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1、9.1 9.1 概概 述述 蝸桿傳動是由蝸桿傳動是由蝸桿蝸桿和和蝸輪蝸輪組成的，用于傳遞空間交錯兩組成的，用于傳遞空間交錯兩軸之間的運動和動力。交錯角一般為軸之間的運動和動力。交錯角一般為9090。傳動中一般。傳動中一般蝸桿蝸桿是主動件是主動件，蝸輪是從動件。，蝸輪是從動件。一、蝸桿傳動的組成一、蝸桿傳動的組成第1頁/共25頁二、蝸桿傳動的特點二、蝸桿傳動的特點1傳動比大，一般傳動比大，一般 i =1080，最大可達，最大可達1000；2重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；4 蝸桿傳動的主要缺點蝸桿傳動的主要缺點齒面的相對滑動速度大，效率低；齒面的相對滑動速度大，效率低；

2、主要用于中小功率，間斷工作的場合。主要用于中小功率，間斷工作的場合。 廣泛用于機床、冶金、礦山及起重設(shè)備中。廣泛用于機床、冶金、礦山及起重設(shè)備中。3結(jié)構(gòu)緊湊，可實現(xiàn)反行程自鎖；結(jié)構(gòu)緊湊，可實現(xiàn)反行程自鎖；5. 蝸輪的造價較高。蝸輪的造價較高。9.1 9.1 概概 述述第2頁/共25頁三、蝸桿傳動的類型三、蝸桿傳動的類型9.1 9.1 概概 述述蝸桿傳動蝸桿傳動按按螺旋面形狀螺旋面形狀分分阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿漸開線蝸桿漸開線蝸桿環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿按按蝸桿形狀蝸桿形狀分分圓柱蝸桿圓柱蝸桿錐蝸桿錐蝸桿第3頁/共25頁9.1 9.1 概概 述述漸開線漸開線漸開線蝸桿漸開線蝸桿(ZI)端面齒廓端面齒廓

3、-漸開線漸開線軸向截面齒廓軸向截面齒廓-曲線曲線2阿基米德螺線阿基米德螺線阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿(ZA)軸向截面齒廓軸向截面齒廓-直線直線端面齒廓端面齒廓-阿基米德螺旋線阿基米德螺旋線漸開線蝸桿的加工，刀具安裝較困難，生產(chǎn)率低，故常用阿基米德蝸桿。漸開線蝸桿的加工，刀具安裝較困難，生產(chǎn)率低，故常用阿基米德蝸桿。第4頁/共25頁9.2 9.2 蝸桿傳動的基本參數(shù)與尺寸計算蝸桿傳動的基本參數(shù)與尺寸計算一、蝸桿傳動的基本參數(shù)一、蝸桿傳動的基本參數(shù)1. 模數(shù)模數(shù) m 和壓力角和壓力角 在主平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪的模數(shù)相等在主平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪的模數(shù)相等且為標準值，且為標準值，見表見表9-1。即：即： m

4、a1= mt2 = m在主平面內(nèi)，蝸輪蝸桿的傳動相當于在主平面內(nèi)，蝸輪蝸桿的傳動相當于齒輪齒條的嚙合齒輪齒條的嚙合傳動。傳動。阿基米德蝸桿的軸面阿基米德蝸桿的軸面壓力角壓力角 a120蝸桿分度圓直徑蝸桿分度圓直徑 d1 為標準值，為標準值，見表見表9-1。d1與模數(shù)與模數(shù) m 的比值稱為的比值稱為蝸桿直徑系數(shù)蝸桿直徑系數(shù) q。d1 = m q mz1是導出值是導出值2. 蝸桿分度圓直徑蝸桿分度圓直徑 d1 和直徑系數(shù)和直徑系數(shù) q即：即：q = d1m主平面主平面：通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面。：通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面。是蝸桿的軸面是蝸桿的軸面是蝸輪的端面是蝸輪的端面第5頁/

5、共25頁9.2 9.2 蝸桿傳動的基本參數(shù)與尺寸計算蝸桿傳動的基本參數(shù)與尺寸計算1a1111111tanz pz mz mzdddq正確嚙合條件：正確嚙合條件：ma1= mt212 （蝸輪、蝸桿旋向相同蝸輪、蝸桿旋向相同）a1= t24. 蝸桿的頭數(shù)蝸桿的頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z2 z1效率效率 ，但加工困難。，但加工困難。 z1 傳動比傳動比 i，但傳動效率，但傳動效率 。常?。撼Ｈ。簔11，2，4，6。 可根據(jù)傳動比選取，可根據(jù)傳動比選取，見表見表9-3。當有自鎖要求當有自鎖要求時，取時，取z1=1。 z2= i z1 若若 z2太小，將使傳動平穩(wěn)性變差。若太小，將使傳動平穩(wěn)性變差。若

6、 z2太大，蝸輪直徑將增大，使蝸桿太大，蝸輪直徑將增大，使蝸桿支承間距加大，降低蝸桿的彎曲剛度。支承間距加大，降低蝸桿的彎曲剛度。一般：一般： z22780 3. 3. 蝸桿分度圓柱導程角蝸桿分度圓柱導程角第6頁/共25頁9.2 9.2 蝸桿傳動的基本參數(shù)與尺寸計算蝸桿傳動的基本參數(shù)與尺寸計算5. 傳動比傳動比 i1221zznni6. 中心距中心距a12211()()22addm qz12dd( d1= mq mz1)( d2= mz2 )7. 齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)、頂隙系數(shù)c*齒頂高系數(shù)：標準：齒頂高系數(shù)：標準：ha*1，短齒：，短齒： ha*0.8 。 頂隙系數(shù)：頂隙系數(shù)

7、：c*=0.2，0.15，0.35。齒頂高：齒頂高：haha*m頂隙：頂隙：c=c*m齒根高：齒根高：hfha+c=ha*m+c*m表表9-49-41212m zz第7頁/共25頁9.3 9.3 蝸桿傳動的運動和受力分析蝸桿傳動的運動和受力分析一、蝸桿傳動的運動分析一、蝸桿傳動的運動分析齒面間相對滑動速度：齒面間相對滑動速度：1113m/scos60 10 cossvn dv 蝸桿傳動與螺旋傳動相似，蝸桿與蝸蝸桿傳動與螺旋傳動相似，蝸桿與蝸輪的輪齒在節(jié)點嚙合處存在相對滑動，滑輪的輪齒在節(jié)點嚙合處存在相對滑動，滑動速度動速度vs 方向平行于齒的斜向。設(shè)蝸桿圓方向平行于齒的斜向。設(shè)蝸桿圓周速度為周

8、速度為v l、蝸輪圓周速度為、蝸輪圓周速度為v 2u滑動速度的大小，對齒面的潤滑情況、齒面失效形式、發(fā)熱以及傳滑動速度的大小，對齒面的潤滑情況、齒面失效形式、發(fā)熱以及傳動效率等都有很大影響。一般取動效率等都有很大影響。一般取vs15m/s。第8頁/共25頁9.3 9.3 蝸桿傳動的運動和受力分析蝸桿傳動的運動和受力分析二、蝸桿傳動的受力分析二、蝸桿傳動的受力分析1. 蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷1蝸桿左右手法：蝸桿左右手法：左旋左手，右旋右手，四指轉(zhuǎn)左旋左手，右旋右手，四指轉(zhuǎn)向向 1，拇指反向；即為，拇指反向；即為v2。22v第9頁/共25頁9.3 9.3 蝸桿傳動的運動和受力分析蝸桿傳動的運

9、動和受力分析2n2n2coscosTFd2. 蝸桿、蝸輪的受力分析蝸桿、蝸輪的受力分析11a2t12dTFF圓周力方向圓周力方向主反從同主反從同r1r2t2tanFFF 徑向力方向徑向力方向指向各自輪心指向各自輪心2a1t222TFFd 蝸桿軸向力方向蝸桿軸向力方向左右手法左右手法則，拇指指向則，拇指指向輪齒所受的法向力輪齒所受的法向力Fn，可分解為：，可分解為：切向力切向力Ft 、徑向力、徑向力Fr 、軸向力、軸向力Fa。式中：式中： n蝸輪的法向壓力角，蝸輪的法向壓力角，tantancosnT2蝸輪的轉(zhuǎn)矩，蝸輪的轉(zhuǎn)矩，21TT i第10頁/共25頁例例1：標出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)動

10、方向，繪出蝸桿和：標出各圖中未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)動方向，繪出蝸桿和蝸輪在嚙合點處的各分力的方向（均為蝸桿主動）。蝸輪在嚙合點處的各分力的方向（均為蝸桿主動）。n112n2Ft2Fa1Ft1Fa2n112Ft1Fa2n2Ft2Fa19.3 9.3 蝸桿傳動的運動和受力分析蝸桿傳動的運動和受力分析Fr1Fr2Fr2Fr1第11頁/共25頁9.3 9.3 蝸桿傳動的運動和受力分析蝸桿傳動的運動和受力分析傳動系統(tǒng)如圖，已知輪傳動系統(tǒng)如圖，已知輪4為輸出輪，轉(zhuǎn)向如圖，試：為輸出輪，轉(zhuǎn)向如圖，試：1、合理確定蝸桿、蝸輪的旋向；、合理確定蝸桿、蝸輪的旋向；2、標出各輪受力方向。、標出各輪受力方向。1234

11、n4n3n2Fa3Fa2Ft1Fa1Ft2Ft3例例2Fa4n1Fr1Fr2Fr3Ft4Fr4第12頁/共25頁433221電機電機9.3 9.3 蝸桿傳動的運動和受力分析蝸桿傳動的運動和受力分析圖示為一起重裝置，欲使重物上升，試在圖上畫出：圖示為一起重裝置，欲使重物上升，試在圖上畫出：n2n3Fa2Fa3Ft3Ft2Ft3Fa4n3n2n1Fa2Fa1Fa3Ft4Ft2Ft1例例31、電機轉(zhuǎn)向、電機轉(zhuǎn)向n1 ； 2、斜齒輪、斜齒輪2的旋向；的旋向； 3、嚙合點受力方向。、嚙合點受力方向。n4徑向力徑向力Fr 的方向：略的方向：略第13頁/共25頁9.4 9.4 蝸桿傳動的設(shè)計計算蝸桿傳動的設(shè)

12、計計算一、失效形式與設(shè)計準則一、失效形式與設(shè)計準則1. 主要失效形式：主要失效形式： 蝸輪蝸輪齒面的齒面的膠合膠合、點蝕點蝕、磨損磨損等。等。2. 設(shè)計準則設(shè)計準則主要失效形式：齒面點蝕、膠合。主要失效形式：齒面點蝕、膠合。按蝸輪的齒面接觸疲勞強度進行計算；之后校核蝸輪的齒根按蝸輪的齒面接觸疲勞強度進行計算；之后校核蝸輪的齒根彎曲疲勞強度，并進行彎曲疲勞強度，并進行熱平衡計算熱平衡計算。 閉式傳動：閉式傳動：開式傳動：開式傳動： 主要失效形式：齒面磨損、輪齒折斷。主要失效形式：齒面磨損、輪齒折斷。通常只計算蝸輪的齒根彎曲疲勞強度。通常只計算蝸輪的齒根彎曲疲勞強度。3. 常用材料常用材料蝸桿蝸桿

13、的常用材料為的常用材料為碳鋼碳鋼和和合金鋼合金鋼，見表見表9-5。錫青銅：錫青銅：鋁青銅：鋁青銅：灰鑄鐵：灰鑄鐵：（見表（見表9-6）蝸輪蝸輪常用材料有：常用材料有：vs 8 m/s 的場合。（的場合。（抗膠合能力差抗膠合能力差）vs 2 m/s 的場合。的場合。（抗膠合能力強，抗點蝕能力差抗膠合能力強，抗點蝕能力差）適用于齒面滑動速度適用于齒面滑動速度vs較高的傳動。較高的傳動。第14頁/共25頁二、二、 蝸輪齒面接觸疲勞強度計算蝸輪齒面接觸疲勞強度計算目的：防止目的：防止“點蝕點蝕”和和“膠合膠合”失效。失效。以節(jié)點為計算點，計算齒面接觸應(yīng)力以節(jié)點為計算點，計算齒面接觸應(yīng)力 H 。9.4

14、9.4 蝸桿傳動的設(shè)計計算蝸桿傳動的設(shè)計計算K載荷系數(shù)，載荷系數(shù)，K=11.4。T2蝸輪的工作轉(zhuǎn)矩（蝸輪的工作轉(zhuǎn)矩（N.mm)；H2蝸輪的許用接觸應(yīng)力（蝸輪的許用接觸應(yīng)力（MPa)，見表見表9-6 。式中：式中：ZE彈性系數(shù)，青銅（或鑄鐵）與鋼制蝸桿配對時，彈性系數(shù)，青銅（或鑄鐵）與鋼制蝸桿配對時， ；E160 MPaZ 校核式：校核式：2HEH23229KTZm qz設(shè)計式：設(shè)計式：23E22H29Zm qKTz第15頁/共25頁三、三、 蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算9.4 9.4 蝸桿傳動的設(shè)計計算蝸桿傳動的設(shè)計計算目的：目的：防止齒根折斷。防止齒根折斷。校核式：校核式

15、：2FFa2F22121.53KTYYm d z式中：式中：YFa2齒形系數(shù)，按蝸輪當量齒數(shù)齒形系數(shù)，按蝸輪當量齒數(shù) 查表查表8-6；223coszz螺旋角系數(shù)，螺旋角系數(shù)，Y1140Y 設(shè)計式：設(shè)計式：32Fa22F 21.53KTm qYYz注：設(shè)計中，根據(jù)由上式計算的注：設(shè)計中，根據(jù)由上式計算的 值，值，查表查表9-1確定標準的確定標準的m和和q。qm3蝸輪的許用彎曲應(yīng)力（蝸輪的許用彎曲應(yīng)力（MPa) 。Fa2第16頁/共25頁9.5 9.5 蝸桿傳動的效率及熱平衡計算蝸桿傳動的效率及熱平衡計算321式中式中： 1輪齒嚙合效率；輪齒嚙合效率； 2軸承的效率；軸承的效率； 3考慮攪油損耗的

16、效率；考慮攪油損耗的效率； z1 一、蝸桿傳動的效率一、蝸桿傳動的效率1vtantan()輪齒嚙合效率：輪齒嚙合效率：式中：式中： 蝸桿的導程角；蝸桿的導程角； v當量摩擦角，當量摩擦角， 可通過可通過vs查表查表。1tanzqvvarctan f蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z112346傳動效率傳動效率0.70.80.850.90.95設(shè)計之初，可根據(jù)蝸桿頭數(shù)設(shè)計之初，可根據(jù)蝸桿頭數(shù)z1預估傳動效率，見下表。預估傳動效率，見下表。230.95 0.96vtan(0.95 0.96)tan()第17頁/共25頁第18頁/共25頁二、蝸桿傳動的散熱二、蝸桿傳動的散熱9.5 9.5 蝸桿傳動的效率及熱平衡計算

17、蝸桿傳動的效率及熱平衡計算 閉式蝸桿傳動需要進行熱平衡計算。閉式蝸桿傳動需要進行熱平衡計算。熱平衡：熱平衡：在單位時間內(nèi)，在單位時間內(nèi)，摩擦產(chǎn)生的熱量摩擦產(chǎn)生的熱量等于等于散發(fā)的熱量散發(fā)的熱量。即即1t1210001PK A ttKt表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，一般取表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，一般取 Kt( 8.7 17.5 ) W/(m2)；A 箱體的散熱面積箱體的散熱面積(m2)。t1潤滑油的工作溫度潤滑油的工作溫度()； 式中：式中：P1蝸桿的輸入功率（蝸桿的輸入功率（kW)；t2環(huán)境溫度環(huán)境溫度()；通常?。煌ǔＨ?t2 20 。工作許用溫度工作許用溫度 t1 t1或散熱條件不符合要求時，可采用以下措施：或散熱

18、條件不符合要求時，可采用以下措施： 1.增加散熱片；增加散熱片；2.在蝸桿軸端加軸流風扇；在蝸桿軸端加軸流風扇；3.在油池中安裝冷卻水管在油池中安裝冷卻水管 ；4.用循環(huán)油冷卻用循環(huán)油冷卻三、蝸桿傳動的潤滑三、蝸桿傳動的潤滑蝸桿傳動潤滑油的蝸桿傳動潤滑油的粘度粘度及及潤滑方法潤滑方法可根據(jù)可根據(jù)滑動速度滑動速度和和載荷類型載荷類型選取，見選取，見表表9-8。第20頁/共25頁9.6 9.6 蝸輪、蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸輪、蝸桿的結(jié)構(gòu)一、蝸桿的結(jié)構(gòu)一、蝸桿的結(jié)構(gòu)由于蝸桿的直徑不大，所以常和軸做成一個整體由于蝸桿的直徑不大，所以常和軸做成一個整體（蝸桿軸蝸桿軸）。）。 無退刀槽無退刀槽，加工螺旋部分時只能用

19、，加工螺旋部分時只能用銑制銑制的辦法。的辦法。 有退刀槽有退刀槽，螺旋部分，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工可用車制，也可用銑制加工，但該結(jié)構(gòu)的剛度，但該結(jié)構(gòu)的剛度 較前一種差。較前一種差。當蝸桿的直徑較大時，可以將軸與蝸桿分開制作。當蝸桿的直徑較大時，可以將軸與蝸桿分開制作。第21頁/共25頁9.6 9.6 蝸輪、蝸桿的結(jié)構(gòu)蝸輪、蝸桿的結(jié)構(gòu)二、蝸輪的結(jié)構(gòu)二、蝸輪的結(jié)構(gòu)為了減摩的需要，為了減摩的需要，蝸輪通常要用青銅制作蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)省銅材，當蝸輪直。為了節(jié)省銅材，當蝸輪直徑較大時，采用組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，輪芯用鑄鐵或碳素鋼。常徑較大時，采用組合式蝸輪結(jié)構(gòu)，齒圈用青銅，輪

20、芯用鑄鐵或碳素鋼。常用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下：用蝸輪的結(jié)構(gòu)形式如下：整體式蝸輪整體式蝸輪（直徑?。ㄖ睆叫。┹喒渴轿佪嗇喒渴轿佪嗚傝T式蝸輪鑲鑄式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪螺栓聯(lián)接式蝸輪組合式蝸輪（直徑大）組合式蝸輪（直徑大）第22頁/共25頁思考與練習思考與練習題 31、蝸桿傳動的正確嚙合條件如何描述？、蝸桿傳動的正確嚙合條件如何描述？2、公式、公式i=n1/n2=z2/z1=d1/d2；a=m1(z1+z2)/2在蝸桿傳動中表達正確么？為什么？在蝸桿傳動中表達正確么？為什么？3、圖示為斜齒圓柱齒輪、圖示為斜齒圓柱齒輪蝸桿傳動，小齒輪主動，其轉(zhuǎn)向及輪齒旋向如圖。蝸桿傳動，小齒輪主動，其轉(zhuǎn)向及輪齒旋向如圖。

21、試在圖上標出：試在圖上標出： （1）大齒輪的轉(zhuǎn)向及輪齒旋向；）大齒輪的轉(zhuǎn)向及輪齒旋向； （2）蝸桿螺旋線的合理方向；）蝸桿螺旋線的合理方向； （3）蝸輪的轉(zhuǎn)向及輪齒旋向；）蝸輪的轉(zhuǎn)向及輪齒旋向； （4）蝸桿蝸輪輪齒受力的方向（各用三個分力表示）。）蝸桿蝸輪輪齒受力的方向（各用三個分力表示）。4、說明蝸桿傳動自鎖的原理。自鎖條件是什么？、說明蝸桿傳動自鎖的原理。自鎖條件是什么？5、進行蝸桿傳動的強度計算時，為什么只需計算蝸輪輪齒的強度？、進行蝸桿傳動的強度計算時，為什么只需計算蝸輪輪齒的強度？6、何種工況下使用的蝸桿傳動必須進行熱平衡計算？、何種工況下使用的蝸桿傳動必須進行熱平衡計算？第23頁/共25頁第24頁/共25頁感謝您的觀看！第25頁/共25頁