機械設(shè)計8渦輪蝸桿

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1、 蝸桿傳動 蝸 桿 傳 動 類 型 和 特 點 失 效 形 式 、 材 料 選 擇 與 結(jié) 構(gòu) 主 要 參 數(shù) 和 幾 何 關(guān) 系 蝸 桿 傳 動 受 力 分 析 和 效 率 蝸 桿 傳 動 的 強 度 計 算 蝸 桿 傳 動 熱 平 衡 計 算 1 蝸 桿 傳 動 類 型 和 特 點一 、 特 點 和 應(yīng) 用外 形 類 似 ： 螺 旋 與 斜 齒 輪 的 傳 動從 中 間 平 面 剖 開 ： 齒 輪 與 齒 條 的 傳 動 1、 應(yīng) 用P 750KW（ 通 常 50KW） ， Vs 35 m/s（ 通 常 15 m/s） 。由 于 i 大 ， 可 用 于 機 床 分 度 機 構(gòu) 、 儀 器

2、儀 表 中 。2、 特 點 1） 工 作 平 穩(wěn) ： 兼 有 斜 齒 輪 與 螺 旋 傳 動 的 優(yōu) 點 。2） i大 12zzi 蝸 桿 1、 2、 4、 6傳 遞 動 力 時 ： i=8100（ 常 用 1550）傳 遞 運 動 時 ： i=幾 百 上 千 （ 單 頭 ， ） 用 于 傳 遞 交 錯 軸 之 間 的 回 轉(zhuǎn) 運 動 。 一 般 ： 空 間 垂 直為 什 么 ？優(yōu) 點 ： 齒 輪 z 117 3） 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 重 量 輕 、 噪 音 小 。4） 自 鎖 性 能 好 (用 于 提 升 機 構(gòu) ) 。缺 點 ：1） 制 造 成 本 高 ， 加 工 困 難 。2） 滑 動

3、速 度 vs大 。3） 低 。4） 蝸 輪 需 用 貴 重 的 減 摩 材 料 。 1、 按 蝸 桿 形 狀 分圓 柱 蝸 桿 環(huán) 面 蝸 桿 錐 蝸 桿二 、 分 類 ZA型 :阿 基 米 德 蝸 桿 中 間 平 面 ： 齒 條 與 漸 開線 齒 輪 嚙 合端 面 ： 阿 基 米 德 螺 旋 線ZI型 :漸 開 線 蝸 桿 端 面 ： 漸 開 線 ,較 精 密 傳 動ZN型 :法 向 直 廓 蝸 桿(刀 具 加 工位 置 不 同 )圓 柱 蝸 桿 錐 蝸 桿 ： 嚙 合 齒 數(shù) 多 ， ， 平 穩(wěn) ， 承 載 。環(huán) 面 蝸 桿 ： 接 觸 齒 對 數(shù) ， 承 載 （ 1.54） 倍 ， 高

4、， 但 制 造 安 裝 要 求 高 。2、 按 蝸 桿 頭 數(shù) 分單 頭 蝸 桿 ： i ， 自 鎖 性 ， 多 頭 蝸 桿 ： 相 反3、 按 旋 向 分左 旋右 旋 一 般 采 用 右 旋 三 、 精 度 等 級12個 等 級 ： 動 力 傳 動 ： 69級測 量 分 度 ： 5級 或 以 上 2 失 效 形 式 、 材 料 選 擇 和 結(jié) 構(gòu)一 、 失 效 形 式與 齒 輪 傳 動 類 似 ： 點 蝕 、 膠 合 、 磨 損 、 折 斷 v s 、 發(fā) 熱 主 要 為 ： 膠 合 、 磨 損 、 點 蝕蝸 輪 強 度 較 弱 ， 失 效 主 要 發(fā) 生 在 蝸 輪 上 。 二 、 材 料

5、vs 減 摩 性 、 強 度 不 能 都 用 硬 材 料1、 蝸 輪 指 齒 冠 部 分 材 料 ： 減 摩 材 料鑄 錫 青 銅 ： vs 1226m/s鑄 鋁 青 銅 ： vs 10m/s， 抗 膠 合 能 力 差鑄 鋁 黃 銅 ： 抗 點 蝕 能 力 強 ,耐 磨 性 差 ,用 于 vs小 場 合HT、 QT： vs 2m/s大 直 徑 蝸 輪 ： 鑄 鐵 （ 蝸 桿 用 青 銅 ）2、 蝸 桿材 料 碳 鋼合 金 鋼 熱 處 理 硬 面 蝸 桿 ： 首 選 淬 火 磨 削調(diào) 質(zhì) 蝸 桿 ： 缺 少 磨 削 設(shè) 備 時 選 用 。 3 圓 柱 蝸 桿 傳 動 的 基 本 參 數(shù) 和 幾

6、何 尺 寸 計 算一 、 基 本 齒 廓中 間 平 面 上 基 本 齒 廓 和 漸 開 線 齒 輪 基 本 齒 廓 基 本 相 同 。二 、 模 數(shù) m正 確 嚙 合 條 件 ： 21 tx PP 軸 向 端 面mmm tx 21 標(biāo) 準(zhǔn) 值 (與 齒 輪 不 同 ,表 13.4)cosnx mmm 蝸 桿 導(dǎo) 程 角三 、 齒 形 角 0刀 具 基 準(zhǔn) 齒 形 的 齒 形 角 ： 200 阿 基 米 德 蝸 桿 、 漸 開 線 蝸 桿 ： 軸 向 齒 形 角 2001 x法 向 直 廓 蝸 桿 ： 法 向 齒 形 角 2001 n 四 、 蝸 桿 分 度 圓 直 徑 d1（ 中 圓 直 徑

7、）同 一 m的 蝸 桿 ， 應(yīng) 對 直 徑 d 1進(jìn) 行 限 制d1為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 111111tan dmzdmzdpz x d1 pxpx tan11 zmd 加 工 蝸 輪 時 的 滾 刀 與 尺 寸 與 與 之 嚙 合 的 蝸 桿 尺 寸相 同 ， 但 m一 定 時 ， 由 于 z1和 的 變 化 ， d1是 變 化 的 ，即 需 要 配 備 很 多 加 工 蝸 輪 的 滾 刀 。 五 、 蝸 桿 直 徑 系 數(shù) qmdq 1d1、 m為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 q為 導(dǎo) 出 值 ,不 一 定 為 整 數(shù) 。 11 mzmqd 六 、 蝸 桿 導(dǎo) 程 角 121111111tan dudqzdmz

8、dmzdpz x 335.3 制 造 困 難 m一 定 時 ， q d1 蝸 桿 剛 度 z1一 定 時 ， q ， 自 鎖 性 小 m蝸 桿 選 用 大 q， 保 證 強 度 和 剛 度 適 于 小 P 大 m蝸 桿 選 用 小 q， 保 證 效 率 適 于 大 P 傳 遞 動 力 時 :頭 數(shù) z1 采 用 多 頭 蝸 桿傳 遞 運 動 時 :保 證 自 鎖 ( ), z1 ,采 用 單 頭 蝸 桿七 、 z1、 z2蝸 桿 頭 數(shù) z1： 蝸 桿 上 蝸 旋 線 的 數(shù) 目 。 z1=1、 2、 4、 6等z1 加 工 困 難 12 uzz 傳 遞 動 力 ： 28 2 z （ 傳 動

9、平 穩(wěn) 性 ， 避 免 根 切 ）1002 z (z2 d2 蝸 桿 軸 長 剛 度 ) 一 般 取 z2=3280 z1z2： 互 質(zhì) 均 勻 磨 損八 、 i、 u 1221 ddnni 12zzu 蝸 桿 主 動 時 : 2112 nnizzu 九 、 中 心 距 a )(2)(2)(21 21221 zzmzqmdda （ 應(yīng) 按 p264系 列 值 選 取 ）十 、 變 位 系 數(shù)1、 變 位 目 的 ： 配 ； 。2、 變 位 方 法 ： 與 齒 輪 變 位 相 同 , 靠 刀 具 的 移 位 實 現(xiàn) 變 位 。 故 ： 蝸 桿 尺 寸 不 能 變 動 ，加 工 蝸 輪 時 的 滾

10、 刀 與 蝸 桿 尺 寸 相 同 ， 加 工 時 滾刀 只 作 徑 向 移 動 ， 尺 寸 不 變 。 4、 變 位 類 型1） 齒 數(shù) 不 變 ， 湊 a )2(21 21 dxmda x0， 正 變 位 aa x0 負(fù) 變 位 aa 3、 變 位 結(jié) 果 蝸 桿 各 部 分 尺 寸 不 變 ， 但 節(jié) 線 變 化 11 dd 蝸 桿 和 蝸 輪 滾 刀 尺 寸 相 同 ， 蝸 輪 滾 銑 節(jié) 圓 就 是 裝配 后 與 蝸 桿 的 嚙 合 節(jié) 圓 。蝸 輪 滾 刀 的 滾 銑 節(jié) 線 不 再 是 刀 具 中 線 (分 度 圓 柱 上 母 線 ) 蝸 輪 尺 寸 發(fā) 生 變 化 ， 但 22

11、dd )(21 21 dda maax 2） a不 變 ， 齒 數(shù) 變 化 ， 湊 i湊 i： （ a不 變 ， 2z 2z ）)(21 21 zmdmax )(21 21 mzda )(21 22 zzx )2(21)(21 2121 zmxmddda 4 受 力 分 析 與 效 率 計 算一 、 作 用 力圓 周 力 ： 1222 2 at FdTF 軸 向 力 ： 1112 2 ta FdTF 112 uTT (蝸 桿 主 動 )1 嚙 合 效 率 nntn d TFF coscos2coscos 2 22 忽 略 Ff 徑 向 力 ： 122 tan rtr FFF 方 向 判 定 ：

12、1） 蝸 輪 轉(zhuǎn) 向已 知 ： n1、 旋 向 n2左 、 右 手 定 則 ： 四 指 n1、 拇 指 反 向 ： 嚙 合 點 v2 n22） 各 分 力 方 向Fr： 指 向 各 自 輪 心Ft 蝸 桿 與 n1反 向蝸 輪 與 n 2同 向 12 at FF Fa 蝸 桿 ： 左 、 右 手 定 則蝸 輪 ： 12 ta FF n2 n1 3） 旋 向 判 定 蝸 輪 與 蝸 桿 旋 向 相 同 。v2 練 習(xí) ： n1 n1Fr1Fr2 Ft1xFa2 Fa1Ft2右 旋 n2 Fr1Fr2 Ft1Fa2 xFa1 Ft2n2已 知 ： 蝸 桿 軸為 輸 入 ， 大 錐 齒 輪軸為 輸

13、出 ， 軸轉(zhuǎn) 向 如 圖 。試 ： 確 定 各 輪 轉(zhuǎn) 向 、 旋 向 及 受 力 。1. n 4 n3 n2 Ft2 Fa2 2. Fa3 Fa2 Ft1 n1 蝸 輪 右 旋n4輸 出 12 3 4 蝸 桿右 旋 二 、 傳 動 效 率與 齒 輪 類 似 ： 321 1、 嚙 合 1： 近 似 按 螺 旋 副 計 算)tan(tan1 v （ 蝸 桿 主 動 ） tan )tan(1 v （ 蝸 輪 主 動 ）v當(dāng) 量 摩 擦 角 ，cos 1vv s 說 明 ： 1） vs v v 油 膜 易 形 成 12） 為 影 響 1的 主 要 因 素 ： 101 dd 245 v 時 ， 1 m

14、ax此 后 ， 1 2、 2攪 油 效 率 ： 99.02 3、 3軸 承 效 率 ： 99.03 5 圓 柱 蝸 桿 傳 動 的 強 度 計 算 蝸 輪 齒 強 度 低 于 蝸 輪 齒 計 算 針 對一 、 接 觸 強 度 計 算 3 2 HAEH a TKZZ minlim HHhnH SZZ 校 核 式3 2limmin2 HHEA SZZTKa 設(shè) 計 式 參 數(shù) 說 明 ：1） T2蝸 輪 轉(zhuǎn) 矩 ,N mm2） KA使 用 系 數(shù) ,表 12.9（ 同 齒 輪 傳 動 ）3） ZE彈 性 系 數(shù) ,表 13.2， P2604） Z接 觸 系 數(shù) ,考 慮 齒 面 曲 率 和 接 觸

15、 線 長 度 影 響 ,Z 初 值 a是否接近？與 ZZ 根 據(jù) 查 得 。 ad1設(shè) 計 時 ：未 知 ， 初 選 值 ad1 ad1 ad1 112 uTT （ 蝸 桿 主 動 ） 6 溫 度 計 算 （ 熱 平 衡 計 算 ）由 于 發(fā) 熱 大 易 膠 合即 ： 發(fā) 熱 率 H1 = 散 熱 率 H2摩 擦 功 耗 ： )1(1000)1( 11 PKWPPf )1(10001 PH )/( sJ冷 卻 散 去 的 熱 量 ：)( 012 ttAH W 環(huán) 境 溫 度 t0=20箱 內(nèi) 工 作 溫 度散 熱 面 積 ， 可 由 13.27式 估 算表 面 傳 熱 系 數(shù) ， )/( 2

16、cmW 則 ： 21 HH CtAPt W 80)1(1000 011 熱 平 衡 計 算 油 溫 比 t1高 15 左 右 ， 蝸 桿 上 置 ： 飛 濺 冷 卻 作 用 差若 t1太 高 ， 可 采 取 如 下 措 施 ：2、 蝸 桿 軸 端 裝 風(fēng) 扇1、 加 散 熱 片3、 外 冷 卻 壓 力 噴 油 潤 滑4、 油 池 內(nèi) 安 裝 蛇 形 冷 卻 水 管 習(xí)題： 蝸輪蝸桿傳動一、選擇題1、當(dāng)兩軸線 時，可采用蝸桿傳動。（1）平行；（2）相交；（3）垂直交錯；2、在蝸桿傳動中，通常 為主動件。（1）蝸桿；（2）蝸輪；（3）蝸桿或蝸輪都可以；3 1 3、在蝸桿傳動中，當(dāng)需要自鎖時，應(yīng)使蝸

17、桿導(dǎo)程角 當(dāng)量摩擦角。（1）小于；（2）大于；（3）等于；4、起吊重物用的手動蝸桿傳動裝置，應(yīng)用 蝸桿。（1）單頭、小導(dǎo)程角；（2）單頭、大導(dǎo)程角；（3）多頭、小導(dǎo)程角；（4）多頭、大導(dǎo)程角；5、為了減少蝸輪滾刀型號，有利于刀具標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)定 為標(biāo)準(zhǔn)值。（1）蝸輪齒數(shù)；（2）蝸輪分度圓直徑；（3）蝸桿頭數(shù)；（4）蝸桿分度圓直徑； 6、為了湊中心距或改變傳動比，可采用變位蝸桿傳動，這時 。（1）僅對蝸桿進(jìn)行變位；（2）僅對蝸輪進(jìn)行變位；（3）同時對蝸桿、蝸輪進(jìn)行變位； 11 4 2 7、蝸桿傳動的失效形式與齒輪傳動相類似，其中 最易發(fā)生。（1）點蝕與磨損；（2）膠合與磨損；（3）輪齒折斷與塑性變形

18、；8、蝸桿傳動中，輪齒承載能力的計算主要針對 來進(jìn)行的。（1）蝸桿齒面接觸強度和蝸輪齒根抗彎強度；（2）蝸輪齒面接觸強度和蝸桿齒根抗彎強度；（3）蝸桿齒面接觸強度和齒根抗彎強度；（4）蝸輪齒面接觸強度和齒根抗彎強度；9、對閉式蝸桿傳動進(jìn)行熱平衡計算，其主要目的是為了 。（1）防止?jié)櫥褪軣崤蛎浐笸庖?，造成環(huán)境污染；（2）防止?jié)櫥蜏囟冗^高而使?jié)櫥瑮l件惡化；（3）防止蝸輪材料在高溫下力學(xué)性能下降；（4）防止蝸桿蝸輪發(fā)生熱變形后，正確嚙合受到破壞；10、與齒輪傳動相比， 不能作為蝸桿傳動的優(yōu)點。 （1）傳動平穩(wěn)，噪聲??；（2）傳動比可以很大；（3）可以自鎖；（4）傳動效率高； 24 24 二、試分析如圖所示蝸桿傳動中各軸的回轉(zhuǎn)方向、蝸輪輪齒的螺旋線方向及蝸桿、蝸輪所受各力的作用位置及方向。右旋蝸桿（主動）2 341 右旋蝸桿（主動）Ft1 Fr4Fa2 Ft3Ft2 Ft4Fa1 Fa4Fa3Fr1Fr2 Fr3