普通圓柱蝸輪蝸桿傳動設(shè)計計算

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1、第 九 章 蝸 桿 傳 動9.1 概 述 蝸 桿 傳 動 圖 一 、 蝸 桿 傳 動 的 特 點 和 應 用1、 特 點 ：單 級 傳 動 比 大 ;結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ;傳 動 平 穩(wěn) ， 無 噪 音 ;可 自 鎖 ;傳 動 效 率 低 ;成 本 高 。 2、 應 用 ：機 床 ： 數(shù) 控 工 作 臺 、 分 度汽 車 ： 轉(zhuǎn) 向 器冶 金 ： 材 料 運 輸?shù)V 山 ： 開 采 設(shè) 備起 重 運 輸 ： 提 升 設(shè) 備 、 電 梯 、自 動 扶 梯 二 、 蝸 桿 傳 動 的 類 型1、 按 蝸 桿 形 狀 分 環(huán) 面 蝸 桿 傳 動 錐 蝸 桿 傳 動圓 柱 蝸 桿 傳 動 2、 根 據(jù) 齒

2、面 形 狀 不 同 分 為 ： 普 通 蝸 桿 傳 動 圓 弧 圓 柱 蝸 桿 傳 動 3、 阿 基 米 德 蝸 桿在 軸 剖 面 ： 直 線 齒 廓 法 剖 面 ： 凸 曲 線垂 直 軸 剖 面 ： 阿 基 米 德 螺 線車 削 加 工 ， 不 能 磨 削 ， 精 度 低 。 蝸 輪 滾 刀 ： 與 蝸 桿 尺 寸 相 同在 中 間 平 面 上 可 看 成 直 齒 齒 條 與 漸 開 線 齒 輪 嚙 合 9.2 普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動 的 主 要 參 數(shù) 和 幾 何 尺 寸 計 算中 間 平 面 上 的 參 數(shù) 作 為 設(shè) 計 基 準一 、 普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動 的 主 要

3、 參 數(shù) 及 其 選 擇1 、 蝸 桿 傳 動 的 正 確 嚙 合 條 件 及 模 數(shù) m和 壓 力 角 2 21 21 ta ta mmm旋 向 相 同 2 、 蝸 桿 分 度 圓 直 徑 d1和 導 程 角 為 了 限 制 蝸 輪 滾 刀 的數(shù) 目 并 便 于 滾 刀 的 標準 化 ， 因 此 對 每 一 標準 模 數(shù) 規(guī) 定 了 一 定 數(shù)量 的 蝸 桿 分 度 圓 直 徑d1（ 表 9-1） 11111 /tan dmZdPZ a 導 程 角 ： 普 通 蝸 桿 傳 動 的 m與 d1搭 配 值 （ 表 9-1） 3 、 傳 動 比 i、 蝸 桿 頭 數(shù) Z1和 蝸 輪 齒 數(shù) Z21

4、221 ZZnni 蝸 桿 頭 數(shù) Z1通 常 取 為 ： 1， 2， 3， 4， 或 6Z2=iZ1， 一 般 取 Z2=28804 、 傳 動 中 心 距 a和 變 位 系 數(shù) x2標 準 中 心 距 )(21 21 dda 變 位 蝸 桿 傳 動 （ 只 對 蝸 輪 變 位 ） （ 1） 變 位 前 后 ， 蝸 輪 的 齒 數(shù) 不 變 : Z2= Z2 而 傳 動 中 心 距 改 變 : a a maax mxmzdxmaa 21 221 一 般 取 x 1 按 變 位 后 的 尺 寸 加 工 、 安 裝 （ 2） 變 位 前 后 ， 傳 動 中 心 距 不 變 a=a蝸 輪 的 齒 數(shù)

5、 變 化 : Z2 Z2 21 21 21 221 mzda mxmzda 2 222 22 zzx xzz 一 般 取 x 1 5 相 對 滑 動 速 度 S2 21 21 1 1cos60 1000coss d n m/s式 中 ：d1-蝸 桿 分 度 圓 直 徑 ， mmn1-蝸 桿 的 轉(zhuǎn) 速 ， r/min-蝸 桿 分 度 圓 上 的 導 程 角 , 度 二 、 蝸 桿 傳 動 的 幾 何 尺 寸 計 算 9.3 蝸 桿 傳 動 的 失 效 形 式 、 設(shè) 計 準 則和 材 料 選 擇一 、 蝸 桿 傳 動 的 失 效 形 式 和 設(shè) 計 準 則失 效 形 式 ： 主 要 是 齒 面

6、 膠 合 、 點 蝕 和 磨 損 ， 而 且失 效 通 常 發(fā) 生 在 蝸 輪 輪 齒 上 。設(shè) 計 準 則 ： 通 常 按 齒 面 （ 蝸 輪 ） 接 觸 疲 勞 強 度 條件 計 算 蝸 桿 傳 動 的 承 載 能 力 。在 選 擇 許 用 應 力 時 ， 要 適 當 考 慮 膠 合 和 磨 損 失 效因 素 的 影 響 。對 閉 式 傳 動 要 進 行 熱 平 衡 計 算 ， 必 要 時 對 蝸 桿 強度 和 剛 度 進 行 計 算 。 二 、 蝸 桿 和 蝸 輪 的 常 用 材 料對 蝸 桿 和 蝸 輪 材 料 的 要 求 ： 不 僅 要 求 具 有 足 夠 的強 度 ， 更 重 要

7、的 是 要 求 具 有 良 好 的 減 摩 性 、 耐 磨性 和 跑 和 性 能 。蝸 桿 材 料 ： 一 般 用 碳 素 鋼 或 合 金 鋼 制 成蝸 輪 材 料 ： 一 般 為 鑄 造 錫 青 銅 、 鑄 造 鋁 鐵 青 銅 、灰 鑄 鐵 9.4 普 通 圓 柱 蝸 桿 傳 動 的 承 載 能 力 計 算一 、 蝸 桿 傳 動 的 受 力 分 析 和 計 算 載 荷1 受 力 分 析 tan22 121 2212 1121 arr at at FFF dTFF dTFF 而 法 向 力 nan FF coscos/1取 11 aa FF ， coscos n 則 有 coscos2cos

8、2 21 d TacoaFF an N 式 中 ：T1、 T2分 別 為 蝸 桿 和 蝸 輪 軸 上 的 轉(zhuǎn) 矩 ， N.mm,T2=iT1， N.mm, 傳 動 效 率 ， i 傳 動 比d1 、 d2分 別 為 蝸 桿 和 蝸 輪 的 分 度 圓 直 徑 , mm壓 力 角 ， =20蝸 桿 分 度 圓 柱 上 的 導 程 角 ， 度 力 的 方 向 ：確 定 圓 周 力 Ft及 徑 向 力 Fr的 方 向 的 方 法 同 外 嚙 合 圓 柱齒 輪 傳 動 ， 而 軸 向 力 Fa的 方 向 則 可 根 據(jù) 相 應 的 圓 周 力Ft的 方 向 來 判 定 ， 即 Fa1與 Ft2方 向

9、相 反 ， Ft1與 Fa2的方 向 相 反 。也 可 按 照 主 動 件 左 右 手 定 則 來 判 斷 。 力 的 方 向 判 斷 例 題 2 蝸 桿 傳 動 的 計 算 載 荷計 算 載 荷 =K*名 義 載 荷KKKK A式 中 KA工 作 情 況 系 數(shù) K動 載 荷 系 數(shù) K齒 向 載 荷 分 布 系 數(shù) 二 、 蝸 輪 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 計 算校 核 公 式 為 ： HEEH Zdm KTZddKTZ 99 2212 2221 2 設(shè) 計 公 式 為 ： 22212 )(9 HEZ ZKTdm MPamm3 ZE彈 性 系 數(shù) ， 對 于 青 銅 或 鑄 鐵 蝸

10、輪 與 鋼 制 蝸 桿 配 對 時 ， 取 MPaZE 160H 蝸 輪 材 料 的 許 用 接 觸 應 力 ， MPa式 中 ： 0 HHNH K 式 中 ： 0 H 應 力 循 環(huán) 次 數(shù) N=107時 ， 蝸 輪 材 料 的 基 本許 用 接 觸 應 力 ， MPaHNK 壽 命 系 數(shù) 9.5 蝸 桿 傳 動 的 效 率 、 潤 滑 和 熱 平 衡 計 算一 、 蝸 桿 傳 動 的 效 率321 式 中 ： 1嚙 合 效 率 )tan(tan 1 2 3分 別 為 軸 承 效 率 和 攪 油 效 率 一 般 取 2 3=0.950.96 蝸 桿 傳 動 的 總 效 率 )tan(tan

11、)96.095.0( 二 、 蝸 桿 傳 動 的 潤 滑潤 滑 的 目 的 ： 防 止 膠 合 和 磨 損 、 提 高 效 率開 式 ： 定 期 涂 潤 滑 脂閉 式 ： 浸 油 或 噴 油 三 、 蝸 桿 傳 動 的 熱 平 衡 計 算單 位 時 間 內(nèi) 由 摩 擦 損 耗的 功 率 產(chǎn) 生 的 熱 量 為 )1(1000 11 PH W式 中 ： P1蝸 桿 傳 動 的 功 率 ， K W 蝸 桿 傳 動 的 總 效 率 單 位 時 間 由 箱 體 外 壁 散 發(fā) 到 空 氣 中 的 熱 量 為)( 02 ttAKH s W式 中 Ks散 熱 系 數(shù) A散 熱 面 積 t達 到 平 衡 時

12、 ， 箱 體 內(nèi) 的 油 溫 ， t在 800以 內(nèi) t 0周 圍 空 氣 溫 度 ， t0=200 根 據(jù) 熱 平 衡 條 件 H 1=H 2可 求 得 既 定 工 作 條 件 下的 油 溫 AKPtt s )1(1000 10 在 既 定 工 作 條 件 下 ， 保 持 正 常 油 溫 所 需 要 的散 熱 面 積 )( )1(1000 01 ttK PA s 2m C一 般 應 使 t在 80 以 下 若 t80 或 有 效 的 散 熱 面 積 不 足 時 ,則 必 須采 取 措 施 ,以 提 高 其 散 熱 能 力常 用 措 施 :1 、 合 理 設(shè) 計 箱 體 結(jié) 構(gòu) ,鑄出 或 焊

13、 上 散 熱 片 ,以 增 大 散熱 面 積2 、 在 蝸 輪 軸 上 裝 置 風 扇 ,進 行 人 工 通 風 ,以 提 高 散熱 系 數(shù) 3 、 在 箱 體 油 池 內(nèi) 裝設(shè) 蛇 形 冷 卻 水 管 4 、 采 用 壓 力 噴 油 循環(huán) 潤 滑 9.6 蝸 桿 和 蝸 輪 的 結(jié) 構(gòu)一 蝸 桿 的 結(jié) 構(gòu)車 削 ： 有 退 刀 槽 ， 二 、 蝸 輪 的 結(jié) 構(gòu) 蝸 輪 可 制 成 整 體 式 或 裝 配 式1 整 體 式 2 齒 圈 壓 配 式 3 螺 栓 聯(lián) 接 式 4 鑲 鑄 式 斜 齒 圓 柱 齒 輪 蝸 桿 減 速 器齒 輪 傳 動 、 蝸 桿 傳 動 的 應 用 圓 柱 齒 輪 減 速 器