蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算.ppt

* 第9章 蜗杆传动 第9章 蜗杆传动 9.1 蜗杆传动概述 9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 9.3 蜗杆传动的失效形式、 设计准则和材料选择 9.4 蜗杆传动的强度计算 9.5 蜗杆传动的效率、 润滑和热平衡计算 9.6 蜗杆和蜗轮的结构 习 题 9.1 蜗杆传动概述 图9-1 蜗杆传动 9.1.1 蜗杆传动的特点和应用 优点：大的传动比、结构紧凑；传动平稳、噪声低；在一定条件下， 该机构可以自锁。  缺点：效率低，当蜗杆主动时，效率一般为0.7～0.8； 由于齿面相对滑移速度大，易磨损和发热，不适于传递大功率；为减小磨损， 蜗轮齿圈常用铜合金制造，故其成本较高；蜗杆传动对制造安装误差比较敏感， 对中心距尺寸精度要求较高。  综上所述， 蜗杆传动常用于传递功率在50 kW以下， 滑动速度在15 m/s以下的机械设备中。 9.1.2 蜗杆传动的类型 图9-2 蜗杆传动的类型 (a) 圆柱蜗杆传动； (b) 环面蜗杆传动； (c) 锥蜗杆传动 圆柱蜗杆由于其制造简单，因此有着广泛的应用。环面蜗杆传动润滑状态良好，传动效率高，制造较复杂，主要用于大功率传动。  按普通圆柱蜗杆螺旋面的形状可分为阿基米德（ZA）蜗杆（普通蜗杆）、渐开线(ZI)蜗杆、法向直齿廓(ZN)蜗杆（延伸渐开线蜗杆）和圆锥包络（ZK）蜗杆。 1. 阿基米德蜗杆 如图9-3所示，阿基米德蜗杆一般是在车床上用成型车刀切制的。在垂直轴线的端面上，其齿形为阿基米德螺线。这种蜗杆加工工艺性好，应用最广泛，缺点是磨削蜗杆及蜗轮滚刀时有理论误差， 精度不高。 图9-3 阿基米德蜗杆 2. 渐开线蜗杆 图9-4 渐开线蜗杆 9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 图9-5 蜗杆传动的基本尺寸 9.2.1 蜗杆传动的主要参数及其选择  1. 模数m和压力角α 标准模数m查表， 标准压力角α=20°。 蜗杆传动中，蜗轮蜗杆必须满足的啮合条件是 (9-1) 2. 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2  蜗杆传动比 (9-2) 式中：n1，n2——为蜗杆蜗轮的转速；  z1，z2——蜗杆头数、 蜗轮齿数。  需要指出的是， 蜗杆传动的传动比不等于蜗轮、 蜗杆分度圆直径之比。 2. 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q   蜗杆分度圆直径d1与模数m的比值称为蜗杆直径系数，用q表示。 3. 蜗杆导程角γ 按照螺纹形成原理，将蜗杆分度圆柱展开，如图9-6所示。 得到蜗杆在分度圆柱上的导程角γ为 (9-4) 式中：pa1——蜗杆的轴向齿距。 图9-6 蜗杆导程 5. 蜗杆与蜗轮的转向关系 当已知蜗杆的螺旋方向和转动方向时， 可利用判断斜齿轮轴向力方向的“主动轮左、右手定则”（见图8-44）来确定蜗轮的转动方向：四指沿着蜗杆转动方向弯曲， 则拇指的指向就是蜗杆在啮合点所受轴向力Fa1的方向， 也就是蜗杆相对与蜗轮的移动方向。而事实上蜗杆是不能轴向移动的，故蜗轮在啮合点的速度方向应指向相反方向，即Fa1的相反方向，既拇指的相反方向。 9.2.2 蜗杆传动的基本尺寸计算 表9-3 标准阿基米德蜗杆传动的基本尺寸计算 9.3 蜗杆传动的失效形式、 设计准则和材料选择 9.3.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则 主要有轮齿的点蚀、弯曲折断、磨损及胶合失效等。 蜗杆传动的设计准则为：开式蜗杆传动以保证蜗轮齿根弯曲疲劳强度进行设计；闭式蜗杆传动以保证蜗轮齿面接触疲劳强度进行设计，并校核齿根弯曲疲劳强度；此外因闭式蜗杆传动散热较困难，故需进行热平衡计算。 9.3.2 蜗杆传动的材料 1. 蜗杆常用材料 表9-4 蜗 杆 材 料 2. 蜗轮的常用材料 (1) 铸造锡青铜。常用的有ZCuSn10Pl、ZCuSn5Pb5Zn5。其中后者常用于vs＜12 m／s的传动。  (2) 铸造铝青铜。常用的有ZCuAl10Fe3、ZCuAl10Fe3Mn2等。  9.4 强度计算 1. 蜗轮齿面接触疲劳强度计算  蜗轮齿面接触疲劳强度校核公式 经过整理得到接触疲劳强度设计公式