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1、第十三章 蜗杆传动,13.1 概述,13.1.1 蜗杆传动的特点和应用,蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮副组成的用以传递空间交错轴间的运动和动力的一种机械传动。通常轴交角为90。,主要特点 1、能实现大传动比 2、冲击载荷小、传动平稳，噪声低 3、具有自锁性 4、摩擦损失较大，效率低 5、成本高,蜗杆传动不适用于大功率和长期连续工作的传动。,第十三章 蜗杆传动,13.1.2 蜗杆传动的分类,第十三章 蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,第十三章 蜗杆传动,环面蜗杆传动,第十三章 蜗杆传动,锥蜗杆传动,第十三章 蜗杆传动,1、普通圆柱蜗杆传动,一般用于低速、轻载或不太重要的传动。,用于蜗杆头数较多，转速较和较精密的传
2、动。,用于多头精密蜗杆传动。,第十三章 蜗杆传动,2、圆弧圆柱蜗杆传动(ZC型),第十三章 蜗杆传动,第十三章 蜗杆传动,13.1.3 蜗杆传动的精度,12个精度等级,第十三章 蜗杆传动,13.2 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构,13.2.1蜗杆传动的失效形式,失效常发生在蜗轮轮齿上。为蜗轮轮齿的齿面胶合、点蚀、磨损、轮齿折断等。,蜗轮轮齿折断,蜗轮齿面磨损,蜗轮齿面胶合,蜗杆齿面点蚀,13.2.2 材料选择,中碳钢+调质,铸造锡青铜,铸造铝铁青铜,灰铸铁和球墨铸铁,要求：强度足够，减摩、耐磨、易跑合和抗胶合。,第十三章 蜗杆传动,13.2.3 蜗杆蜗轮的结构,蜗杆制成蜗杆轴:,第十三章
3、蜗杆传动,蜗轮结构：,13.3 圆柱蜗杆传动的基本参数,模数 m 和压力角,中间平面 包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面,蜗轮加工 滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆,在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合,在中间平面内,mx1=mt2=m,x1=t2=20,第十三章 蜗杆传动,蜗杆导程角与蜗轮螺旋角之关系,=90 时：=,且旋向相同,蜗杆直径系数 q 及分度圆直径d1,d1 标准系列值,限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化,蜗杆直径系数：q=d1/m,d1=m q,q与导程角之关系：,第十三章 蜗杆传动,当要求自锁时，,为提高传动效率，导程角选较大值，但导程角过大，加工困难且齿面间相对滑动速度也增大，
4、磨损加速，故,z1=1、2、4、6,蜗杆头数 z1、蜗轮齿数 z2 及传动比 i,i=n1/n2=z2/z1,=d2/d1?,d2/d1,当要求传动比大或要求自锁时，z1=1，但 z1 少，效率低为避免根切或传递功率较大时，z1=2、4、6，z1 过多,制造困难,z2=i z1=28 100,常取 z2=32 80,且z2和z1最好互质。,中心距 a=(d1+d2)/2=m(q+z2)/2,其他尺寸计算见表13.5,普通圆柱蜗杆传动与斜齿圆柱齿轮传动的区别：,传动比 i,齿轮传动,蜗杆传动,i=d2/d1,i d2/d1,m、,法面为标准值,中间平面为标准值,1=-2,=,旋向相同,d1,d1
5、=mnz1/cos,d1=mq,且为标准值,第十三章 蜗杆传动,13.3.10 变位系数,配凑中心距 变位前后，蜗轮的齿数不变，而传动中心距改变。,第十三章 蜗杆传动,改变传动比 变位前后，蜗杆传动中心距不变，而蜗轮齿数发生变化。,蜗杆传动变位跟齿条齿轮传动变位类似，蜗轮变位，蜗杆不变。变位后，蜗轮的分度圆与节圆仍然重合，只是蜗杆的节线不再与分度线重合。,蜗杆传动变位的特点,蜗杆传动变位的目的,为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力及传动效率。,第十三章 蜗杆传动,第十三章 蜗杆传动,13.5 蜗杆传动受力分析和效率计算13.5.1 蜗杆传动中的作用力,大小：,方向：与斜齿类似。,各力应画在受
6、力点上,Fa1,Ft2,Fa2,Ft1,第十三章 蜗杆传动,13.5 蜗杆传动受力分析和效率计算,13.5.2 蜗杆传动的效率,功率损失有：,轴承摩擦损耗；,齿面间的啮合摩擦损耗；,溅油损耗。,总效率为：,传动啮合效率1,蜗杆主动：,蜗轮主动：,第十三章 蜗杆传动,相对滑动速度：,第十三章 蜗杆传动,导程角是影响蜗杆传动效率的主要参数之一，1随 的增大而提高，当=45-v/2时，效率 1 最大。,一般取2.3=0.950.96,第十三章 蜗杆传动,13.6 圆柱蜗杆传动的强度计算,闭式动力传动：按接触疲劳强度设计计算，确定传动尺寸，再作弯曲疲劳校核计算，并进行热平衡计算。开式传动：按弯曲疲劳强
7、度进行设计计算，确定传动尺寸。,13.6.1 初选d1/a 值,第十三章 蜗杆传动,设计公式,13.6.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算,以赫兹公式为原始公式，按节点处啮合条件来计算。,校核公式,第十三章 蜗杆传动,13.6.3 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算,13.7 蜗杆轴挠度计算,校核蜗杆的弯曲刚度,工作温度80,13.8 温度计算,13.8.1 润滑油工作温度,第十三章 蜗杆传动,3、在箱体油池中装设蛇行冷却水泵；4、采用压力喷油循环润滑。,13.8.2 冷却方法和计算,热平衡条件：单位时间内发热量H1=同时间内的散热量H2,提高散热能力的措施：1、合理设计箱体结构，以增大散热面积；,2、在蜗杆轴上装置风扇，进行人工通风，以提高散热系数；,3、在箱体油池中装设蛇行冷却水管；,4、采用压力喷油循环润滑。,一般情况下，采用浸油润滑,vs 很大时，采用喷油润滑,v1 小时，蜗杆下置,v1 10 m/s时蜗杆上置,有利于润滑,避免过大的搅油损失,蜗杆下置,蜗杆上置,13.9 蜗杆传动的润滑,13.9.1 润滑油粘度和润滑方法,常采用粘度较大的润滑油。,13.9.2 蜗杆布置和润滑方式,
