当前位置：文档之家 › 机械设计蜗杆传动课件

机械设计蜗杆传动课件

  • 格式：pptx
  • 大小：1.78 MB
  • 文档页数：16

下载文档原格式

  / 16

合集下载

《机械设计》第12章 蜗杆传动

《机械设计》第12章 蜗杆传动


阿基米德蜗杆：αx=20°
标准值
法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆：αn=20°
s
pz=zpx1 px1
2.蜗杆导程角γ和分度圆直径d1 螺纹
蜗杆
ψ πd1
tanψ =
s πd1
=
np πd1
∴ d1
=
Z1 tanγ
m
=
qm
γ πd1
tanγ
=
pZ πd1
=
πmZ πd1
1
=
mZ 1 d1
q
=
Z1 tanγ
具有良好的减摩性、耐磨性、跑合性和抗胶合能力
特点：软硬搭配
蜗杆硬：优质碳素钢、合金结构钢 经表面硬化及调制处理
蜗轮软：铸锡青铜、无锡青铜、灰铸铁
1、蜗杆材料
蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造。 对于高速重载的传动，蜗杆常用低碳合金钢， 如20Cr，20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度 HRC56～62，并应磨削。
MPa
= 12.86MPa < [σ F ]
齿根的弯曲疲劳强度校核合格。
（5）验算传动效率h
蜗杆分度圆速度为
v1
=
π d1n1
60×1000
=
3.14×112×1450 60×1000
m/
s
=
8.54m /
s
vs
= v1
cosλ
8.54
=
m / s = 8.59m / s
cos6.412°
查表4.9得
ρ v = 1°09′(1.15°)
h
(0.95
~
0.97)
tan tan( v)
H
480 d2
《蜗杆传动上课版》课件

《蜗杆传动上课版》课件


04 传动比
蜗杆与蜗轮之间的转速之
比，决定了传动的减速或
增速效果。
蜗杆传动的应用范围
工业制造领域
用于各种机械设备中 的减速或增速传动， 如纺织机械、印刷机
械等。
交通运输领域
用于车辆、船舶和飞 机中的传动系统，如 发动机、变速器等。
农业机械领域
用于拖拉机、收割机 等农业机械中的传动
系统。
新能源领域
在风力发电、太阳能 发电等新能源领域中 ，蜗杆传动也得到了
切削加工是制造蜗杆传动的关键步骤， 需要精确控制切削参数和刀具几何形状 ，以保证蜗杆的精度和表面质量。
材料选择应根据使用要求和工作环境， 选择合适的材料和规格，以确保蜗杆传 动的性能和寿命。
热处理对于提高蜗杆传动的硬度和耐磨 性至关重要，包括淬火、回火和表面处 理等工艺。
蜗杆传动的维护保养
定期检查蜗杆传动的润滑 状况，确保润滑良好以减 少摩擦和磨损。
智能化控制
结合现代控制技术， 实现蜗杆传动的智能 化控制，提高传动精 度和效率。
拓展应用领域
探索蜗杆传动在更多 领域的应用，扩大其 使用范围。
04
蜗杆传动的设计与计算
蜗杆传动的设计原则
高效性
蜗杆传动应尽可能地提高传动效率， 减少能量损失。
稳定性
保证蜗杆传动的长期稳定运行，减少 维护和更换的频率。
材料和许用应力选择
根据计算结果，选择合适的材 料和确定许用应力，以确保蜗 杆传动的安全性和可靠性。
润滑和散热设计
考虑蜗杆传动的润滑和散热需 求，设计合理的润滑和散热系
统。
蜗杆传动的优化设计
参数优化
对蜗杆传动的参数进行 优化设计，以提高其性
能和降低制造成本。
机械原理—蜗杆传动概述课件

机械原理—蜗杆传动概述课件

振动与噪声
蜗杆传动过程中可能产生振动和噪声。了解这些现象的产生机理有助于降低振 动和噪声，提高传动性能。
05
蜗杆传动的强度与失效分析
强度计算
1 2 3
材料力学性能 蜗杆传动的材料强度是其承受载荷的关键因素。 需要考虑材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度 等参数。
接触应力分析 蜗杆与蜗轮在传动过程中会产生接触应力，需要 进行接触应力分析，以确定接触面的应力分布和 大小。
受力分析
法向力与切向力
蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮受到法向力 和切向力的作用。这些力的大小和方 向随着传动状态的变化而变化。
摩擦力分析
蜗杆传动中的摩擦力是影响传动效率 的重要因素。分析摩擦力的性质和变 化规律有助于提高传动效率。
动态特性
动态响应
蜗杆传动的动态响应包括速度、加速度和位移的变化。这些动态特性的变化规 律影响传动的稳定性和精度。
主要由蜗杆、蜗轮和机架组成。
圆弧齿蜗杆传动
主要由蜗杆、圆弧齿蜗轮和机架 组成。
锥蜗杆传动
主要由锥蜗杆、直齿圆柱蜗轮和 机架组成。
参数
模数
蜗杆传动的标准参数，表示蜗杆 分度圆直径与齿距之比，是设计、
制造和使用蜗杆传动的依据。
压力角
在分度圆柱面上，螺旋线的切线与 通过切点的平面之间的夹角，是影 响蜗杆传动效率的重要参数。
弯曲应力计算 蜗杆在传递扭矩时会产生弯曲应力，需要计算蜗 杆的弯曲应力，以确保其具有足够的弯曲强度。
失效形式
疲劳断裂
01
在循环载荷作用下，蜗杆和蜗轮的应力超过其疲劳极限，导致
疲劳断裂。
Hale Waihona Puke 胶合磨损02蜗杆和蜗轮在高速重载下，由于摩擦产生高温，导致材料表面
机械设计8涡轮蜗杆结构简要

机械设计8涡轮蜗杆结构简要


二、分类 1、按蜗杆形状分
圆柱蜗杆
环面蜗杆
锥蜗杆
中间平面：齿条与渐开
ZA型:阿基米德蜗杆
线齿轮啮合
端面：阿基米德螺旋线
圆柱蜗杆 ZI型:渐开线蜗杆 端面：渐开线,较精密传动 (刀具加工 位置不同) ZN型:法向直廓蜗杆
环面蜗杆：接触齿对数↑，承载↑（1.5~4）倍， η高，但制造安装要求高。
锥蜗杆：啮合齿数多，ε↑，平稳↑，承载↑。
机械设计8涡轮蜗杆结构简要.ppt
§1 蜗杆传动类型和特点
一、特点和应用
外形类似： 螺旋与斜齿轮的传动
从中间平面剖开： 齿轮与齿条的传动
1、应用 用于传递交错轴之间的回转运动。 一般：空间垂直
P 750KW（通常＜50KW），Vs （通常＜15 m/s）。 为什么？
35 m/s
由于 i 大，可用于机床分度机构、仪器仪表中。
2、特点
优点： 1）工作平稳：兼有斜齿轮与螺旋传动的优点。
2）i大
蜗杆——1、2、4、6
齿轮——z1>17 传递动力时：i=8~100（常用15~50）
传递运动时：i=几百~上千（单头，η↓）
3）结构紧凑、重量轻、噪音小。 4）自锁性能好(用于提升机构) 。 缺点： 1）制造成本高，加工困难。 2）滑动速度vs大。 3）η低。 4）蜗轮需用贵重的减摩材料。
x>0，正变位 x<0 负变位
2）a不变，齿数变化，凑i 凑i：（a不变， → ）
§4 受力分析与效率计算 一、作用力
忽略Ff 圆周力： 轴向力： 径向力：
(蜗杆主动) ——啮合效率
方向判定： 1）蜗轮转向
n2 v2
已知：n1、旋向→n2
n1
华科 机械设计 第4章-蜗杆传动设计

华科 机械设计 第4章-蜗杆传动设计

推荐α0＝20～24°，常取α0＝23°
2、齿廓圆弧半径ρ
推荐ρ＝（5～5.5）m z1＝1～2时，取ρ＝5m ； z1＝4时 ，取ρ＝5.5m 3、蜗轮变位系数χ2 推荐χ2 ＝0.7～1.2 ， 应使χ2≤1.5，以免齿顶变尖 χ2 的计算方法同普通圆柱蜗杆传动 几何尺寸计算与普通圆柱蜗杆传动相仿，详见表 4－2
●
－向外 z2
－向里 Fa4 Fa3
●
输出 z4
Ft 4
n3 n4 z3
中间轴
Ft 2 n2
●
Ft 3
Ft 1 z1
Fa2 n1
径向力均指 向各自轮心
蜗杆、蜗轮 均为右旋
Fa1 输入
机械设计
第四章 蜗杆传动设计－强度条件
二、普通圆柱蜗杆传动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）
Fa1－轴向力
3、力的方向（蜗杆主动）
Ft1 Fa 2
Fa1 Ft 2
Fr1 Fr 2
圆周力： 蜗杆上Ft 1与转向相反 同 齿 蜗轮上Ft 2与转向相同 径向力： Fr1和Fr2指向各自的轮心 轮 轴向力： 蜗杆上Fa1用主动轮左右手定则判定 左旋蜗杆用左手定则 右旋蜗杆用右手定则
机械设计
第四章 蜗杆传动设计
§4-1 概述 一、蜗杆传动的特点 用于空间交错轴间的传动，通常Σ=90° 从运动关系看，相当于螺杆与螺母运动 传动比大， i = 10~80，故结构紧凑； 传动平稳，噪声小；
可实现自锁； 摩擦发热大、传动效率低； 制造成本较高(蜗轮常用青铜合金制造)
机械设计
第四章 蜗杆传动设计－概述
减摩性好
蜗杆为细长轴零件，选材时应保证足够的强度和刚度
机械设计基础精品课件第6章齿轮传动和蜗杆传动

机械设计基础精品课件第6章齿轮传动和蜗杆传动

6.1.2 齿轮传动的常用类型
齿轮的种类很多，可以按不同方法进行分类。
（1）根据轴的相对位置，分为两大类，即平面齿轮传动（两轴平行）
与空间齿轮传动（两轴不平行）
（2）按工作时圆周速度的不同，分低速( v3)m、s 中速（ v）3、~5高ms速
（
）v三15m 种s；
（3）按工作条件不同，分闭式齿轮传动（封闭在箱体内，并能保证良
m 25 .4 P
显然径节与模数正好相反，径节越大，周节越小，即模数小，英制齿轮常用 径节有以下几种：
2、2.5、3、4、6、8、10、12、16、20。
6．4．1 保持恒定的瞬时传动比
下图为一对啮合的齿轮。rb1、rb2为两齿轮的基圆半径，N1N2为两基圆的内公切 线，设在某一瞬时，两齿廓在K点接触，过K点作两齿廓的公法线nn，根据渐开线 性质2，过K和K’点作两圆的法线，必与N1N2重合。当经过Δt时间后，主动齿轮 O1转过角ψ1，从动齿轮转过角ψ2，两齿轮齿廓在K’点接触。渐开线齿廓的啮合点 始终是沿着两个基圆内公切线N1N2移动。所以N1N2就是啮合点K的移动轨迹，叫 做啮合线。
6.3.2 标准直齿圆柱齿轮各部分名称 和几何尺寸的计算
思考与分析：
1.一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动。已知 m 4 m ,z 1 m 试2 求,i这0 2 对.5 ,齿轮的主要尺
寸。
2.有一对正常齿制的渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其大齿轮丢失，需要配制。
测得两齿轮的中心距Fra biblioteka ，小200齿mm 轮齿顶圆直径
条传动。
6.2.1 渐开线齿廓的形成
如图所示，一直线AB切于一圆周，当该直线在此圆周上作无滑动的纯 滚动时，直线上任一点K的轨迹CKD称为渐开线。这个圆称为基圆，其半径 以rb、直径以db表示；该直线称发生线。即在平面上，发生线沿着一个固 定的基圆作纯滚动时，发生线上一点的轨迹，称为该圆的渐开线。
机械设计基础蜗杆传动

机械设计基础蜗杆传动

分度圆直径是蜗杆和蜗轮设计的重要参数，与传动比、中心距等密切相关。
类型与特点
圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动具有结构紧 凑、传动比大、工作平稳 、噪音小等优点。常用于 减速装置中。
环面蜗杆传动
环面蜗杆传动的特点是承 载能力高、传动效率高， 但制造和安装精度要求较 高。
锥蜗杆传动
锥蜗杆传动具有较大的传 动比和较紧凑的结构，但 制造和安装精度也较高。
降低摩擦系数
加强冷却和润滑
通过采用先进的表面处理技术或添加减摩 剂等措施，降低蜗杆和蜗轮之间的摩擦系 数，从而减少摩擦损失。
采用有效的冷却和润滑措施，控制传动的工 作温度，以降低热损失和摩擦损失。
05
蜗杆传动的结构设计与制造工艺
结构设计要点
选择适当的蜗杆类型
根据传动要求选择合适的蜗杆类型，如圆柱 蜗杆、环面蜗杆等。
04
蜗杆传动的效率与润滑Biblioteka 效率分析1 2 3
蜗杆传动效率的计算公式
效率 = (输出功率 / 输入功率) × 100%。由于蜗 杆传动中存在滑动摩擦和滚动摩擦，因此其效率 通常低于齿轮传动。
影响蜗杆传动效率的因素
包括蜗杆头数、导程角、摩擦系数、中心距、传 动比等。其中，蜗杆头数和导程角对效率影响较 大。
首先根据蜗杆和蜗轮的相对位置及运动关系，确定作用在蜗杆和蜗轮上的外力 ；然后分析这些外力在蜗杆和蜗轮上产生的内力，包括弯矩、扭矩和轴向力等 。
蜗杆传动的受力特点
由于蜗杆和蜗轮的螺旋角不同，使得作用在蜗杆和蜗轮上的外力产生不同的分 力，这些分力在蜗杆和蜗轮上产生的内力也不同。因此，蜗杆传动的受力分析 较为复杂。
装配顺序与方法
按照先内后外、先难后易的原则进行 装配，注意保证蜗杆和蜗轮的正确啮 合。
机械课件第12章蜗轮蜗杆

机械课件第12章蜗轮蜗杆

由两种或多种材料组成，结合了各种材料的优点 ，如高强度、耐磨、耐腐蚀等。
蜗轮蜗杆的设计流程
确定传动比
根据实际需求确定蜗轮蜗杆的传动比 ，以满足工作要求。
设计蜗轮蜗杆的结构
根据实际应用需求，设计蜗轮蜗杆的 结构，包括蜗杆的长度、直径、螺旋
线方向等。
选择设计参数
根据工作条件和强度要求，选择合适 的模数、压力角、蜗杆直径等设计参 数。
蜗轮蜗杆传动由两个交错轴线、相互咬合的蜗轮 02 和蜗杆组成，通过蜗轮的旋转带动蜗杆的旋转。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平 03 稳、自锁等特点，广泛应用于各种机械传动系统
中。
蜗轮蜗杆的传动比计算
01 蜗轮蜗杆的传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿 数，即i=z2/z1。
02 传动比的大小取决于蜗轮和蜗杆的齿数比，可以 根据实际需求选择合适的齿数比来满足不同的传 动要求。
02 传动比的计算是蜗轮蜗杆设计中的重要参数，对 于确定传动系统的性能和尺寸至关重要。
蜗轮蜗杆的效率分析
1
蜗轮蜗杆的效率受到多种因素的影响，包括润滑 条件、齿面摩擦、齿面磨损、制造精度等。
2
在理想情况下，蜗轮蜗杆的传动效率可以达到 90%以上，但在实际应用中，由于各种因素的影 响，效率可能会降低。
校核强度和稳定性
根据设计参数和实际工况，对蜗轮蜗 杆进行强度和稳定性的校核，确保其 能够满足工作要求。
蜗轮蜗杆的制造工艺
01
02
03
铸造工艺
通过铸造方法制造蜗轮蜗 杆的毛坯，常用的铸造工 艺有砂型铸造、金属型铸 造等。
切削加工
对铸造毛坯进行切削加工 ，以获得精确的外形和尺 寸，包括车削、铣削、磨 削等加工方式。
机械设计基础 第七版 第8章 蜗杆传动

机械设计基础 第七版 第8章 蜗杆传动

1 蜗杆传动的主要参数及其选择
(4)蜗杆分度圆直径d1和直径系数q 在切制蜗轮轮齿时，所用滚刀的直径和齿形参数必须与该蜗轮相啮合 的蜗杆一致。 而蜗杆分度圆直径d1不仅与模数有关，还随z1/tanλ的数值而变化。即 使m相同，也会有许多不同直径的蜗杆。 为了限制滚刀的数目以及便于滚刀的标准化，对于每一种模数的蜗杆， 国家标准制定了蜗杆分度圆直径d1的标准值，并把d1 与m的比值称为蜗杆 直径系数q，即
对开式蜗杆传动，通常以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要 设计准则。当蜗杆直径较小而跨距较大时，还应作蜗杆轴的刚 度验算。
8.2.2 蜗杆传动的常用材料及选择
蜗杆一般用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用低碳合金 钢，如15Cr、20Cr、20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度56～ 62HRC。 中速中载蜗杆可用优质碳素钢或合金结构钢，如45、 40Cr等。经表面淬火，表面硬度40～55HRC。
8.1.2 蜗杆传动的基本参数和尺寸
通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴 线的剖面称为中间平面。
该平面为蜗杆的轴面或为蜗轮 的端面。
在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮 合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。 因此，该平面内的参数为标准值。
阿基米德蜗杆传动
8.1.2 蜗杆传动的基本参数和尺寸
1 蜗杆传动的主要参数及其选择
第8章 蜗杆传动
8.1 蜗杆传动的类型、特点、参数和尺寸 8.2 蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料 8.3 蜗杆传动的受力分析及强度计算 8.4 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 8.5 蜗杆和蜗轮的结构 8.6 蜗杆传动的安装与维护
8.1 蜗杆传动的类型、特点、参数和尺寸
学习要点
•掌握蜗杆传动的类型、特点、基本参数及正确啮合条件。 •掌握蜗杆直径系数的概念及几何尺寸计算。
机械设计：蜗轮蜗杆

机械设计：蜗轮蜗杆


切向速 度vp2的方向与拇指指向相同。 左旋蜗杆：用右手判断，方法一样。
ω2
v2
2
p
设计：潘存云
1
ω1
a r2 r1
2 ω2
p 1 设计：潘存云
v2 ω1
模型验证
7.中心距 a = r1+r2 = m(q +z2)/2
二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算
由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i , → z1
齿面接触强度验算公式：
σH = 500
KT2 = 500 d1d22
KT2 m2d1z22
≤[σH ]
500 2 由上式可得设计公式： m2d1≥ z2 [σH ] KT2
式中K为载荷系数，取：K =1.1~1.3
m、d1应选取标准值确定。
表12－1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
m
d1
90
(71) (50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
当蜗轮采用青铜制造时，蜗轮的损坏形式主要是疲劳 点蚀，其许用的接触应力如下表：
表12-4 锡青铜蜗轮的许用接触应力[σH]
蜗轮材料 铸造方法 适用的滑动速度
蜗杆齿面硬度
Vs m/s
HBS ≤ 350 HRC ≥ 45
设计：潘存云
点接触
线接触
设计：潘存云
改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触。
优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。
分度机构：i=1000, 通常i=8~80
缺点： 传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。
类型
按形状分有：
《机械设计基础》第7章 蜗杆传动

《机械设计基础》第7章 蜗杆传动

蜗 杆 直 径 系 数 q
tanγ= z1/q d1 = q m q是d1与m的比值，不一定是整数。 m一定时，q越小（或d1越小）导程角γ越大，传动效率 越高，但蜗杆的强度和刚度降低。 设计蜗杆传动，在刚度准许的情况下，要求传动效率高 时q选小值；要求强度和刚度大时q选大值。
蜗杆直径系数q
q = d1/m
P1----蜗杆传动输入功率，kW；ks----为散热系数，根据箱体周围通风 条件，一般取ks =10～17[w/(m2·℃)]；自然通风良好地方取大值，反 之取小值； η----传动效率；A----散热面积m2。 t0----周围空气温 度℃ 通常取20℃； [t1]----许可的工作温度，通常取70～90℃。
齿圈与轮芯用铰制孔螺栓联接。由于装拆方便，常用尺寸较大或磨损后 需要更换蜗轮齿圈的场合.
浇铸式：（图7-10c） 该型式仅用于成批生产的蜗轮。齿圈最小厚度c=2m，但不小于10 mm
§7-4 蜗杆传动的强度 计算 蜗杆传动的受力分析
蜗轮旋转方向的判定
蜗轮旋转方向，按照蜗杆的螺旋线旋向和旋转方
蜗杆传动的特 点
§7-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺 寸 概念（图7-6）
连心线：蜗杆轴线与蜗轮轴线的公垂线。 中间平面：圆柱蜗杆轴线和连心线构成的平面。 所以中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线 齿轮与齿条（直线）的啮合
规定：设计计算以中间平面参数及其几何尺寸关系为准。 主要参数
1.模数m和压力角α；2.传动比i，蜗杆头数z1和蜗 轮齿数z2 ； 3.蜗杆导程角γ； 4.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q ；5.中心距a。
5.中心距a。
标准蜗杆传动其中心距计算公式：
a=
d1+d2 2
= m (q+z2) 2

机械设计基础课件第六章蜗杆传动


例如，齿形为A、齿形角α为20°、模数为10 mm、 分度圆直径为90 mm、头数为2的右旋圆柱蜗杆；齿数 为80的蜗轮以及由它们组成的圆柱蜗杆传动的标记如下。 蜗杆标记为：蜗杆
ZA10 90 R2
蜗轮标记为：蜗轮
ZA10 80
蜗杆传动标记为： ZA10 90 R 2 / 80
6.3
6.3.1
6.4.2
蜗杆传动的强度计算
蜗轮齿面接触疲劳强度计算与斜齿轮相似，由赫 兹公式可得，蜗杆传动接触强度校核公式
中间平面
2、传动比 i 、蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2 传动比——从动轮齿数比主动轮齿数
n i 1
n2
Z 2
Z1
u
蜗杆头数Z1 一般Z1=1、2、4， 单头，i大，易自锁，效率低， 但精度好；多头杆，η↑，但加工困难，精度↓ 蜗轮齿数Z2 为避免根切， Z2 26 动力传动， Z2 80 具体应用传动比 i 、蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2， 可以参考教材表6-1、6-2。
蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗杆传动的滑动速度
在蜗杆传动中，蜗杆蜗轮的啮合齿面间 会产生很大的相对滑动速度 s 如图所示。
s
cos
1

sin
2
式中： 1 2 ——蜗杆和蜗轮 分度圆上的圆周速度.
6.3.2
蜗杆传动的失效形式和设计Байду номын сангаас则
和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式主要 有：胶合、磨损、疲劳点蚀和轮齿折断等。由于 蜗杆传动啮合面间的相对滑动速度较大，效率低， 发热量大，在润滑和散热不良时，胶合和磨损为 主要失效形式。 蜗杆传动的设计准则为：闭式蜗杆传动按蜗 轮轮齿的齿面接触疲劳强度进行设计计算，按齿 根弯曲疲劳强度校核，并进行热平衡验算；开式 蜗杆传动，按保证齿根弯曲疲劳强度进行设计。

机械设计课件 03 蜗轮蜗杆

*未变位蜗杆传动中心距为： **传 齿动 数a =比 比12iu(d＝＝1 +nzd12/2/nz)21=≠12dm2/(dq1+ z2 )
r／n1、minn2。——蜗杆、蜗轮的转速，
传动比 :
i = --nn-21 = --zz-12
≠
--d-2d1
∵ d1= m q , d2= m z2 z1= q tanγ= d1 /m tanγ
的Z1是否一致，查表3-3。
*计算主要的几何尺寸。 *蜗轮分度圆直径，蜗杆导程角，蜗轮齿宽，传动中心距
*计算蜗轮的圆周速度并校核传动效率 *校核接触强度、弯曲强度 *刚度验算，热平衡计算 *其他几何尺寸计算（轮毂参数）
*
*设计蜗杆传动时，应根据各种蜗杆传动的特点，考虑传动
的要求和使用条件，从满足功能要求出发，合理选择蜗杆 传动的类型。以下介绍蜗杆传动类型选择的原则。
2 2
K AKv Kβ
≤ σ HP
*
*弯曲强度设计公式：
m 2 d1
≥
600
σ FP z2
KT2YFS
*弯曲强度校核公式：
σF
=
666T2 K A KV K β d1d 2 m
YFS Yβ
≤动：粘度较高的齿轮油或润滑脂
*采用油池润滑时： 应采用下置蜗杆； 如受结构上的限制时——上置蜗杆。 *若速度高于10m／s——必须采用压力喷油润滑。
a
=
1 2
(d1′
+
d2′ )
=
1 2
m(q
+
z′2
+
2x2 )
=
1 2
m(q
+
z2
)

机械设计第章蜗杆传动设计


Mpa
式中 Zρ-蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触应力的影响系数，简称接触系数，查图 8.3.3 蜗杆传动的强度计算
蜗轮齿面接触疲劳强度计算
蜗轮齿根接触疲劳强度的验算公式为：
σH≤[σ]H
MPa
式中：
[σ]H-蜗轮齿面的许用接触应力。 设计公式为：
mm根弯曲疲劳强度的验算公式为：
da1=d1+2ha1=d1+2ha*m df1=d1-2hf1=da-2(ha*m+c)
c=c*m
db1=d1.tgr/tgrb=mz1/tgrb
ha1=ha*m=1/2(da1-d1) hf1=(ha*+c*)m=1/2(da1-df1)
h1=hf1+ha1=1/2(da1+df1) tgr=mz1/d1=z1/q
2011-03-18
第8章 蜗杆传动设计
Page 6 of 16
（5）传动比I
传动比
i=n主动1/n从动2
蜗杆为主动的减速运动中
i=n1/n2=z2/z1 =u 式中：n1 -蜗杆转速；n2-蜗轮转速。 减速运动的动力蜗杆传动，通常取5≤u≤70，优先采用15≤u≤50；增速传动5≤u≤ 15。
普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参 数的匹配表。
各力的大小可按下式计算：
Ft1=Fa2=2T1/d1
Ft2=Fa1=2T1/d2
Fr1=Fr2=Fa1tanα
Fn= Fa1/cosαncosγ=Fa2/cosαncosγ=2T2/d2cosαncosγ
2011-03-18
第8章 蜗杆传动设计
Page 10 of 16
式中：T1、T2-蜗杆与蜗轮上的转矩 N.mm。

机械设计基础 第12章 蜗杆传动


d1 mq
pz z1 px
tan pz z1 px z1m z1 d1 d1 d1 q
蜗杆导程 蜗杆轴向齿距
蜗杆导程角
d1越小（或q越小）， 越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度
和强度越低。 通常，转速高的蜗杆可取较小的d1值，蜗轮齿 数z2较大时可取较大的d1值。
当导程角 小于当量摩擦角时，蜗轮为主动时则发生自锁。
蜗杆材料：20Cr渗碳淬火；40Cr、35CrMo淬火；45调质
蜗轮材料：ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3
vs 25 m/s 耐磨性好、抗胶合
vs 6 m/s 价格便宜
HT200
vs 2 m/s 经济、低速
二、 蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆结构：通常与轴为一体，蜗杆轴
蜗轮结构：整体式（铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮） 组合式（有色金属齿圈＋钢或铸铁轮芯）
二、 蜗杆传动的类型 因蜗轮是用形状与蜗杆相同的滚刀加工而成，故蜗杆传动 的类型是按蜗杆的不同进行分类。
按蜗杆形状分：圆柱蜗杆和环面蜗杆。
圆柱蜗杆用直线刀刃的车刀车削成形，根据刀具安装位置 的不同，可加工出阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆等。
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
阿基米德蜗杆：刀具两刃与蜗杆轴线共面；轴面内相当于 直线齿条，端面齿形为阿基米德螺线。 渐开线蜗杆：用两把车刀，其刀刃顶面切于蜗杆基圆柱； 端面齿廓为渐开线，在切于蜗杆基圆柱的剖面内，齿廓的 一侧为直线，轴面内为凸廓曲线。 蜗杆有左、右旋之分，常用的是右旋蜗杆。
蜗轮径向力
各力方向的确定： 类似于斜齿轮
【例】图示蜗杆传动，蜗杆1主动，转向如图。试指出蜗轮2、 3轮齿旋向及转向，并画出蜗杆1上啮合处的作用力三个分力 方向。
2
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

蜗杆传动受力方向判断
三、蜗杆传动强度计算 四、蜗杆的刚度计算 五、蜗杆传动的精度等级
普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
一、蜗杆传动的效率
普通蜗杆传动的效率润滑与热 平衡1
h h1 h2 h3
h1─计及啮合摩擦损耗的效率；
h2─计及轴承摩擦损耗的效率；
h3─计及溅油损耗的效率。
h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：
2、设计准则
闭式传动多因齿面胶合或点蚀失效。通常先按齿面接触强度进 行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度；此外，还应做热平衡核算。
开式传动多发生齿面磨损和轮齿折断，因此以保证齿根弯曲 疲劳强度为主要设计准则。
普通蜗杆传动的承载能力计算
3、常用材料
为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。 高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或40、45钢、40Cr淬火。 低速中轻载的蜗杆可用40、 45钢调质。 蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁等。
h1
tan g tan(g v )
式中：g－蜗杆的导程角； v－当量摩擦角。
因为 tan g z1m 所以
d1
效率与蜗杆头数的大致关系为：
Z1↑→γ↑→η↑
蜗杆头数
１
２
４
６
总效率
0.70
0.80
0.90
0.95
普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
二、蜗杆传动的润滑
普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡2
普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
1、模数 m 和压力角 a
普通蜗杆传动的参数与 尺寸1
蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、
压力角相等，即
ma1= mt2 = m
aa1= at2
2、蜗杆的分度圆直径 d1 由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制
滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆 直径 d1。直径 d1与模数 m 的比值（q = d1 ／m）称为蜗杆的直径系数。
润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。
润滑油
润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。
润滑油粘度及给油方式
常用润滑油
一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润
滑、喷油润滑等。若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控
制一定的油压。
详细介绍
详细内容
3、蜗杆的头数 z1 较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效
率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通 常蜗杆头数取为1、2、4、6。
普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
4、导程角 g
tan g z1m z1m d1 d1
在 m 和 d1 为标准值时，z1↑→g↑
工简单时，可选用阿基米德圆柱蜗杆传动。
要求自锁的低速轻载传动，可选用单头阿基米德圆柱蜗杆传动。
锥蜗杆传动
速度高、要求较精密、蜗杆头数较多的传动，且要求加工简单时，可 选用渐开线圆柱蜗杆传动、锥面包络蜗杆传动或法向直廓蜗杆传动。
重载、高速、要求效率高、精度高的重要传动，可选用圆弧圆柱蜗杆 传动或包络环面蜗杆传动。
润滑油量
润滑油量的选择既要考虑充分的润滑，又不致产生过大的搅油损耗。 对于下置蜗杆或侧置蜗杆传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高； 当蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的1/3。
普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
三、蜗杆传动的热平衡计算
普通转的蜗杆传动，会产生较大的热量。
第十一章 蜗杆传动
§11-0 蜗杆传动概述 §11-1 蜗杆传动的类型 §11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 §11-3 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 §11-4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 §11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 §11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
圆柱蜗杆传动
要求效率高、蜗杆不磨削的大功率传动，可选用环面蜗杆传动。
普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
普通蜗杆传动的参数与 尺寸1
垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称中间平面。 在中间平面上，普通圆柱蜗杆传动就相当于齿条与齿轮 的啮合传动。
在蜗杆传动的设计计算中，均以中间平面上的参数和尺寸为基准，并沿用
齿轮传动的计算关系 。
7、标准中心距
a
1 2
(d1
d2)
1 2
(q
z2
)m
蜗杆传动的几何尺寸及其计算公式见课本 P246~248。
普通蜗杆传动的承载能力计算
普通蜗杆传动的承载能力计算1
一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料
1、失效形式 失效形式：齿面点蚀、齿根折断、齿面胶合、过度磨损等，其中
胶合与磨损 失效最为常见。 由于材料和结构上的原因，失效一般发生在蜗轮轮齿 上。
蜗轮蜗杆螺旋线方向相同，且 g1＝b2
5、传动比 i 6、蜗轮齿数 z2
i n1 z2 d2 n2 z1 d1
普通蜗杆传动的参数与尺寸2
g
d1 (分度圆周长)
m z1m
蜗轮齿数主要取决于传动比，即 z2= i z1 。 z2不宜太小，否则将使传 动平稳性变差； z2也不宜太大，否则会削弱轮齿的弯曲强度或降低蜗杆 的弯曲刚度。 一般取 28＜ z2＜80 。 （Z1与Z2的荐用值表）
普通蜗杆传动的承载能力计算
二、蜗杆传动的受力分析
普通蜗杆传动的承载能力计算2
蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮 的受力分析相似，轮齿在受到法向
载荷 Fn 的情况下，可分解出径向力 Fr 、圆周力 Ft 、轴向力 Fa 。
Ft1
Fa2
2T1 d1
Fa1
Ft2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan a
蜗杆传动的类型
蜗杆传动的类型
阿其基齿米面德一蜗般杆是在车渐床开上线用蜗直杆线刀刃的
普通圆柱蜗杆传动 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 法加向工直出廓的蜗蜗杆杆齿面锥的面齿包廓络形圆状柱不蜗同杆。
圆弧圆柱蜗杆传动
蜗杆传动类型选择的原则：
环面蜗杆传动
载荷较小、速度较低、精度要求不高或不太重要的传动，要求蜗杆加
如果产生的热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将过高，就会破坏润
滑状态，从而导致系统进一步恶化。
系统因摩擦功耗产生的热量为： Φ1 1000P(1h) 自然冷却从箱壁散去的热量为： Φ2 ad S(to ta )