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§4.1 蜗杆传动的类型和特点 §4.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 §4.3 蜗杆传动的失效形式和计算 §4.4 蜗杆传动的材料和结构 §4.5 蜗杆传动的强度计算 PowerPoint PPT Presentation


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第 4 章 蜗杆传动. §4.1 蜗杆传动的类型和特点 §4.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 §4.3 蜗杆传动的失效形式和计算 §4.4 蜗杆传动的材料和结构 §4.5 蜗杆传动的强度计算 §4.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡 §4.7 普通圆柱蜗杆传动的精度等级 §4.8 常用各类齿轮传动的选择. 4.1 蜗杆传动的类型和特点. 蜗轮. 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°. 蜗杆主动、蜗轮从动. 蜗杆. 一、 蜗杆传动的类型. 阿基米德蜗杆. 渐开线蜗杆.

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§4.1 蜗杆传动的类型和特点 §4.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 §4.3 蜗杆传动的失效形式和计算 §4.4 蜗杆传动的材料和结构 §4.5 蜗杆传动的强度计算

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第4章 蜗杆传动

§4.1 蜗杆传动的类型和特点

§4.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算

§4.3 蜗杆传动的失效形式和计算

§4.4 蜗杆传动的材料和结构

§4.5 蜗杆传动的强度计算

§4.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡

§4.7 普通圆柱蜗杆传动的精度等级

§4.8 常用各类齿轮传动的选择


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4.1 蜗杆传动的类型和特点

蜗轮

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°

蜗杆主动、蜗轮从动

蜗杆


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一、蜗杆传动的类型

阿基米德蜗杆

渐开线蜗杆

普通圆柱蜗杆传动

圆柱蜗杆传动

法向直廓蜗杆

圆弧圆柱蜗杆传动

圆弧面蜗杆传动

锥面蜗杆传动


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二、蜗杆传动的特点

1. 蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。

2. 传动平稳、噪声小。

3. 可制成具有自锁性的蜗杆。

4. 蜗杆传动的主要缺点是效率较低。

5. 涡轮的造价较高。

通常在滚齿机上用蜗轮滚刀或飞刀加工成形


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4.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算

参数和尺寸均在中间平面内确定


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一、蜗杆传动的主要参数及其选择

1. 蜗杆的头数z1

就是蜗杆螺旋线的数目,一般取1、2、4

较少的蜗杆头数可以实现较大的传动比,但传动效率较低;蜗杆头数越多,传动效率越高,但蜗杆头数过多时不易加工。

2. 蜗轮的齿数z2

通常取z2 = 28~80


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3. 传动比i

4. 模数m和压力角α

  蜗杆与蜗轮啮合时,蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等,即:   

ma1= mt2 = m

aa1 = at2 = 20°

正确啮合条件


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5. 蜗杆螺旋线升角(导程角)λ

导程:

蜗杆螺旋线有左、右旋之分,一般为右旋。

通常λ=3.5°~27°


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6. 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q

直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。

7. 中心距

几何尺寸


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4.3 蜗杆传动的失效形式和计算准则

一、蜗杆传动的失效形式

1. 齿面间相对滑动速度v;

2. 齿轮的失效形式;

失效常发生于蜗轮的轮齿上

主要失效形式为:胶合、磨损、齿面点蚀


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二、 蜗杆传动的计算准则

1. 对于闭式涡轮传动,通常按齿面接触疲劳强度来设计,并校核齿根弯曲疲劳强度。

2. 对于开式涡轮传动,或传动时载荷变动较大,或蜗轮齿数Z2 大于90 时,通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。

3. 由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低,对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算,以免发生胶合失效。


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4.4 蜗杆传动的材料和结构

一、蜗杆传动的材料

1. 为了减摩,通常蜗杆用钢材,蜗轮用有色金属(铜合金、铝合金)。

2. 高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火,或45钢、40Cr淬火。

3. 低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。

4. 蜗轮常用材料有:铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。


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二、蜗杆、涡轮的结构

蜗杆常和轴做成一个整体。

1. 蜗杆的结构

★无退刀槽,加工螺旋部分时只能用铣制的办法。

★有退刀槽,螺旋部分可用车制,也可用铣制加

工,但该结构的刚度较前一种差。


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2. 蜗轮的结构


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4.5 蜗杆传动的强度计算

一、蜗杆传动的受力分析

  蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似,轮齿在受到法向载荷Fn的情况下,可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。


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蜗杆传动受力方向判断

蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示,试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向,以及蜗轮的旋转方向。


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蜗杆传动受力方向判断

蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示,试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向,以及蜗轮的旋转方向。

径向力 =径向力


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蜗杆传动受力方向判断

蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示,试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向,以及蜗轮的旋转方向。

径向力 =径向力

周向力 =轴向力


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蜗杆传动受力方向判断

蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示,试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向,以及蜗轮的旋转方向。

径向力 =径向力

周向力 =轴向力

周向力 =轴向力


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蜗杆传动受力方向判断

蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示,试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向,以及蜗轮的旋转方向。

径向力 =径向力

周向力 =轴向力

周向力 =轴向力

从动轮转向


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二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算

蜗轮齿面接触疲劳强度的校核公式为 :

适用于钢制蜗杆对青铜或铸铁蜗轮

涡轮齿面接触疲劳强度的设计公式为


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三、蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算

涡轮齿根弯曲强度的校核公式为:

设计公式为:


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四、 蜗轮材料的许用应力

1. 蜗轮材料的许用应力[σH]

蜗轮材料的许用应力[σH]由材料的抗失效能力决定。其计算公式为

2.蜗轮的许用弯曲应力[σF]


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4.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算

一、蜗杆传动的效率

η1——计及啮合摩擦损耗的效率;

η2——计及轴承摩擦损耗的效率;

η3——计及溅油损耗的效率;

η1是对总效率影响最大的因素


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二、蜗杆传动的润滑

润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。

三、蜗杆传动的热平衡计算

闭式蜗杆传动应进行热平衡计算

传动消耗于摩擦而变为热量的功率为:

经箱体表面散发的热量的相当功率为:


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蜗杆传动的热平衡条件为:

得:

Ks—箱体表面的散热系数,可取Ks(10~17)W/(m2•℃);

A——箱体的可散热面积(m2);

t0——环境温度(℃)。

t1——润滑油的工作温度(℃);一般   


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蜗杆传动的散热方式:

  • 增加散热面积(加散热片);

  • 安装风扇;

  • 冷却水管;

  • 压力喷油润滑。


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4.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护

普通圆柱蜗杆传动规定了1~12个精度等级

★1级精度最高,12级为最低,6~9级精度应用最多

★6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构,圆周速度v2≥5m/s

★7级精度用于中等精度的运输机或高速传递动力场合,速度v2≥7.5m/s

★8级精度一般用于一般的动力传动中,圆周速度v2≥3m/s

★9级精度一般用于不重要的低速传动机构或手动机构


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蜗杆传动安装

★蜗杆传动安装要求精度高。应使蜗轮的中间平面通过蜗杆的轴线。

★为保证传动的正确啮合,工作时蜗轮的中间平面不允许有轴向移动,因此蜗轮轴支撑应采用两端固定的方式。

★蜗杆传动的维护很重要,又注意周围的通风散热情况。


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【例】设计一运输机的闭式蜗杆传动,已知蜗杆输入功率P1= 5.5kW,蜗杆转速n1 = 960r/min,传动比i =25,载荷平稳,单向回转,预期使用寿命15000h,通风良好。


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4.8 常用各类齿轮传动的选择

一、各类齿轮传动性能的比较


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二、传动类型的选择

在选择传动类型时应考虑以下几个方面

1. 传递大功率时,一般均采用圆柱齿轮。

2. 在联合使用圆柱、圆锥齿轮时,应将圆锥齿轮放在高速级

3. 圆柱齿轮和谐齿轮相比,一般斜齿轮的强度比直齿轮高,且传动平稳,所以用于高速场合。直齿轮用于低速场合


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4. 直齿圆锥齿轮仅用于v≤5m/s的场合,高速时可采用曲面齿等。

5. 由工作条件确定选用开式传动或闭式传动。

6. 蜗杆的圆周速度v<4m/s时,采用下置式蜗杆传动;v>4m/s时采用上置式蜗杆传动。

7. 联合使用齿轮、蜗杆传动时,有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形势。前者结构紧凑,后者传动效率较高。


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END


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蜗杆传动的类型

返回


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蜗杆传动的几何尺寸计算

计算公式

符号

名称

蜗杆

蜗轮

分度圆直径

齿顶高

齿根高

齿顶圆直径

齿根圆直径

蜗杆导程角

蜗轮螺旋角

径向间隙

标准中心距

返回


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