蜗轮蜗杆传动.ppt

机械技术应用基础 机械技术应用基础 5.1蜗杆传动的组成和特点 5.2蜗杆传动的主要参数 5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择 5.4蜗杆传动的效率与热平衡计算 第五章 蜗杆传动 机械技术应用基础 1、蜗杆传动的组成 蜗杆传动用来传递空间两交 错轴之间的运动和动力，一般 两轴交角为90°。 蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成。 一般蜗杆主动、蜗轮从动，具 有自锁性，作减速运动。 蜗杆传动广泛应用与各种机 械和仪器设备之中。 5.1蜗杆传动的组成和特点 机械技术应用基础 ◆蜗杆和蜗轮：分左旋和右旋——用右手定则判断。 ◆蜗杆和蜗轮转向关系：左旋伸左手，右旋伸右手， 半握拳, 四指顺着蜗杆回转方向, 与大拇指指向相反 方向即为蜗轮上节点速度方向——左右手定则。 机械技术应用基础 2、蜗杆传动 的特点 (1)传动平稳 传动连续，传动平稳，噪声小。 (2)传动比大 传动比i＝5～80。分度传动时i可 达1000，与齿轮传动相比则结构紧凑。 (3)具有自锁性 即蜗杆能带动蜗轮旋转，而蜗 轮不能带动蜗杆。 (4)传动效率低 齿面间相对滑动速度大，一般只 有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构，效率则一 般不大于0.5。 (5)制造成本高 蜗轮齿圈常用贵重的铜合金制造， 成本较高。 机械技术应用基础 蜗杆传动的应用 机械技术应用基础 规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。 5.2蜗杆传动的主要参数 机械技术应用基础 1.模数和压力角 ???在中间平面平面内，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线 齿轮与齿条的啮合。中间平面内的参数均是标准值。 蜗杆轴向模数mx1和轴向压力角?x1 ； 蜗轮端面模数mt2和端面压力角?t2 2．蜗杆头数z1 ，蜗轮齿数z2 蜗杆头数z1一般取1、2、4。头数z1增大，可以提高传 动效率，但加工制造难度增加。 3．传动比 蜗轮齿数与蜗杆头数的比值。 机械技术应用基础 4．蜗杆导程角γ 导程角小时传动效率低，但可实现自锁；导程角大 时传动效率高，但蜗杆加工难度大。一般导程角γ= 3.5°～27°. 机械技术应用基础 5．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 加工蜗轮时，用的是与蜗杆具有相同尺寸的滚刀,滚刀直径: 因此，即使加工同一模数的蜗轮，也需配备很多直径 的滚刀，这很不经济。 为限制滚刀的数量，把z1/tanγ规定成标准值，并把 这个比值称为蜗杆直径系数，用q表示。 模数一定时，q值增大则蜗杆的直径d1=m.q增大、刚度 提高。因此，为保证蜗杆有足够的刚度，小模数蜗杆的q 值一般较大。 机械技术应用基础 5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择 一、蜗杆传动的失效形式和设计准则 1、失效形式 由于材料和结构的原因, 蜗杆螺旋部分的强度总是 高于蜗轮轮齿的强度, 所以失效常发生在蜗轮轮齿上。 蜗轮传动其主要失效形式是蜗轮齿面的胶合、点蚀 和磨损。 2、设计准则 对于闭式蜗杆传动，通常按接触疲劳强度设计，再 进行蜗杆传动热平衡计算。如果是冲击载荷，还要校 核齿轮的弯曲疲劳强度。 机械技术应用基础 2、 蜗杆、蜗轮的材料选择 有足够的强度和良好的减摩、耐磨和抗胶合的能力。 实践表明，较理想的蜗杆副材料是：青铜蜗轮齿圈匹配淬硬磨削的钢制蜗杆。 （1）蜗杆材料 一般蜗杆:45钢、40Cr等，经表面淬火或调质处理。 高速重载:20Cr、20CrMnTi等，经渗碳淬火和磨削。 （2）蜗轮材料 锡青铜：ZCuSnl0Pl等，性能最好，但价格较高,常用于vs≥3m/s的重要传动； 铝铁青铜：ZCuAl10Fe3,价格便宜,但性能不如锡青铜一般用于vs≤6m/s的传动； 灰铸铁：HT200等，用于vs≤2m／s的不重要场合。 机械技术应用基础 由于蜗杆传动相对滑动速度大, 发热量大, 若不及 时散热, 则会导致润滑不良而使轮齿磨损加剧, 甚至 产生胶合, 因此, 对闭式蜗杆传动应进行热平衡计算。 蜗杆传动转化为热能所消耗的功率Ps为: Ps=1000(1-η)P1 W P1——蜗杆的输入功率，KW; η