般用于不重要的低速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)選擇及其安裝維護(hù)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)規(guī)定了1~55蝸桿傳動(dòng)安裝★蝸桿傳動(dòng)安裝要求精度高。應(yīng)使蝸輪的中間平面通過(guò)蝸桿的軸線?！餅楸ＷC傳動(dòng)的正確嚙合，工作時(shí)蝸輪的中間平面不允許有軸向移動(dòng)，因此蝸輪軸支撐應(yīng)采用兩端固定的方式?！镂仐U傳動(dòng)的維護(hù)很重要，又注意周圍的通風(fēng)散熱情況。蝸桿傳動(dòng)安裝★蝸桿傳動(dòng)安裝要求精度高。應(yīng)使蝸輪的中間平面通過(guò)56【例】設(shè)計(jì)一運(yùn)輸機(jī)的閉式蝸桿傳動(dòng)，已知蝸桿輸入功率P1

=5.5kW，蝸桿轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動(dòng)比i=25，載荷平穩(wěn)，單向回轉(zhuǎn)，預(yù)期使用壽命15000h，通風(fēng)良好?！纠吭O(shè)計(jì)一運(yùn)輸機(jī)的閉式蝸桿傳動(dòng)，已知蝸桿輸入功率P1=57常用各類齒輪傳動(dòng)的選擇一、各類齒輪傳動(dòng)性能的比較常用各類齒輪傳動(dòng)的選擇一、各類齒輪傳動(dòng)性能的比較58二、傳動(dòng)類型的選擇在選擇傳動(dòng)類型時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面1.傳遞大功率時(shí)，一般均采用圓柱齒輪。2.在聯(lián)合使用圓柱、圓錐齒輪時(shí)，應(yīng)將圓錐齒輪放在高速級(jí)3.圓柱齒輪和諧齒輪相比，一般斜齒輪的強(qiáng)度比直齒輪高，且傳動(dòng)平穩(wěn)，所以用于高速場(chǎng)合。直齒輪用于低速場(chǎng)合二、傳動(dòng)類型的選擇在選擇傳動(dòng)類型時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面1.594.直齒圓錐齒輪僅用于v≤5m/s的場(chǎng)合，高速時(shí)可采用曲面齒等。5.由工作條件確定選用開(kāi)式傳動(dòng)或閉式傳動(dòng)。6.蝸桿的圓周速度v<4m/s時(shí)，采用下置式蝸桿傳動(dòng)；v>4m/s時(shí)采用上置式蝸桿傳動(dòng)。7.聯(lián)合使用齒輪、蝸桿傳動(dòng)時(shí)，有齒輪傳動(dòng)在高速級(jí)和蝸桿傳動(dòng)在高速級(jí)兩種布置形勢(shì)。前者結(jié)構(gòu)緊湊，后者傳動(dòng)效率較高。4.直齒圓錐齒輪僅用于v≤5m/s的場(chǎng)合，高速時(shí)可采用曲面60第十七章蝸桿傳動(dòng)第十七章蝸桿傳動(dòng)61§17.1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)§17.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算§17.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算

蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)§17.4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算

蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡

普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)

常用各類齒輪傳動(dòng)的選擇§17.1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)62概述蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成。一般蝸桿為主動(dòng)件，用于傳遞交錯(cuò)軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角∑為90?。概述概述蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成。一般蝸桿為主動(dòng)件，用于傳遞6317.1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)用來(lái)傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,一般兩軸交角為90°蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)蝸桿蝸輪17.1蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)用來(lái)傳遞空間兩交錯(cuò)64蝸桿傳動(dòng)的類型蝸桿傳動(dòng)的類型圓柱蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)普通圓柱蝸桿圓弧齒圓柱蝸桿阿基米德蝸桿漸開(kāi)線蝸桿延伸漸開(kāi)線蝸桿7-2蝸桿傳動(dòng)的類型蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)錐蝸桿傳動(dòng)普通65蝸桿傳動(dòng)的類型蝸桿傳動(dòng)的類型661、按蝸桿的外形分類圓柱蝸桿傳動(dòng)

1、按蝸桿的外形分類圓柱蝸桿傳動(dòng)67環(huán)面蝸桿

錐蝸桿

環(huán)面蝸桿錐蝸桿682按其齒廓的曲線分2按其齒廓的曲線分69阿基米德蝸桿傳動(dòng)(ZA型)

阿基米德蝸桿又稱為軸向直齒廓蝸桿，這種蝸桿切削時(shí)的刀具切削平面通過(guò)蝸桿軸線，所切出的蝸桿齒廓在軸面內(nèi)為直線；在與軸線垂直的平面內(nèi)，為阿基米德螺旋線。該類型蝸桿具有加工、測(cè)量簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)；單齒面不便于磨削，不宜采用硬齒面，傳動(dòng)效率低，只是用于低速輕載的傳動(dòng)中。a)單刀加工（當(dāng)導(dǎo)程角γ≤3°時(shí)）b)雙刀加工（當(dāng)導(dǎo)程角γ＞3°時(shí)）阿基米德蝸桿傳動(dòng)(ZA型)阿基米德蝸桿又稱為軸向直齒廓蝸70蝸桿傳動(dòng)的效率課件71漸開(kāi)線蝸桿傳動(dòng)(ZI型)

漸開(kāi)線蝸桿是使刀具切削平面通過(guò)蝸桿基圓的切平面時(shí)，所切出的蝸桿。其齒廓在基圓的切平面內(nèi)為直線，而齒廓與垂直于蝸桿軸線的平面交線為漸開(kāi)線。這種蝸桿可用滾刀滾銑，也可進(jìn)行磨削。因而，制造精度較高，也可采用硬齒面。適用于批量生產(chǎn)、大功率、高速傳動(dòng)的場(chǎng)合。漸開(kāi)線蝸桿傳動(dòng)(ZI型)漸開(kāi)線蝸桿是使刀具切削平面通過(guò)蝸72二、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)1.蝸桿傳動(dòng)的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大。2.傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小。3.可制成具有自鎖性的蝸桿。4.蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是效率較低。5.渦輪的造價(jià)較高。通常在滾齒機(jī)上用蝸輪滾刀或飛刀加工成形二、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)1.蝸桿傳動(dòng)的最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)7317.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算參數(shù)和尺寸均在中間平面內(nèi)確定17.2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算參數(shù)和尺寸均在74一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇1.蝸桿的頭數(shù)z1就是蝸桿螺旋線的數(shù)目，一般取1、2、4

較少的蝸桿頭數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，但傳動(dòng)效率較低；蝸桿頭數(shù)越多，傳動(dòng)效率越高，但蝸桿頭數(shù)過(guò)多時(shí)不易加工。2.蝸輪的齒數(shù)z2通常取z2=28~80一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇1.蝸桿的頭數(shù)z1就是蝸桿75蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2蝸桿頭數(shù)z1=1~4：?jiǎn)晤^：i大，易自鎖，效率低，精度高。多頭：η↑，但加工困難，精度降低。一頭兩個(gè)頭三個(gè)頭蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2蝸桿頭數(shù)z1=1~4：一頭兩個(gè)頭三76為避免蝸輪發(fā)生根切z2應(yīng)不少于26個(gè)齒，但若z2過(guò)大蝸輪直徑增加，相應(yīng)蝸桿越長(zhǎng)，剛度越小。蝸輪齒數(shù)z2常在28~80范圍內(nèi)選取。蝸輪齒數(shù)：為避免蝸輪發(fā)生根切z2應(yīng)不少于26個(gè)齒，但若z2773.傳動(dòng)比i注意：蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比僅與蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的齒數(shù)有關(guān)，而不等于分度圓直徑之比。3.傳動(dòng)比i注意：蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比僅與蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的784.模數(shù)m和壓力角α蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等，即：

ma1=mt2=maa1=at2=20°正確嚙合條件4.模數(shù)m和壓力角α蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，蝸桿的軸面模數(shù)79模數(shù)m和壓力角α

通過(guò)蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間平面。在中間平面上，蝸桿與蝸輪的嚙合相當(dāng)于漸開(kāi)線齒輪與齒條的嚙合。（如圖9-5）圖9-5模數(shù)m和壓力角α通過(guò)蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的80

蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算都是以中間平面內(nèi)的參數(shù)和幾何關(guān)系為標(biāo)準(zhǔn)。在中間平面上，蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開(kāi)線齒輪與齒條的嚙合。根據(jù)正確嚙合條件，蝸桿的軸向模數(shù)等于蝸輪的端面模數(shù)；蝸桿的軸向壓力角等于蝸輪的端面壓力角。規(guī)定中間平面上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，則:阿基米德蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件

當(dāng)軸交錯(cuò)角∑=90°時(shí)，還必須讓蝸桿的導(dǎo)程角γ與蝸輪的螺旋角β蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算都是以中間平面內(nèi)的參數(shù)和幾何關(guān)81

在中間平面，即蝸桿軸向平面與蝸輪中間平面的m和壓力角相等且為標(biāo)準(zhǔn)值。（見(jiàn)表9-1）在中間平面，即蝸桿軸向平面與蝸輪中間平面的m和825.蝸桿螺旋線升角（導(dǎo)程角）λ導(dǎo)程：蝸桿螺旋線有左、右旋之分，一般為右旋。通常λ=3.5°~27°5.蝸桿螺旋線升角（導(dǎo)程角）λ導(dǎo)程：蝸桿螺旋線有左、右旋83蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角γ蝸桿螺旋線的導(dǎo)程為：螺旋升角與導(dǎo)程的關(guān)系：通常蝸桿螺旋線的升角，升角小時(shí)傳動(dòng)效率低，但可實(shí)現(xiàn)自鎖；升角大時(shí)傳動(dòng)效率高，但蝸桿的車削加工困難。蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角γ蝸桿螺旋線的導(dǎo)程為：螺旋升角與導(dǎo)程的846.蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q直徑d1與模數(shù)m的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)。（已標(biāo)準(zhǔn)化）

當(dāng)模數(shù)一定時(shí)，q值越小，d1越小，升角越大，傳動(dòng)效率越高，但蝸桿的剛度和強(qiáng)度降低。6.蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q直徑d1與模數(shù)m的比857.中心距7.中心距86標(biāo)準(zhǔn)中心距徑向間隙蝸輪螺旋角蝸桿導(dǎo)程角齒根圓直徑齒頂圓直徑齒根高齒頂高分度圓直徑蝸輪蝸桿計(jì)算公式符號(hào)名稱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中心距徑向間隙蝸輪螺旋角蝸桿導(dǎo)程角齒根圓直徑齒頂圓直徑齒8717.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式1.齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度v；2.齒輪的失效形式；失效常發(fā)生于蝸輪的輪齒上主要失效形式為：膠合、磨損、齒面點(diǎn)蝕17.3蝸桿傳動(dòng)的失效形式和計(jì)算準(zhǔn)則一、蝸桿傳動(dòng)的失效88

主要有點(diǎn)蝕、齒根折斷、齒面膠合和磨損。最常見(jiàn)失效是齒面膠合和過(guò)度磨損。蝸桿傳動(dòng)的失效形式主要有點(diǎn)蝕、齒根折斷、齒面膠合和磨損。最常89二、蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則1.對(duì)于閉式渦輪傳動(dòng)，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)，并校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。2.對(duì)于開(kāi)式渦輪傳動(dòng)，或傳動(dòng)時(shí)載荷變動(dòng)較大，或蝸輪齒數(shù)Z2大于90時(shí)，通常只須按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.由于蝸桿傳動(dòng)時(shí)摩擦嚴(yán)重、發(fā)熱大、效率低，對(duì)閉式蝸桿傳動(dòng)還必須作熱平衡計(jì)算，以免發(fā)生膠合失效。二、蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算準(zhǔn)則1.對(duì)于閉式渦輪傳動(dòng)，通常按齒面接90（1）開(kāi)式傳動(dòng)：主要失效是齒面磨損和輪齒折斷。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。（2）閉式傳動(dòng)：主要失效是膠合、磨損和點(diǎn)蝕。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，另計(jì)算熱平衡和蝸桿剛度。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:（1）開(kāi)式傳動(dòng)：主要失效是齒面磨損和輪齒折斷。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:91一、蝸桿傳動(dòng)的材料1.為了減摩，通常蝸桿用鋼材，蝸輪用有色金屬（銅合金、鋁合金）。2.高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火，或45鋼、40Cr淬火。3.低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。4.蝸輪常用材料有：鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等。蝸桿傳動(dòng)的材料和結(jié)構(gòu)一、蝸桿傳動(dòng)的材料1.為了減摩，通常蝸桿用鋼材，蝸輪用有色92二、蝸桿、渦輪的結(jié)構(gòu)1.蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿常和軸做成一個(gè)整體。★無(wú)退刀槽，加工螺旋部分時(shí)只能用銑制的辦法?！镉型说恫?，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工，但該結(jié)構(gòu)的剛度較前一種差。二、蝸桿、渦輪的結(jié)構(gòu)1.蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸桿常和軸做成一個(gè)整體。93蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)942.蝸輪的結(jié)構(gòu)2.蝸輪的結(jié)構(gòu)95蝸桿傳動(dòng)的效率課件96齒圈式整體式蝸輪的結(jié)構(gòu)齒圈式整體式蝸輪的結(jié)構(gòu)97鑲鑄式螺栓連接式鑲鑄式螺栓連接式9817.4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析蝸桿傳動(dòng)的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，輪齒在受到法向載荷Fn的情況下，可分解出徑向載荷Fr、周向載荷Ft、軸向載荷Fa。17.4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析蝸99Ft2Ft1Fx2Fx1Fr1Fr2T2n2n1T1Ft2Ft1Fx2Fx1Fr1Fr2T2n2n1T1100力的大小

圓周力

軸向力

徑向力

蝸桿傳動(dòng)的受力分析力的大小圓周力軸向力徑向力蝸桿傳動(dòng)的受力分析101蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方102蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方103蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力周向力=軸向力蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方104蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。徑向力=徑向力周向力=軸向力周向力=軸向力蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方105蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向如圖所示，試判斷蝸桿、蝸輪所受徑向力、圓周力和軸向力的方向，以及蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向。從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向徑向力=徑向力周向力=軸向力周向力=軸向力蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方106Ft——主反從同

Fr——指向各自的軸線

Fa1——蝸桿左右手螺旋定則

軸向力

徑向力圓周力

蝸輪轉(zhuǎn)向的判別：Fa1的反向即為蝸輪的角速度w2方向判定蝸輪轉(zhuǎn)向例1

判定蝸輪轉(zhuǎn)向例2Ft——主反從同F(xiàn)r——指向各自的軸線Fa1——蝸桿左右107二、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為：適用于鋼制蝸桿對(duì)青銅或鑄鐵蝸輪渦輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為二、蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為108三、蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算渦輪齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式為：設(shè)計(jì)公式為：三、蝸輪輪齒的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算渦輪齒根彎曲強(qiáng)度的校核公式109四、蝸輪材料的許用應(yīng)力1.蝸輪材料的許用應(yīng)力[σH]蝸輪材料的許用應(yīng)力[σH]由材料的抗失效能力決定。其計(jì)算公式為2.蝸輪的許用彎曲應(yīng)力[σF]四、蝸輪材料的許用應(yīng)力1.蝸輪材料的許用應(yīng)力[σH]蝸輪110蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率η1——計(jì)及嚙合摩擦損耗的效率；η2——計(jì)及軸承摩擦損耗的效率；η3——計(jì)及濺油損耗的效率；η1是對(duì)總效率影響最大的因素蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑及熱平衡計(jì)算一、蝸桿傳動(dòng)的效率η1