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1、概 述普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 基 本 參 數(shù) 及 幾 何 尺 寸 計(jì) 算普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) 承 載 能 力 計(jì) 算 圓 弧 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 效 率 、 潤(rùn) 滑 及 熱 平 衡 計(jì) 算 圓 柱 蝸 桿 和 蝸 輪 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)環(huán) 面 蝸 桿 傳 動(dòng)蝸 桿 傳 動(dòng) 的 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 方 向 組 成 ：作 用 ： 傳 遞 空 間 交 錯(cuò) 軸 間 的 運(yùn) 動(dòng) 和 動(dòng) 力 ， 兩 交 錯(cuò) 軸間 的 夾 角 可 為 任 意 值 ， 通 常 為 900。 1.1 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 特 點(diǎn)1 傳 動(dòng) 比 大 、 結(jié)

2、 構(gòu) 緊 湊 i=6 80（ 傳 遞 動(dòng) 力 ） ， i可 達(dá) 到 1500（ 只 傳 遞 運(yùn) 動(dòng) 的 分 度 機(jī) 構(gòu) ） ； 傳 動(dòng) 比 大 ， 零 件 數(shù) 少 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 。2 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 、 無(wú) 噪 聲 蝸 桿 是 連 續(xù) 的 螺 旋 齒 ， 逐 漸 進(jìn) 入 嚙 合 和 退 出 嚙 合 的 ， 嚙 合 的 齒 對(duì) 多 ， 故 沖 擊 載 荷 小 ， 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) ， 噪 聲 低 。3 能 實(shí) 現(xiàn) 反 行 程 自 鎖 蝸 桿 作 主 動(dòng) 件 ， 蝸 桿 帶 動(dòng) 蝸 輪 。 自 鎖 條 件 ： 蝸 桿 的 導(dǎo) 程 角 小 于 嚙 合 面 的 當(dāng) 量 摩 擦 角 V。4 齒 面

3、上 相 對(duì) 滑 動(dòng) 速 度 大 ， 因 此 摩 擦 大 ， 發(fā) 熱 大 ， 效 率 低 。 當(dāng) 蝸 桿 作 主 動(dòng) 件 時(shí) ， 0.7 0.8； 當(dāng) 傳 動(dòng) 具 有 自 鎖 性 時(shí) ， 0.4。 1.2 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 類 型根 據(jù) 蝸 桿 形 狀 分 為 ： 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) 、 環(huán) 面 蝸 桿 傳 動(dòng) 和 錐 蝸 桿傳 動(dòng) 。a ） 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) b） 環(huán) 面 蝸 桿 傳 動(dòng) c） 錐 蝸 桿 傳 動(dòng) 2.1 普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 主 要 參 數(shù) 及 其 選 擇中 間 平 面 ： 過(guò) 蝸 桿 軸 線 且 與 蝸 輪 軸 線 相 垂 直 的 平 面 。 蝸

4、桿 傳 動(dòng) 在 中 間 平 面 上 相 當(dāng) 于 齒 條 與 齒 輪 的 嚙 合 傳 動(dòng) ， 故 取中 間 平 面 上 的 參 數(shù) （ 模 數(shù) 、 壓 力 角 等 ） 和 尺 寸 （ 齒 根 頂 圓 、分 度 圓 等 ） 為 基 準(zhǔn) ， 并 采 用 齒 輪 傳 動(dòng) 的 計(jì) 算 關(guān) 系 。 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 主 要 參 數(shù) ： m、 、 z1、 z2、 蝸 桿 的 直 徑 d1等 ， 進(jìn)行 蝸 桿 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 首 先 要 正 確 地 選 擇 這 些 參 數(shù) 。1 m和 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 正 確 嚙 合 條 件 ： 在 中 間 平 面 上 ， 蝸 桿 的 軸 面 模數(shù) 、 壓 力 角

5、 應(yīng) 與 蝸 輪 的 端 面 模 數(shù) 、 壓 力 角 相 等 ， 即把 中 間 平 面 上 的 模 數(shù) 和 壓 力 角 規(guī) 定 為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ， 則 阿 基 米 德 蝸 桿 的 x（ 軸 向 壓 力 角 為 200） ， 其 余 三 種 （ 法向 直 廓 蝸 桿 、 漸 開(kāi) 線 蝸 桿 、 錐 面 包 絡(luò) 蝸 桿 ） 的 法 向 壓 力 角 n為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 200。21 tx mm 21 tx mmm tx 21 21 tx 2 蝸 桿 頭 數(shù) z1和 蝸 輪 齒 數(shù) z2蝸 桿 傳 動(dòng) 的 傳 動(dòng) 比 ， i=n1/n2=z2/z1 z1可 根 據(jù) 傳 動(dòng) 比 和 效 率 選 定 ， 單

6、 頭 蝸 桿 可 實(shí) 現(xiàn) 大 傳 動(dòng) 比 ， 但 低 ， 易 自 鎖 ， 多 頭 蝸 桿 可 提 高 ， 但 蝸 桿 頭 數(shù) 過(guò) 多 ， 又 會(huì)給 加 工 帶 來(lái) 困 難 。 z1： 若 傳 動(dòng) 比 大 ， 且 要 求 自 鎖 時(shí) ， z1=1； 若 要 求 高 ， 傳遞 功 率 大 ， z1可 取 2 4， 常 用 2或 4。 蝸 輪 齒 數(shù) z2=iz1 z2過(guò) 小 易 產(chǎn) 生 根 切 ， 為 避 免 根 切 和 保 證 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) ， 通 常z 228； z2過(guò) 大 ， 尺 寸 增 加 與 之 嚙 合 的 蝸 桿 長(zhǎng) 度 也 隨 之 增 加 ，致 使 蝸 桿 剛 度 不 足 ， 影

7、響 正 常 嚙 合 ， z2 80。 3 蝸 桿 的 分 度 圓 直 徑 d1和 導(dǎo) 程 角 把 d1與 m的 比 值 稱 為 蝸 桿 直 徑 系 數(shù) q， 即 q=d1/m 蝸 桿 分 度 圓 柱 上 的 螺 旋 線 升 角 稱 為 導(dǎo) 程 角 （ px蝸 桿 軸 向 齒 距 ） qzdmzdpztg x 11111 4 蝸 桿 的 螺 旋 角 1與 蝸 輪 螺 旋 角 2 在 中 間 平 面 內(nèi) ， 蝸 桿 傳 動(dòng) 相 當(dāng) 于 斜 齒 條 和 斜 齒 輪 傳 動(dòng) ，且 1、 2同 向 ， 1+ 2=900 ， = 2； 斜 齒 輪 ： 1= 2， 旋 向 相 反 。 5 中 心 距 當(dāng) 蝸

8、 桿 的 節(jié) 圓 和 分 度 圓 重 合 時(shí) 為 標(biāo) 準(zhǔn) 傳 動(dòng) ， 這 時(shí) 蝸 桿 與蝸 輪 間 的 中 心 距 也 為 標(biāo) 準(zhǔn) 中 心 距 a。 mzqdda 221 2121 2.2 蝸 桿 傳 動(dòng) 變 位 的 特 點(diǎn)普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動(dòng) 變 位 的 主 要 目 的 是 配 湊 中 心 距 或 傳 動(dòng) 比 ，使 之 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) 值 或 推 薦 值 。 為 了 保 持 刀 具 尺 寸 不 變 ， 不 能改 變 蝸 桿 的 尺 寸 ， 因 而 只 能 對(duì) 蝸 輪 進(jìn) 行 變 位 。 湊 中 心 距 時(shí) ， 蝸 輪 變 位 系 數(shù) x2為 湊 傳 動(dòng) 比 時(shí) ， 變 位 前 、

9、后 的 傳 動(dòng) 中 心 距 不 變 ， 即 a=a ，用 改 變 蝸 輪 齒 數(shù) z 2來(lái) 達(dá) 到 傳 動(dòng) 比 略 作 調(diào) 整 的 目 的 。 變 位 系數(shù) x2為 m aazqmax 22 212 222 zzx 2.3 3.1 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 失 效 形 式 及 常 用 材 料 1、 失 效 形 式失 效 形 式 ： 點(diǎn) 蝕 、 齒 根 折 斷 、 齒 面 膠 合 、 磨 損 ， 無(wú) 塑 性 變 形 。 閉 式 傳 動(dòng) ： 膠 合 、 點(diǎn) 蝕 ； 開(kāi) 式 傳 動(dòng) ： 磨 損 、 齒 根 折 斷 。開(kāi) 式 蝸 桿 傳 動(dòng) 多 發(fā) 生 齒 面 磨 損 和 輪 齒 折 斷 ， 因 此 ， 應(yīng)

10、 以 保 證輪 齒 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 計(jì) 算 。閉 式 蝸 桿 傳 動(dòng) 多 因 齒 面 膠 合 或 點(diǎn) 蝕 而 失 效 。 因 此 ， 通 常 是 按齒 面 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 按 輪 齒 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 進(jìn) 行 校 核 。另 外 ， 還 應(yīng) 作 熱 平 衡 計(jì) 算 。蝸 桿 傳 動(dòng) 為 防 止 蝸 桿 軸 變 形 過(guò) 大 而 影 響 嚙 合 狀 況 ， 還 須 進(jìn) 行蝸 桿 軸 剛 度 計(jì) 算 。 2、 常 用 材 料材 料 的 基 本 要 求 ： 足 夠 的 強(qiáng) 度 、 磨 合 和 耐 磨 性 。蝸 桿 ： 碳 鋼 或 合 金 鋼 高 速 重

11、載 ： 15Cr、 20Cr并 經(jīng) 滲 碳 淬 火 ， 或 40、 45、 40Cr并 經(jīng) 淬 火 ， 以 提 高 表 面 硬 度 ， 增 加 耐 磨 性 ， 要 求 淬 火 后 的 硬 度 達(dá) 到 40 55HRC， 經(jīng) 氮 化 后 的 硬 度 為 55 62HRC。 低 速 中 載 ： 40、 45， 調(diào) 質(zhì) ， 硬 度 220 300HBS；蝸 輪 ： 鑄 造 錫 青 銅 ZCuSn10P1， ZCuSn5Pb5Zn5， 用 于 v S12m/s的 重 要 傳 動(dòng) ； 鑄 造 鋁 鐵 青 銅 ZCuAl10Fe3， 用 于 一 般 用 途 ， vS 10m/s; 灰 鑄 鐵 HT150、

12、 HT200： 用 于 vS270以 后 ， 增 加 緩 慢 ， 當(dāng) 450時(shí) ， 下 降 ） 。 當(dāng) 一 定 時(shí) ， V ， 當(dāng) vS越 大 時(shí) ， V越 小 ， 但 只 有 在 潤(rùn) 滑 條 件 良 好 的 情 況 下 ， 才 能 采 取 增 大 vS， 降 低 V以 提 高 的 措 施 。注 ： 當(dāng) 蝸 桿 傳 動(dòng) 處 于 多 級(jí) 傳 動(dòng) 中 時(shí) ， 為 了 提 高 ， 往 往 將 其 放在 高 速 級(jí) ， 甚 至 把 蝸 桿 與 電 動(dòng) 機(jī) 直 接 連 接 ， 目 的 是 為 了 提 高vS， 從 而 提 高 傳 動(dòng) 效 率 。 但 在 設(shè) 計(jì) 之 初 ， 為 了 計(jì) 算 T2， 值 可

13、 作 如 下 估 取 （ T 2=T1i ） z1=1， =0.70； z1=2， =0.8； z1=4， =0.9。 蝸 桿 的 圓 周 速 度 v1 10 m/s時(shí) ， 可 采 用 浸 油 潤(rùn) 滑 :一 般 浸 油 深 度 為 蝸 桿 的 一 個(gè) 齒 高 ； 但 油 面 又 不 應(yīng) 超 過(guò) 滾 動(dòng) 軸 承 最 低 滾 動(dòng) 體 的 中 心 。 :不 得 已 才 采 用 ； 浸 油 深 度 可 為 蝸 輪 半 徑 的 1/6-1/3。 v110 m/s時(shí) ， 就 必 須 采 用 壓 力 噴 油 潤(rùn) 滑噴 油 嘴 宜 放 在 嚙 出 側(cè) ； 蝸 桿 正 反 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 兩 邊 都 要 裝 噴油

14、嘴 ， 而 且 要 控 制 一 定 的 油 壓 。 1 目 的 ： 對(duì) 于 閉 式 傳 動(dòng) ， 若 散 熱 性 能 不 好 ， 必 須 進(jìn) 行 熱 平 衡 計(jì) 算 ， 為 防 止 膠 合 或 急 劇 磨 損 。2 理 論 依 據(jù)熱 平 衡 條 件 ： 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 蝸 桿 傳 動(dòng) 所 產(chǎn) 生 的 熱 量 1 同 一 時(shí) 間內(nèi) 箱 體 的 散 熱 量 2。式 中 Kt箱 體 表 面 的 傳 熱 系 數(shù) ， Kt =（ 8.7 17.5） W/(m2.0C)； A內(nèi) 表 面 能 被 潤(rùn) 滑 油 所 飛 濺 到 ， 而 外 表 面 又 可 為 周 圍 空 氣 冷 卻 的 箱 體 表 面 面 積

15、 ； t 1油 的 工 作 溫 度 ； t0周 圍 空 氣 溫 度 ， 可 取 200。 tp： 油 的 許 用 工 作 溫 度 （ ） =600_700C， 最 高 900C。 11 11000 P 012 ttAKt pt tAKPtt 11000 101 3 如 果 t1tp可 采 取 下 列 冷 卻 措 施 1） 加 散 熱 片 以 增 大 散 熱 面 積 ； 2） 在 蝸 桿 軸 端 加 裝 風(fēng) 扇 以 加 速 空 氣 的 流 通 ； 3） 在 傳 動(dòng) 箱 內(nèi) 裝 循 環(huán) 冷 卻 管 路 。 4） 采 用 壓 力 噴 油 潤(rùn) 滑 冷 卻 。 蝸 桿 螺 旋 部 分 的 直 徑 不 大 ， 常 和 軸 做 成 整 體 ， a） 結(jié) 構(gòu) 無(wú) 退刀 槽 用 銑 制 方 法 加 工 螺 旋 部 分 ， b） 結(jié) 構(gòu) 有 退 刀 槽 可 用 車制 、 銑 制 方 法 加 工 螺 旋 部 分 。 蝸 輪 結(jié) 構(gòu) ：1） 齒 圈 式 ：2） 螺 栓 聯(lián) 接 式 ：3） 整 體 澆 鑄 式 ：4） 拼 鑄 式 ： 8.1 蝸 桿 傳 動(dòng) 的 現(xiàn) 狀8.2 改 善 蝸 桿 傳 動(dòng) 質(zhì) 量 的 途 徑 與 措 施