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蝸桿傳動(dòng)-機(jī)械設(shè)計(jì)第八版(高等教育出版社)演示課件

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蝸桿傳動(dòng)-機(jī)械設(shè)計(jì)第八版(高等教育出版社)演示課件

蝸桿傳動(dòng),§9-1 概 述,§9-2 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)與幾何尺寸,§9-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu),§9-5 蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,§9-6 圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)簡介,§9-4 蝸桿傳動(dòng)的受力分析、效率和潤滑,.,§9-1概述,蝸桿傳動(dòng)用于傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。交錯(cuò)角一般為90°。,§9-1 概 述,1)傳動(dòng)比大,一般 i =1080,最大可達(dá)1000;,2)重合度大,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲低;,4)齒面的相對(duì)滑動(dòng)速度大,效率低;,主要用于中小功率,間斷工作的場合。廣泛用于機(jī)床、冶金、礦山及起重設(shè)備中。,(虛擬現(xiàn)實(shí)中的蝸桿傳動(dòng)),一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn):,3)結(jié)構(gòu)緊湊,可實(shí)現(xiàn)反行程自鎖;,二、蝸桿傳動(dòng)的類型,.,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,加工出的蝸桿的齒廓形狀不同。,蝸桿傳動(dòng)的類型,蝸桿的外形是圓弧回轉(zhuǎn)面,同時(shí)嚙合的齒數(shù)多,傳動(dòng)平穩(wěn);齒面利于潤滑油膜形成,傳動(dòng)效率較高;,重合度大;承載能力和效率較高。,(圖91a),(圖91b),(圖91c),本章主要介紹普通圓柱蝸桿及其設(shè)計(jì)。,三、蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí),分為12個(gè)精度等級(jí),常用59級(jí),精度等級(jí)的選擇參見表91。,蝸桿傳動(dòng)概述,.,普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的三種類型,蝸桿傳動(dòng)的類型2,.,§9-2蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)與尺寸1,§9-2 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)與幾何尺寸,1. 模數(shù) m 和齒形角 a,在主平面內(nèi),蝸桿和蝸輪的模數(shù)相等且為標(biāo)準(zhǔn)值。,2. 蝸桿分度圓直徑 d1 和直徑系數(shù) q,蝸桿分度圓直徑 d1 為標(biāo)準(zhǔn)值,見表92。,詳細(xì)內(nèi)容,主平面:通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面。,ZA蝸桿傳動(dòng)在主平面內(nèi),相當(dāng)于漸開線齒條與齒輪的嚙合。,蝸桿、蝸輪的參數(shù)和尺寸大多在主平面內(nèi)確定。,即 mx1= mt2 = m,即:q = d1m,d1與模數(shù) m 的比值稱為蝸桿直徑系數(shù) q。,d1 = q m,一、蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù),(見表92),.,(Z1與Z2的薦用值表),(蝸桿頭數(shù)與傳動(dòng)效率關(guān)系),蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)與尺寸2,4. 蝸桿的頭數(shù) z1、蝸輪齒數(shù) z2,3. 蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角g,z1g效率 ,但加工困難。,正確嚙合條件:,mx1= mt2,12 (蝸輪、蝸桿旋向相同),x1= t2,z1 傳動(dòng)比 i,但傳動(dòng)效率 。,常取,z11,2,4,6。 可根據(jù)傳動(dòng)比選取,見表93。,z2= i z1 。 如 z2 太小,將使傳動(dòng)平穩(wěn)性變差。如 z2 太大,蝸輪直徑將增大,使蝸桿支承間距加大,降低蝸桿的彎曲剛度。,一般 z23280,主要參數(shù)與幾何尺寸,d1,.,蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)與尺寸3,5. 傳動(dòng)比 i,6. 中心距,中心距的常用值見P199。,二、蝸桿傳動(dòng)的變位,變位:即加工蝸輪時(shí),改變刀具的位置。而蝸桿相當(dāng)于刀具。,故,只是蝸輪變位,而蝸桿不變位。即蝸輪尺寸變化,蝸桿尺寸不變。,但是,變位以后,蝸桿的節(jié)圓改變,而蝸輪的節(jié)圓永遠(yuǎn)與分度圓重合。,主要參數(shù)與幾何尺寸,( d1= q m z1m)( d2= z2 m ),(圖93),.,變位的目的:調(diào)整中心距和傳動(dòng)比,調(diào)整中心距所需變位系數(shù):,常取 0.5x0.5,三、蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸,見表94和圖94。,主要參數(shù)與幾何尺寸,蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)與尺寸4,.,適用于齒面滑動(dòng)速度 較高的傳動(dòng)。,§9-3 失效形式、材料和結(jié)構(gòu),§9-3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu),一、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,1. 主要失效形式: 蝸輪齒面的點(diǎn)蝕、膠合、過度磨損和疲勞斷齒等。,二、蝸桿傳動(dòng)的常用材料,蝸桿的常用材料為碳鋼和合金鋼,見表95。,按蝸輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算;之后校核蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,并進(jìn)行熱平衡計(jì)算。,2. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,閉式傳動(dòng):, 8 m/s 的場合。(抗膠合能力差), 2 m/s 的場合。,(抗膠合能力強(qiáng),抗點(diǎn)蝕能力差),.,失效形式、材料和結(jié)構(gòu)2,三、蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu),由于蝸桿的直徑不大,所以常和軸做成一個(gè)整體(蝸桿軸),圖95。,無退刀槽,加工螺旋部分時(shí)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,但剛度較前一種差。,虛擬現(xiàn)實(shí)中的蝸桿,當(dāng)蝸桿的直徑較大時(shí),可以將軸與蝸桿分開制作。,蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu),2. 蝸輪的結(jié)構(gòu),1. 蝸桿的結(jié)構(gòu),用于鑄鐵蝸輪和小尺寸的青銅蝸輪。,用于大尺寸的青銅蝸輪。,.,失效形式、材料和結(jié)構(gòu)3,為了減摩的需要,蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)省銅材,當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí),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。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下:,蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和結(jié)構(gòu),.,§9-4受力分析、效率和潤滑,一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析,輪齒所受的法向力Fn,可分解為:切向力Ft 、徑向力Fr 、軸向力Fx。,蝸桿傳動(dòng)受力方向判斷,在不計(jì)摩擦力時(shí),有以下關(guān)系:,式中: n蝸輪的法向壓力角,,T2蝸輪的轉(zhuǎn)矩,,§9-4 蝸桿傳動(dòng)的受力分析、效率和潤滑,.,受力分析練習(xí),蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算,右旋,求蝸桿的旋向?,求蝸桿的轉(zhuǎn)向?,練 習(xí),.,受力分析、效率和潤滑2,三、蝸桿傳動(dòng)的效率,二、相對(duì)滑動(dòng)速度:,蝸桿傳動(dòng)的受力分析、效率和潤滑,.,四、蝸桿傳動(dòng)的潤滑,目的:減摩、散熱。,潤滑油粘度及給油方式,潤滑油,一般根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度選擇潤滑油的粘度和給油方法,見表910。,詳細(xì)介紹,蝸桿下置時(shí),浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高;蝸桿上置時(shí),浸油深度約為蝸輪外徑的 1/61/3。,蝸桿傳動(dòng)的受力分析、效率和潤滑,Z1,嚙合效率1與蝸桿頭數(shù) z1 的近似關(guān)系見表99。,式中:g 蝸桿的導(dǎo)程角;,當(dāng)量摩擦角,見表98。,滑動(dòng)速度,則 為什么?,受力分析、效率和潤滑3,.,§9-5蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算1,一、蝸輪齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,目的:防止“點(diǎn)蝕”和“膠合”失效。,強(qiáng)度條件:,以節(jié)點(diǎn)為計(jì)算點(diǎn),計(jì)算齒面接觸應(yīng)力 H 。,校核式:,式中:ZE彈性系數(shù),見表86;,T2蝸輪的工作轉(zhuǎn)矩(N.mm);,蝸輪的許用接觸應(yīng)力(MPa),見表911。,(917),K載荷系數(shù),,KA工作情況系數(shù),見表97;,動(dòng)載荷系數(shù),見P205;,齒向載荷分布系數(shù),見P205;,§9-5 蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,.,承載能力計(jì)算2,設(shè)計(jì)式:,(918),注:1),的值根據(jù) z1 查表912。,將 d1mq 和 d2mz2 代入校核式整理得,2)設(shè)計(jì)中,根據(jù)由上式計(jì)算的 值,查表92確定標(biāo)準(zhǔn)的m和q。,蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,.,蝸輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,二、蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算,目的:防止“疲勞斷齒”。,強(qiáng)度條件:,校核式:,式中:YF齒形系數(shù),按當(dāng)量齒數(shù) 查表913。,螺旋角系數(shù),,蝸輪的許用彎曲應(yīng)力(MPa),見表911 。,設(shè)計(jì)式:,(920),(921),注:設(shè)計(jì)中,根據(jù)由上式計(jì)算的 值,查表92確定標(biāo)準(zhǔn)的m和q。,蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,(注: ),.,靜強(qiáng)度計(jì)算和熱平衡,四、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡,由于 低,運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生熱量多,導(dǎo)致溫度升高,破壞潤滑狀態(tài),從而 使摩擦增大,甚至發(fā)生膠合。,為控制溫升,需進(jìn)行熱平衡計(jì)算。,熱平衡:在單位時(shí)間內(nèi),摩擦產(chǎn)生的熱量等與散發(fā)的熱量。,蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,三、蝸輪輪齒的靜強(qiáng)度計(jì)算,對(duì)于工作中有短時(shí)過載或尖峰載荷的蝸桿傳動(dòng),需計(jì)算其靜強(qiáng)度。,靜強(qiáng)度計(jì)算公式與疲勞強(qiáng)度的相應(yīng)公式相同,只是許用應(yīng)力有所不同。,靜強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力確定見P120。,.,熱平衡計(jì)算2,即,(a傳動(dòng)的中心距),有散熱片時(shí):,油的溫升:,6070,蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,.,熱平衡計(jì)算3,* 散熱措施,自然冷卻的熱平衡溫度過高時(shí),可采用以下措施:,1) 在箱體外表面加散熱片以增大散熱面積。,2)在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇以加速空氣流通(圖99a)。,3)在油池內(nèi)安裝冷卻管路。 (圖99b),4)采用壓力噴油循環(huán)潤滑(安裝散熱器) (圖99c) 。,蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,.,熱平衡計(jì)算4,傳動(dòng)箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路,傳動(dòng)箱外裝循環(huán)冷卻器,蝸桿傳動(dòng)的承載能力計(jì)算,.,

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