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蜗轮齿廓及蜗杆蜗轮传动特点
第九章 蜗杆传动 §9-1 蜗杆传动概述 §9-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 §9-3 蜗杆传动的设计计算 §9-5 蜗杆和蜗轮的结构 §9-4 圆弧圆柱蜗杆传动简介 蜗杆传动用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90°。 §9-1 蜗杆传动概述 1.传动比大,一般 i =10~80,最大可达1000; 2.重合度大,传动平稳,噪声低; 4.齿面的相对滑动速度大,效率低; 主要用于中小功率,间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。 (蜗杆传动) 一、蜗杆传动的特点: 3.结构紧凑,可实现反行程自锁; 其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成,车刀安装位置不同, 加工出的蜗杆的齿廓形状不同。 蜗杆的外形是圆弧回转面,同时啮合的齿数多,传动平稳;齿面利于润滑油膜形成,传动效率较高; 重合度大;承载能力和效率较高。 阿基米德蜗杆( ZA蜗杆)(图11-4) 渐开线蜗杆 (ZI蜗杆)(图11-6) 法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)(图11-5) 锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆) (图11-7) 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动(图11-8) 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 (图11-1) (图11-2) (图11-3) 二、蜗杆传动的类型 本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。 §9-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 1. 模数 m 和压力角 a 在主平面内,蜗杆和蜗轮的模数相等且为标准值,见表11-2。 2. 蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q 蜗杆分度圆直径 d1 为标准值,见表。 主平面:通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 是蜗杆的轴面 是蜗轮的端面 ZA蜗杆传动在主平面内,相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。 蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在主平面内确定。 即 mx1= mt2 = m 即:q = d1/m d1与模数 m 的比值称为蜗杆直径系数 q。 阿基米德蜗杆的轴面压力角 αx1=20° 法向直廓蜗杆的法向压力角 αn1=20° d1 = q m 是导出值 一、蜗杆传动的主要参数 主平面 β (Z1与Z2的荐用值表) (蜗杆头数与传动效率关系) 4. 蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2 3. 蜗杆分度圆柱导程角g z1↑→g↑→效率 η↑,但加工困难。 正确啮合条件: mx1= mt2 γ1=β2 (蜗轮、蜗杆旋向相同) αx1= αt2 z1↓→ 传动比 i↑,但传动效率 η↓。 常取,z1=1,2,4,6。 可根据传动比选取,见表11-1。 z2= i z1 。 如 z2太小,将使传动平稳性变差。如 z2太大,蜗轮直径将增大,使蜗杆支承间距加大,降低蜗杆的弯曲刚度。 一般 z2=32~80 主要参数与几何尺寸 d1 γ 5. 传动比 i 6. 中心距 中心距的常用值见表11-2。 二、蜗杆传动的变位 变位:即加工蜗轮时,改变刀具的位置。而蜗杆相当于刀具。 故,只是蜗轮变位,而蜗杆不变位。即蜗轮尺寸变化,蜗杆尺寸不变。 但是,变位以后,蜗杆的节圆改变,而蜗轮的节圆永远与分度圆重合。 变位的目的:调整中心距和传动比 调整中心距所需变位系数: 常取 -0.5≤x≤0.5 三、蜗杆传动的几何尺寸 见表11-3 主要参数与几何尺寸 ( d1= q m ≠ z1m) ( d2= z2 m ) (图11-11) 变位系数 或 适用于齿面滑动速度 较高的传动。 §9-3 蜗杆传动的设计计算 一、失效形式、设计准则和常用材料 1. 主要失效形式: 蜗轮齿面的胶合、磨粒磨损(最终导致断齿)等。 3. 常用材料 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。 按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算;之后校核蜗轮的齿根弯曲疲劳强度,并进行热平衡计算。 2. 设计准则 闭式传动: 开式传动: 通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。 锡青铜: 铝青铜: 灰铸铁: 蜗轮常用材料有: ≤ 8 m/s 的场合。(抗胶合能力差) ≤ 2 m/s 的场合。 (抗胶合能力强,抗点蚀能力差) = = = Fx1 Ft1 Fn Fr1 = = 蜗杆传动受力方向判断 二蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动强度计算 右旋 求蜗杆的旋向? Fx1 求蜗杆的转向? 练 习 三、蜗杆传动的承载能力计算 1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 L —— 接触线长度, = 对于阿基米德蜗杆: = 将 、 代入: = 引入量纲为1的
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