1、化学化工与材料科学学院 第十五章第十五章 蜗杆传动蜗杆传动一、课时安排：一、课时安排：2 2学时学时二、本章的重点、难点：二、本章的重点、难点：受力分析，参数和强度计算特点受力分析，参数和强度计算特点。三、本章授课内容：三、本章授课内容：15.2 15.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算15.3 15.3 蜗杆传动的主要失效形式、常用材料和结构蜗杆传动的主要失效形式、常用材料和结构15.1 15.1 蜗杆传动的组成、特点及类型蜗杆传动的组成、特点及类型15.4 15.4 蜗杆传动的强度计算简介蜗杆传动的强度计算简介化学化工与材料科学学院 蜗杆传动用以传递蜗杆传
2、动用以传递交错轴交错轴间间的运动和动力交错角一般为的运动和动力交错角一般为9090。取决于蜗杆取决于蜗杆 按按 圆柱圆柱蜗杆蜗杆 阿基米德阿基米德蜗杆传动（）蜗杆传动（）蜗蜗 传动传动 渐开线渐开线蜗杆传动（）蜗杆传动（）杆杆 法向直廓法向直廓蜗杆传动（）蜗杆传动（）的的 锥面包络锥面包络蜗杆传动（）蜗杆传动（）形形 环面环面蜗杆传动蜗杆传动 状状 锥锥蜗杆传动蜗杆传动 一、蜗杆传动的类型一、蜗杆传动的类型:第一节第一节 蜗杆传动的组成、特点及类型蜗杆传动的组成、特点及类型化学化工与材料科学学院二、蜗杆的形成二、蜗杆的形成1d11apZ1111111dmZdmZdpZtga)(tgtg导程角导
3、程角 轮齿方向与端面的夹角轮齿方向与端面的夹角螺旋角螺旋角轮齿方向与轴线的夹角轮齿方向与轴线的夹角 1.外形外形:蜗杆蜗杆短螺杆短螺杆 蜗轮蜗轮特殊的斜齿轮特殊的斜齿轮 螺母螺母的一部分的一部分 2.具有具有螺旋传动的特点螺旋传动的特点 自锁自锁条件条件:(当量摩擦角当量摩擦角)效率效率:1ap第一节第一节 蜗蜗杆传动的组成、特点及类型杆传动的组成、特点及类型化学化工与材料科学学院3.3.具有齿轮传动的特点具有齿轮传动的特点齿条与斜齿轮啮合齿条与斜齿轮啮合 受力分析相同受力分析相同 传动比计算同：传动比计算同：2 21 12 21 1 强度计算仿斜齿轮强度计算仿斜齿轮 4.蜗轮蜗轮齿宽方向呈凹
4、弧型齿宽方向呈凹弧型蜗轮部分包容蜗杆蜗轮部分包容蜗杆 接触线增长接触线增长 加工蜗轮滚刀与蜗杆相似加工蜗轮滚刀与蜗杆相似 中圆直径中圆直径1 齿顶高齿顶高=齿根高齿根高 减少磨损减少磨损,胶合的机率胶合的机率/H承载力承载力第一节第一节 蜗蜗杆传动的组成、特点及类型杆传动的组成、特点及类型化学化工与材料科学学院三、蜗杆传动的特点三、蜗杆传动的特点优点优点:1.1.传动比很大，一般传动比很大，一般7 780,80,分度分度500-1000500-1000 2.2.传动平稳传动平稳,噪音低噪音低 3.3.可自锁可自锁,结构紧凑结构紧凑缺点缺点:1.1.相对速度大相对速度大效率低效率低,发热大发热大
5、可自锁时可自锁时 5050 2.2.需贵重金属需贵重金属价高价高 3.3.不宜用于大功率长期工作不宜用于大功率长期工作第一节第一节 蜗蜗杆传动的组成、特点及类型杆传动的组成、特点及类型化学化工与材料科学学院第二节第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算在中间平面内，蜗杆具有齿条形直线轮廓；在中间平面内，蜗杆具有齿条形直线轮廓；齿轮与齿条啮合，以中间面的参数为准。齿轮与齿条啮合，以中间面的参数为准。一、模数和压力角一、模数和压力角蜗杆蜗杆轴面轴面(x)蜗轮蜗轮端面端面(t)在在GB10088-88中将蜗杆轴向模数规定为标准值，其值列中将蜗杆轴向模数规定为标准值，其
6、值列于表于表15-1。GB10087-88中规定阿基米德蜗杆的轴向压力角中规定阿基米德蜗杆的轴向压力角x为标准值，即：为标准值，即：020 x212121txtxmm正确啮合条件：正确啮合条件：化学化工与材料科学学院tan/tan1111mzddmz，为为减少滚刀减少滚刀的规格数量的规格数量1定为标准值。定为标准值。1与搭配与搭配。第二节第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 二、蜗杆分度圆直径二、蜗杆分度圆直径1 22 1 1 蜗杆加工蜗杆加工 蜗轮加工蜗轮加工 化学化工与材料科学学院四、蜗杆头数四、蜗杆头数1和蜗轮齿数和蜗轮齿数2 1 1=1=1、2 2、
7、4 4、6 6 2 228 28 动力传动动力传动maxmax=80=80五、中心距五、中心距:a a（1 12 2）2=m(q+Z2=m(q+Z2 2)/2)/2 (1 12 2)2 2六、蜗杆传动的几何尺寸计算六、蜗杆传动的几何尺寸计算 标准圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算列于表标准圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算列于表13-313-3。三、蜗杆导程角三、蜗杆导程角:1111tandmzdmzmqmzdtan11第二节第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算化学化工与材料科学学院 1.失效形式失效形式:2.设计准则：设计准则：同齿轮（蜗轮轮齿上）同齿轮（蜗轮轮齿上）胶合
8、、磨损、点蚀（蜗轮轮齿上）胶合、磨损、点蚀（蜗轮轮齿上）一、一、蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效形式原因：相对滑动速度大原因：相对滑动速度大（蜗杆刚度）（蜗杆刚度）二、二、蜗杆、蜗轮的材料蜗杆、蜗轮的材料1.1.对材料的要求：对材料的要求：减摩、耐磨、抗胶合减摩、耐磨、抗胶合高的强度及光洁度、足够的刚度高的强度及光洁度、足够的刚度2.2.蜗杆的材料蜗杆的材料 最好最好淬火钢淬火钢 其余其余调质钢调质钢低速、人力传动、铸铁蜗轮低速、人力传动、铸铁蜗轮第三节第三节 主要失效形式、常用材料和结构主要失效形式、常用材料和结构 化学化工与材料科学学院 三、蜗杆、蜗轮的结构三、蜗杆、蜗轮的结构 3.蜗轮的
9、材料蜗轮的材料 最好最好锡青铜锡青铜 ZCuSn10p1(10-1),ZCuSn5PbZn5(5-5-5)其余其余铝青铜、灰铸铁、尼龙铝青铜、灰铸铁、尼龙减摩、抗胶合、抗点蚀减摩、抗胶合、抗点蚀蜗杆的结构蜗杆的结构通常为整体式通常为整体式蜗杆轴蜗杆轴蜗轮的结构蜗轮的结构通常为组合式通常为组合式第三节第三节 主要失效形式、常用材料和结构主要失效形式、常用材料和结构 化学化工与材料科学学院2.作用力的方向作用力的方向 3.作用力的大小作用力的大小 t1a2211 t2a1222 r1r2t2g 2iT19.55106P1i/n 1 mm 1、2蜗杆、蜗轮上的转矩蜗杆、蜗轮上的转矩 1蜗杆传递的功率
10、蜗杆传递的功率 蜗杆传动的效率蜗杆传动的效率,n1蜗杆轴的转速蜗杆轴的转速 r/min右右Fr1Fr2Fr1Fr2Ft2Fa1Ft1Fa2Ft1Fa1Ft2Fa2右右1.受力分析类似斜齿传动受力分析类似斜齿传动 蜗杆、蜗轮旋向相同蜗杆、蜗轮旋向相同第四节第四节 蜗杆传动的强度计算简介蜗杆传动的强度计算简介一、蜗杆传动的受力分析一、蜗杆传动的受力分析化学化工与材料科学学院三、三、蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算蜗杆传动强度计算特点：蜗杆传动强度计算特点：只计算蜗轮的强度只计算蜗轮的强度 （蜗杆的刚度）（蜗杆的刚度）闭式：闭式：齿面接触疲劳强度设计齿面接触疲劳强度设计 校核齿根弯曲疲劳强度校核
11、齿根弯曲疲劳强度 开式：齿根弯曲强度疲劳设计开式：齿根弯曲强度疲劳设计 考虑胶合考虑胶合热平衡计算热平衡计算验算油温验算油温二、二、蜗轮的转向蜗轮的转向与与Fa1 反向反向第四节第四节 蜗杆传动的强度计算简介蜗杆传动的强度计算简介化学化工与材料科学学院HEHaKTZZ32K载荷系数载荷系数 K=KA K KV ZE 材料的弹性影响系数材料的弹性影响系数 青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆ZE=160 Mpa 12Z 蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强 度的影响系数度的影响系数 许用接触应力查许用接触应力查,锡青铜锡青铜=KHN，查相关手册。查
12、相关手册。校核公式校核公式Mpa322HEZZKTa设计公式设计公式8710NKHN 蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算第四节第四节 蜗杆传动的强度计算简介蜗杆传动的强度计算简介化学化工与材料科学学院a2 齿形系数齿形系数 依当量齿数查图依当量齿数查图1119许用弯曲应力许用弯曲应力=KFN 查手册查手册 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算FFaFYYmddKT221253.1YYZKTdmFaF2221253.1校核公式校核公式Mpa设计公式设计公式mm39610NKFN第四节第四节 蜗杆传动的强度计算简介蜗杆传动的强度计算简介化学化工与材料科学学院小小 结：结：
13、1.1.蜗杆传动的特点：蜗杆传动的特点：i i大，一般大，一般i=i=7 780,80,分度分度 500 500；平稳；平稳 ；紧凑；紧凑 ；可自锁；可自锁 s s大大效率低效率低,发热大发热大贵重金属贵重金属价高价高2.2.参数和尺寸计算参数和尺寸计算:中间平面中间平面mm、标准标准 1 11 1 mZmZ1 1 i i =Z=Z2 2 /Z/Z1 1 d d2 2 /d/d1 1 3.3.蜗杆传动受力分析蜗杆传动受力分析 F Fa1a1=F=Ft2 t2 F Fa2a2=F=Ft1t1 4.4.蜗杆传动的蜗杆传动的强度计算强度计算:蜗轮同齿轮蜗轮同齿轮5.5.蜗杆传动效率及热平衡计算目的及方法。蜗杆传动效率及热平衡计算目的及方法。tg化学化工与材料科学学院Ft1Ft2Fr1Fr2Fa1Fa2Ft3Fr3Fa3Ft4Fr4Fa4
