11 第十一章 蜗杆传动.pptx

第1页：课外实践：带式运输机设计

课外实践D1Z2D2Z1FV

• 带式运输机设计
• 确定电机参数：P、n；具体型号及安装尺寸
• 传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸m、Z、a、b、
• 每人一组数据；选择多个结构方案

第2页：课外实践：高架灯提升装置

课外实践

• 高架灯提升装置
• 确定电机参数：P、n；具体型号及安装尺寸
• 总体方案图，应表明相关位置
• 传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸m、Z、a、b、
• 滚筒尺寸计算

第3页：课外实践：自动门与电动剪刀

课外实践

• 自动门、电动剪刀
• 方案具体化
• 确定设计参数：载荷、速度
• 确定电机参数：P、n；具体型号及安装尺寸
• 传动零件参数：P、n、i、T；计算零件的具体尺寸

第4页：课外实践：自选题目设计

课外实践

• 自选题目设计
• 尽快方案结构化，根据每组的具体情况进行必要的分工
• 传动零件参数计算：计算零件的具体尺寸
• 进度不平衡，应抓紧

第5页：§11-1 蜗杆传动的类型目录

• §11-1 蜗杆传动的类型
• §11-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
• §11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算
• §11-4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算
• §11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率
• §11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计

第6页：§11-1 蜗杆传动的类型

特点和应用一、特点

二、类型

第7页：一、特点

• 1、传动比大：结构紧凑，动力传动i=5~80；分度机构或手动机构可达300，若只传递运动可达1000。
• 2、传动平稳：连续的螺旋齿；逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低
• 3、可自锁：升角小于当量摩擦角，蜗轮主动时自锁
• 4、传动效率低：滑动速度大，摩擦与磨损严重。但新型蜗杆的传动效率已可达90%以上。

第8页：二、蜗杆传动的类型a）圆柱蜗

杆传动b）环面蜗杆传动c）锥蜗杆传动按蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动

第9页：圆柱蜗杆传动

1、圆柱蜗杆传动

• 1）普通圆柱蜗杆传动
• 2）圆弧圆柱蜗杆传动ZC

第10页：普通圆柱蜗杆传动

1）.普通圆柱蜗杆传动根据蜗杆的不同齿廓形状及形成机理，可分为

• 阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）
• 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
• 法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）
• 锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）

第11页：阿基米德蜗杆

（ZA蜗杆）车削工艺好，精度低，中小载荷，使用逐渐减少中间平面齿廓为直线，端面为阿基米德螺线

第12页：法向直廓蜗杆

（ZN蜗杆）法面齿廓为直线，端面为延伸渐开线。可用单刀或双刀加工。

第13页：渐开线蜗杆

（ZI蜗杆）效率高；传递功率较大端面齿廓为渐开线，刀刃顶面与基圆柱相切，其中一把刀高于蜗杆轴线，一把刀低于蜗杆轴线，

第14页：锥面包络圆柱蜗杆

• 这是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。蜗杆精度高

第15页：圆弧圆柱蜗杆传动

2）圆弧圆柱蜗杆传动ZC

• 在中间平面内，蜗杆是凹圆弧，蜗轮是凸圆弧，传动为凹凸弧齿廓相啮合传动。
• 其特点：效率高，一般可达90%以上；承载能力高，一般可较普通圆柱蜗杆高出50%--150%；体积小；质量小；结构紧凑。
• 这种传动已广泛应用到冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设备的减速机构中。

第16页：环面蜗杆传动

2、环面蜗杆传动

第17页：锥面蜗杆传动

3、锥面蜗杆传动

第18页：§7. 2普通圆柱蜗杆传动的主要参数

§7. 2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸在中间平面，普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮和齿条的啮合，设计时以中间平面的参数为基准。一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数二、蜗杆传动变位的特点三、蜗杆传动的几何尺寸计算

第19页：一、普通圆柱蜗杆传动的主要参

数1.模数m和压力角

• ：在中间平面，即蜗杆轴平面与蜗轮中间平面的m和压力角
• 相等且为标准值。2.蜗杆分度圆直径d1（标准值见表11-2）直径系数q：若用非标准滚刀或非刀加工蜗轮，d1、q可不受标准的限制。式中：γ为导程角。γ1=β2ZA型轴面压力角为标准值，其余三种法面为标准值。（β1+β2=900γ1+β1=900）

第20页：一、普通圆柱蜗杆传动的主要参

数3.蜗杆头数z1：常取1、2、4、6传动效率：估取0.7、0.8、0.9、0.95。(P260)保证一定的重合度，传动平稳；保证抗弯强度、蜗杆的刚度。4.导程角

• ：
• 蜗轮齿数z2=iZ1：表11-2(P242)避免根切

第21页：一、普通圆柱蜗杆传动的主要参

数

• 5、中心距a：（表11-2）自行加工滚刀或箱体时可不按表中值选取。
• 6、传动比i：齿数比u

第22页：二、蜗杆传动变位的特点

1、蜗轮的变位蜗杆传动变位的特点：为了保持刀具尺寸不变，不能改变蜗杆的尺寸，因而只对蜗轮进行变位。（1）蜗轮齿数不变（传动比不变），改变中心距：（2）中心距不变，改变蜗轮齿数（传动比改变）

第23页：三、蜗杆传动的几何尺寸计算表

11-3基本几何尺寸计算公式蜗轮宽度B、外圆直径da、及蜗杆螺纹长度b，参考设计手册。b1Bda

第24页：§7.3普通圆柱蜗杆传动

承载能力计算一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料二、蜗杆传动的受力分析三、蜗杆传动的强度计算四、蜗杆的刚度计算五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择

第25页：失效形式

1、失效形式：失效经常发生在蜗轮的轮齿上；滑动速度VS大，发热量大，更易胶合和磨损。1）开式传动多发生齿面磨损和轮齿折断，应以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则。2）闭式传动中，多因胶合和点蚀而失效，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，按齿根弯曲疲劳强度进行校核。切由于散热困难，还应进行热平衡计算。一、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料

第26页：一、蜗杆传动的失效形式、设计

准则及常用材料2、设计准则：同齿轮传动；必要时核算热平衡。3、材料的基本要求：足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性

• 蜗杆：20Cr渗碳淬火；40Cr、35CrMo淬火：45调质
• 蜗轮：ZCuSn10P1ZCuAl10Fe3HT200VS3重要传动VS4m/sVS2m/s耐磨性好、抗胶合价格便宜经济、低速

第27页：二、蜗杆传动的受力分析

二、蜗杆传动的受力分析

第28页：二、蜗杆传动的受力分析

二、蜗杆传动的受力分析

第29页：三、蜗杆传动的强度计算

• 1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
• 2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算

第30页：蜗轮接触强度公式参数

Fn—啮合齿面上的法向载荷，KNL0—接触线总长K—载荷系数；K=KAKKv使用系数KA表11-5齿向载荷分布系数K=1；K= 1.3 ~~1.6（载荷平稳；变化、振动、冲击）动载系数Kv=1.0~1.1（v23m/s）；1.1~1.2（v23m/s）。ZE—材料的弹性系数，对青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配合，取ZE=160MP1/21、蜗轮齿面接触疲劳强度计算1）赫兹公式

第31页：蜗轮齿面接触疲劳强度计算

1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算式中：z---接触系数,考虑接触线长度和曲率半径的影响ZE----材料的弹性影响系数，对于青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取160MPa1/2T2=iT1η

第32页：蜗轮齿面接触疲劳强度计算

1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算（许用应力）2）锡青铜（σB<300MPa)：主要为接触疲劳失效，与应力循环次数N有关。（基本许用应力[σH]’）1）灰铸铁及铝铁青铜（高强度青铜）（σB≥300MPa)：主要取决于齿面胶合失效，要考虑滑动速度vs，其许用应力H可直接从表中查出式中：KHN为接触疲劳寿命系数；其中N=60n2jLh

第33页：蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算

2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算mn=mcosγ（mn=mtcosβ2）YFa—齿形系数，按ZV=Z2/cos3γYSa—齿根应力修正系数，放在[σF]中考虑Yβ—螺旋角系数；Yβ=1-γ/1400Yε--弯曲疲劳强度的重合度系数；Yε=0.667θ—蜗轮齿宽角式中

第34页：蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算

2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算[σF]´—计入齿根应力修正系数后的基本许用应力

第35页：四、蜗杆的刚度计算

四、蜗杆的刚度计算

第36页：五、蜗杆传动的精度等级及其选

择12个精度等级；1级最高，12级最低。普通圆柱蜗杆传动一般以6—9级应用的最多。

第37页：§11-4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算

圆弧圆柱蜗杆传动的设计计算（自学）一、概述二、圆弧圆柱蜗杆传动强度计算初步确定几何尺寸后，按安全系数校核

第38页：§11-5 普通圆柱蜗杆传动的效率

润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率二、蜗杆传动的润滑三、蜗杆传动的热平衡计算

第39页：一、蜗杆传动的效率闭式蜗杆传

动的功率损耗一般包括三部分

啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的搅油损耗。即：η估取值Z11 2 4 6η 0.7 0.8 0.9 0.95

第40页：二、蜗杆传动的润滑

• 1、蜗杆传动的相对滑动速度
• 2、润滑油
• 3、润滑油的黏度及给油方法
• 4、润滑油量

第41页：蜗杆传动的相对滑动速度

1、蜗杆传动的相对滑动速度

• 润滑、散热不良时：易产生磨损、胶合
• 充分润滑时：有利于油膜的形成，滑动速度越大摩擦系数越小，提高了传动效率。v1v2vS相对滑动速度很大，产生的利弊

第42页：蜗杆传动润滑油选用

2、润滑油

第43页：润滑油的黏度及给油方法

3、润滑油的黏度及给油方法

第44页：润滑油量

4、润滑油量

第45页：三、蜗杆传动的热平衡计算T

0—工作温度，取60~70°C；ta—周围空气的温度，常温下取200cΑd—传热系数，可取（8.15-17.45）W/（m2.0c))，当空气流通良好时取偏大值。3.提高散热能力方法a）.增大散热面积；b）.在蜗杆轴端加装风扇；c）.箱内装冷却水管。

第46页：§11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计

（一）蜗杆结构

第47页：§11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计

（二）蜗轮结构

第48页：蜗杆传动设计例题

例题

第49页：第十一章蜗杆传动

机械设计

第50页：第十一章蜗杆传动

机械设计

第51页：第十一章蜗杆传动

机械设计

第52页：§11-6 圆柱蜗杆和蜗轮的小结

再见