《机械设计教程 第3版》 课件 第七章　蜗杆传动.pptx

机 械 设 计 教 程第3版机械工业出版社 第七章　蜗杆传动第一节　蜗杆传动的类型及特点 第二节　蜗杆传动的失效形式和材料选择第三节　普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算第四节　蜗杆传动的受力分析和效率计算第五节　蜗杆传动的强度计算第六节　蜗杆传动的润滑与热平衡计算第七节　圆柱蜗杆和蜗轮的结构 第一节　蜗杆传动的类型及特点 　蜗杆传动用于传递空间交错两轴之间的运动和转矩,通常用于两轴交错成90°的减速传动。如图7-1所示,蜗杆传动主要由蜗杆与蜗轮组成。蜗杆的形状类似螺旋,有左旋和右旋之分,常用右旋,要求蜗杆和蜗轮的螺旋线方向相同,蜗杆一般为主动;蜗轮是一个具有特殊形状的斜齿轮。蜗轮传递的转矩可达2MN·m,直径可达2m以上。目前蜗杆传动在机床、起重、运输、冶金、矿山、轻工、化工等各个行业中得到广泛应用。蜗杆传动的主要优点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小,以及能得到很大的单级传动比。在传递动力时,传动比一般为5~80,常用15~50;在分度机构或手动机构中,传动比可达300;若只传递运动,传动比可达1000。蜗杆导程角很小时能实现反行程自锁。蜗杆传动的主要缺点是:传动效率较低,发热大,不宜大功率、长时间连续工作;为了减小摩擦和磨损,蜗轮常需要用较贵重的青铜制造,故成本较高。 第一节　蜗杆传动的类型及特点 图7-1　蜗杆传动a)蜗杆蜗轮均为右旋　b)蜗杆蜗轮均为左旋 第一节　蜗杆传动的类型及特点 按照蜗杆形状的不同,蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动(图7-2a)、环面蜗杆传动(图7-2b)和锥蜗杆传动(图7-2c)。环面蜗杆和锥蜗杆的制造较困难,安装要求较高,因而应用不如圆柱蜗杆广泛。下面主要介绍圆柱蜗杆传动。圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两大类。图7-2　蜗杆传动类型a) 圆柱蜗杆传动　b)环面蜗杆传动　c) 锥蜗杆传动 第一节　蜗杆传动的类型及特点 一、普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆的齿形多用成形线为直线的刀具加工而成。根据刀具安装位置的不同,所加工出的蜗杆齿面在不同截面中的齿廓曲线形状也不同。根据蜗杆齿廓曲线的形状,普通圆柱蜗杆可分为阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)、渐开线蜗杆(ZI蜗杆)、法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)和锥面包络蜗杆(ZK蜗杆)等四种。GB/T 10085—1988中推荐采用ZI蜗杆和ZK蜗杆两种。下面分别介绍以上四种蜗杆齿形。?(1)阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)　这种蜗杆的齿面为阿基米德螺旋面。在垂直蜗杆轴线的平面(即端面)上,齿廓为阿基米德螺旋线(图7-3),在包含轴线的平面(即轴面)上的齿廓为直线,其齿形角α0=20°。此种蜗杆可用直刃的单刀(当导程角γ≤3°时)或双刀(当导程角γ3°时)在车床上加工。安装刀具时,切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线。阿基米德蜗杆难以用直廓砂轮磨削出精确齿形,当导程角较大(γ15°)时,径向车削也较困难。 第一节　蜗杆传动的类型及特点 一、普通圆柱蜗杆传动　图7-3　阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)　a)单刀加工　b)双刀加工 第一节　蜗杆传动的类型及特点 一、普通圆柱蜗杆传动(2)法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)　此种蜗杆的法面(N—N面)齿廓为直线,端面齿廓为延伸渐开线(图7-4a),轴面齿廓为凸廓线。 ZN蜗杆也是用直刃的单刀或双刀在车床上车削加工而成的,刀具的安装形式如图7-4所示。此种蜗杆也难以磨削。图7-4　法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)a)车刀对中齿厚中线法面　b)车刀对中齿槽中线法面 第一节　蜗杆传动的类型及特点 一、普通圆柱蜗杆传动(3)渐开线蜗杆(ZI蜗杆)　此种蜗杆的齿面为渐开线螺旋面,端面齿廓为渐开线(图7-5),可视为一个齿数等于蜗杆头数的大螺旋角渐开线圆柱斜齿轮。此种蜗杆可以用两把直刃车刀在车床上车削加工,也可以用齿轮滚刀滚削,还可以用单面或锥面砂轮磨削,制造精度较高,适用于成批生产和大功率传动,是普通圆柱蜗杆传动中较理想的传动,故在GB/T 10085—1988标准中被推荐采用。图7-5　渐开线蜗杆(ZI蜗杆) 第一节　蜗杆传动的类型及特点 一、普通圆柱蜗杆传动(4)锥面包络蜗杆(ZK蜗杆)　此种蜗杆螺旋面由锥面盘状铣刀或砂轮包络而成(图7-6),是一种非线性螺旋齿面,不能在车床上加工,只能在铣床和磨床上加工。加工时,除工件做螺旋运动外,刀具同时绕其自身的轴线做回转运动。这种蜗杆可以磨削,制造精度较高,也在国家标准中被推荐采用。图7-6　锥面包络蜗杆(ZK蜗杆) 第一节　蜗杆传动的类型及特点 一、普通圆柱蜗杆传动用上述不同类型的蜗杆与其相应的蜗轮一起就组成了不同类型的圆柱蜗杆传动。蜗轮的齿廓随蜗杆齿廓而异。切削蜗轮的滚刀的参数和形状必须和工作蜗杆一致,滚铣中心距也应和传动中心距相同。由于制造误差,切出的蜗轮齿形不可能与蜗杆精确啮合,所以必须经过装配后的磨合来