《《蝸桿傳動》PPT課件》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《《蝸桿傳動》PPT課件(60頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、11-1 概述 11-2 蝸桿傳動的類型和特點 11-3 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算 11-4 蝸桿傳動的材料和結(jié)構(gòu) 11-5 蝸桿傳動的失效形式和計算 11-6 普通蝸桿傳動的強度計算 11-7 蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算,第十一章 蝸桿傳動,, 11-1 概述,,一、作用:,用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動及動力。,二、組成:,由蝸桿和蝸輪組成 。,1、蝸桿:,相當于螺旋,有左螺旋與右螺旋之分,常用的為右螺旋蝸桿。,(1)、單頭蝸桿,(2)、蝸桿頭數(shù)即其齒數(shù),2、蝸桿傳動的傳動比:,,,三、傳動特點,蝸桿傳動的主要特點有:,1傳動比大,一般為i=580,大的可達300以上; 對于
2、單頭蝸桿,蝸桿轉(zhuǎn)一周,蝸輪只轉(zhuǎn)過一個齒。,2重合度大,傳動平穩(wěn),噪聲低; 蝸桿是連續(xù)的螺旋齒,同時接觸的齒數(shù)多。,3摩擦磨損問題突出,磨損是主要的失效形式; 由于是交錯軸傳動,嚙合點速度方向不同,相對滑動大,摩擦磨損問題突出。,由于上述特點,蝸桿傳動主要用于運動傳遞,而在動力傳輸中的應(yīng)用受到限制。,四、蝸桿傳動的應(yīng)用 :,手動蝸桿傳動卷揚機,常用于兩軸交錯、傳動比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場合。 蝸桿螺旋角較小時傳動具有自鎖性,故常用在卷揚機等起重機械中,起安全保護作用。,電動蝸桿傳動卷揚機,單級蝸桿傳動減速器,下置蝸桿傳動,上置蝸桿傳動,,,蝸桿,蝸輪,蝸桿傳動, 11-2 蝸桿傳動的
3、類型和特點,其齒面一般是在車床上用直線刀刃的 車刀切制而成,車刀安裝位置不同, 加工出的蝸桿齒面的齒廓形狀不同。,圓柱蝸桿傳動,環(huán)面蝸桿傳動,錐蝸桿傳動,,普通圓柱蝸桿傳動,圓弧圓柱蝸桿傳動,,其蝸桿的螺旋面是用刃邊為凸圓弧形 的車刀切制而成的。,其蝸桿體在軸向的外形是以凹弧面為母線所形成的旋轉(zhuǎn)曲面,這種蝸桿同時嚙合齒數(shù)多,傳動平穩(wěn);齒面利于潤滑油膜形成,傳動效率較高;,同時嚙合齒數(shù)多,重合度大;傳動比范圍大(10360);承載能力和效率較高;可節(jié)約有色金屬。,,,,,按蝸桿形狀不同分類:,普通圓柱蝸桿傳動:,阿基米德蝸桿(ZA) 漸開線蝸桿(ZI) 法向直廓蝸桿(ZN) 錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(Z
4、K),,按齒廓曲線形狀分:,圓弧圓柱蝸桿傳動:,(1) 、效率高 (2)、承載能力高 (3)、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊,環(huán)面蝸桿傳動:,錐蝸桿傳動:, 11-3 蝸桿傳動的主要參數(shù)和幾何尺寸計算,中間平面 垂直于蝸輪軸線且通過蝸桿軸線的平面。,蝸桿傳動的設(shè)計計算中,均以中間平面上的基本參數(shù)和幾何尺寸為基準 。,一、蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選擇:,1.蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2和傳動比 i,較少的蝸桿頭數(shù)(如:單頭蝸桿)可以實現(xiàn)較大的傳動比,但傳動效 率較低;蝸桿頭數(shù)越多,傳動效率越高,但蝸桿頭數(shù)過多時不易加工。通 常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。,蝸輪齒數(shù)主要取決于傳動比,即z2= i z1 。
5、 z2不宜太?。ㄈ鐉226),否則將使傳動平穩(wěn)性變差。 z2也不宜太大,否則在模數(shù)一定時,蝸輪直徑將增大,從而使相嚙合的蝸桿支承間距加大,降低蝸桿的彎曲剛度。,傳動比 i:,2、模數(shù)m和壓力角:,蝸桿與蝸輪嚙合時,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,3、導(dǎo)程角 :,在m和d1為標準值時,z1 ,正確嚙合時,蝸輪蝸桿螺旋線方向相同,且 。,,,4、蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q:,,,由于蝸輪是用與蝸桿尺寸相同的蝸輪滾刀配對加工而成的,為了限制 滾刀的數(shù)目,國家標準對每一標準模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標準蝸桿分度圓 直徑d1。,直徑d1與模數(shù)m的比值稱為蝸桿的直徑系數(shù)。,當
6、模數(shù)m一定時,q值增大則蝸桿直徑d1增大,蝸桿的剛度提高。因此,對于小模數(shù)蝸桿,規(guī)定了較大的q值,以保證蝸桿有足夠的剛度。,5.中心距:,二、蝸桿傳動的變位特點及變位系數(shù),1、變位目的:配湊中心距;湊傳動比。,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,只能對蝸輪變位,加工蝸輪時的滾刀與蝸桿尺寸相同,加工時滾刀只作徑向移動,尺寸不變。, 11-4 蝸桿傳動的材料和結(jié)構(gòu),一、蝸桿傳動的材料:,為減摩,蝸桿常用鋼材,蝸輪用有色金屬(銅合金、鋁合金)。,高速重載的蝸桿常用15Cr、20Cr滲碳淬火,或45鋼、40Cr淬火。,低速中輕載的蝸桿可用45鋼調(diào)質(zhì)。,蝸輪常用
7、材料有:鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅、灰鑄鐵等。,二、蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu),1、蝸桿的結(jié)構(gòu):,蝸桿螺旋部分的直徑不大,常和軸做成一個整體。當蝸桿螺旋部分的直徑較大時,可以將軸與蝸桿分開制作。,無退刀槽,加工螺旋部分時只能用銑制的辦法。,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。,2、蝸輪的結(jié)構(gòu):,為了減小摩擦,蝸輪通常要用青銅制作。為節(jié)省銅材,當蝸輪直徑較大時,采用組合式蝸輪結(jié)構(gòu),齒圈用青銅,輪芯用鑄鐵或碳素鋼。,詳述,常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下:,蝸輪的結(jié)構(gòu),,蝸輪的結(jié)構(gòu),蝸輪的結(jié)構(gòu),蝸輪的結(jié)構(gòu),蝸輪的結(jié)構(gòu), 11-5 蝸桿傳動的失效形式和計算準則,一、蝸桿傳動的失效形式:,蝸
8、桿傳動的失效主要是輪齒失效,且失效形式也與齒輪傳動類似。,齒根折斷,點蝕, 11-5 蝸桿傳動的失效形式和計算準則,一、蝸桿傳動的失效形式:,蝸桿傳動的失效主要是輪齒失效,且失效形式也與齒輪傳動類似。,齒根折斷,點蝕,齒面膠合, 11-5 蝸桿傳動的失效形式和計算準則,一、蝸桿傳動的失效形式:,蝸桿傳動的失效主要是輪齒失效,且失效形式也與齒輪傳動類似。,齒根折斷,點蝕,齒面膠合,過度磨損, 11-5 蝸桿傳動的失效形式和計算準則,一、蝸桿傳動的失效形式:,蝸桿傳動的失效主要是輪齒失效,且失效形式也與齒輪傳動類似。,齒根折斷,點蝕,齒面膠合,過度磨損,另外還有系統(tǒng)過熱、蝸桿剛度不足等失效形式。,
9、失效大多發(fā)生在蝸輪輪齒上。,二、蝸桿傳動的計算準則:,閉式蝸輪傳動:,開式蝸輪傳動、傳動時載荷變動較大、蝸輪z290時:,按齒面接觸疲勞強度設(shè)計,校核齒根彎曲疲勞強度,只須按齒根彎曲疲勞強度進行設(shè)計,熱平衡計算,蝸桿受力后產(chǎn)生過大變形:,蝸桿的剛度校核,,,,,,,蝸輪, 11-6 普通蝸桿傳動的強度計算,一、蝸桿傳動的運動分析:,,蝸桿、蝸輪的角速度,蝸桿、蝸輪在接觸點的線速度。,蝸桿分度圓柱上的相對滑動速度為:,式中:,蝸桿轉(zhuǎn)速,r/min;,蝸桿分度圓直徑,mm;,蝸桿螺旋導(dǎo)角。,二、 蝸桿傳動的受力分析:,法向力Fn,蝸桿傳動受力方向判斷,在不計摩擦力時,力的大小有以下關(guān)系:,徑向力F
10、r 周向力Ft 軸向力Fa,,蝸桿傳動受力方向及蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷:,蝸桿傳動受力方向及蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷:,徑向力指向各自回轉(zhuǎn)中心,使齒輪軸發(fā)生彎曲。,蝸桿傳動受力方向及蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷:,蝸桿上的周向力是蝸桿的負載,阻止主動輪轉(zhuǎn)動。 蝸輪上的軸向力與蝸桿上的周向力大小相等,方向相反。,徑向力指向各自回轉(zhuǎn)中心,使齒輪軸發(fā)生彎曲。,螺旋角方向左、右手;與斜齒輪相同,只能握主動件 轉(zhuǎn)向四指方向; 大拇指蝸桿受軸向力的方向。它的反方向是蝸輪受周向力方向,也是蝸輪線速度的方向,據(jù)此畫出蝸輪轉(zhuǎn)向。,蝸桿傳動受力方向及蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷:,徑向力指向各自回轉(zhuǎn)中心,使齒輪軸發(fā)生彎曲。,蝸桿上的軸向力與蝸桿上的周向力大小
11、相等,方向相反。用左右手定則判斷,蝸桿上的周向力是蝸桿的負載,阻止主動輪轉(zhuǎn)動。 蝸輪上的軸向力與蝸桿上的周向力大小相等,方向相反。,螺旋角方向左、右手;與斜齒輪相同,只能握主動件 轉(zhuǎn)向四指方向; 大拇指蝸桿受軸向力的方向。它的反方向是蝸輪受周向力方向,也是蝸輪線速度的方向,據(jù)此畫出蝸輪轉(zhuǎn)向。,蝸桿傳動受力方向及蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷:,徑向力指向各自回轉(zhuǎn)中心,使齒輪軸發(fā)生彎曲。,蝸桿上的軸向力與蝸桿上的周向力大小相等,方向相反。用左右手定則判斷,蝸桿上的周向力是蝸桿的負載,阻止主動輪轉(zhuǎn)動。 蝸輪上的軸向力與蝸桿上的周向力大小相等,方向相反。,三、普通蝸桿傳動的強度計算:,,1、蝸輪齒面接觸疲勞強度計算
12、:,2、 蝸輪齒輪的齒根彎曲疲勞強度計算,詳述,,蝸桿傳動承載能力計算,,1、蝸輪齒面接觸疲勞強度計算,校核式:,設(shè)計式:,齒面接觸疲勞強度計算,Z的確定,載荷系數(shù)的確定,普通蝸桿傳動的強度計算,2、蝸輪齒根面彎曲疲勞強度計算,計算出 m2d1,查表11-2(P245)可查得其它相關(guān)參數(shù)。,蝸輪的許用彎曲應(yīng)力,P255,蝸輪的齒形系數(shù),六、蝸桿的剛度計算,由蝸桿的結(jié)構(gòu)和受力情況可知,由于受到徑向力的作用,而且支承跨距較大,所以,必要時要對蝸桿的剛度進行校核。,蝸桿的剛度計算通常是把蝸桿看作以蝸桿齒根圓直徑為直徑的軸段,校核其彎曲剛度。其撓度和許用撓度計算式為:,七、蝸桿傳動的精度等級及其選擇
13、 P257,蝸桿傳動的精度等級規(guī)定了12級。一般使用6-9級。,相應(yīng)精度等級對應(yīng)的各公差組從機械設(shè)計手冊中查取。,6級精度傳動一般用于中等精度的機床傳動機構(gòu),圓周速度v25m/s。,7級精度用于中等精度的運輸機或中速傳遞動力場合,速度v27.5m/s。,8級精度一般用于一般的動力傳動中,圓周速度v23m/s。,9級精度一般用于不重要的低速傳動機構(gòu)或手動機構(gòu)。,課程設(shè)計中選7-8級即可。,, 11-7 蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算,一、蝸桿傳動效率:,h1嚙合摩擦損耗的效率;,h2軸承摩擦損耗的效率;,h3濺油損耗的效率;,,根據(jù)Z1對效率作如下估?。?1 2 4 6,0.7
14、0.8 0.9 0.95,,,,,軸承摩擦損耗的效率 :,滾動軸承 ,滑動軸承 ,= 0.980.99,,濺油損耗的效率 :,一般情況 ,= 0.950.99,由于軸承摩擦和濺油損耗不大, 一般取,= 0.950.96,普通蝸桿傳動的效率潤滑與熱平衡2,二、蝸桿傳動的潤滑:,減摩與散熱。,潤滑油:,潤滑油粘度及給油方式:,潤滑油量:,種類多,需根據(jù)蝸桿、蝸輪配對材料和運轉(zhuǎn)條件選用。,根據(jù)相對滑動速度及載荷類型進行選擇。 給油方法:油池潤滑、噴油潤滑等。,既要考慮充分的潤滑,又不致產(chǎn)生過大的攪油損耗。 下置蝸桿或側(cè)置蝸桿傳動,浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個齒高; 蝸桿上置時,浸油深度約為蝸輪外徑的1/3。,,,三、蝸桿傳動的熱平衡計算:,系統(tǒng)因摩擦功耗產(chǎn)生的熱量為:,自然冷卻從箱壁散去的熱量為:,箱體表面的散熱系數(shù),可??;,S 箱體的可散熱面積(m2);,t0潤滑油的工作溫度(), t06070 ; ta環(huán)境溫度(),常溫20 。,公式推導(dǎo):,式中:,P蝸桿傳遞的功率 ; 蝸桿傳動的總效率;,一般t080 或散熱面積不足時,要采取提高散熱能力。,熱平衡條件:,,,既定條件下的油溫:,,正常工作溫度所需散熱面積:,常用散熱方式,蝸輪傳動的散熱方式,蝸輪傳動的散熱方式,蝸輪傳動的散熱方式,蝸輪傳動的散熱方式,