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1、 蝸桿傳動 蝸 桿 傳 動 類 型 和 特 點 失 效 形 式 、 材 料 選 擇 與 結(jié) 構(gòu) 主 要 參 數(shù) 和 幾 何 關(guān) 系 蝸 桿 傳 動 受 力 分 析 和 效 率 蝸 桿 傳 動 的 強 度 計 算 蝸 桿 傳 動 熱 平 衡 計 算 1 蝸 桿 傳 動 類 型 和 特 點一 、 特 點 和 應(yīng) 用外 形 類 似 : 螺 旋 與 斜 齒 輪 的 傳 動從 中 間 平 面 剖 開 : 齒 輪 與 齒 條 的 傳 動 1、 應(yīng) 用P 750KW( 通 常 50KW) , Vs 35 m/s( 通 常 15 m/s) 。由 于 i 大 , 可 用 于 機 床 分 度 機 構(gòu) 、 儀 器
2、儀 表 中 。2、 特 點 1) 工 作 平 穩(wěn) : 兼 有 斜 齒 輪 與 螺 旋 傳 動 的 優(yōu) 點 。2) i大 12zzi 蝸 桿 1、 2、 4、 6傳 遞 動 力 時 : i=8100( 常 用 1550)傳 遞 運 動 時 : i=幾 百 上 千 ( 單 頭 , ) 用 于 傳 遞 交 錯 軸 之 間 的 回 轉(zhuǎn) 運 動 。 一 般 : 空 間 垂 直為 什 么 ?優(yōu) 點 : 齒 輪 z 117 3) 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 重 量 輕 、 噪 音 小 。4) 自 鎖 性 能 好 (用 于 提 升 機 構(gòu) ) 。缺 點 :1) 制 造 成 本 高 , 加 工 困 難 。2) 滑 動
3、速 度 vs大 。3) 低 。4) 蝸 輪 需 用 貴 重 的 減 摩 材 料 。 1、 按 蝸 桿 形 狀 分圓 柱 蝸 桿 環(huán) 面 蝸 桿 錐 蝸 桿二 、 分 類 ZA型 :阿 基 米 德 蝸 桿 中 間 平 面 : 齒 條 與 漸 開線 齒 輪 嚙 合端 面 : 阿 基 米 德 螺 旋 線ZI型 :漸 開 線 蝸 桿 端 面 : 漸 開 線 ,較 精 密 傳 動ZN型 :法 向 直 廓 蝸 桿(刀 具 加 工位 置 不 同 )圓 柱 蝸 桿 錐 蝸 桿 : 嚙 合 齒 數(shù) 多 , , 平 穩(wěn) , 承 載 。環(huán) 面 蝸 桿 : 接 觸 齒 對 數(shù) , 承 載 ( 1.54) 倍 , 高
4、, 但 制 造 安 裝 要 求 高 。2、 按 蝸 桿 頭 數(shù) 分單 頭 蝸 桿 : i , 自 鎖 性 , 多 頭 蝸 桿 : 相 反3、 按 旋 向 分左 旋右 旋 一 般 采 用 右 旋 三 、 精 度 等 級12個 等 級 : 動 力 傳 動 : 69級測 量 分 度 : 5級 或 以 上 2 失 效 形 式 、 材 料 選 擇 和 結(jié) 構(gòu)一 、 失 效 形 式與 齒 輪 傳 動 類 似 : 點 蝕 、 膠 合 、 磨 損 、 折 斷 v s 、 發(fā) 熱 主 要 為 : 膠 合 、 磨 損 、 點 蝕蝸 輪 強 度 較 弱 , 失 效 主 要 發(fā) 生 在 蝸 輪 上 。 二 、 材 料
5、vs 減 摩 性 、 強 度 不 能 都 用 硬 材 料1、 蝸 輪 指 齒 冠 部 分 材 料 : 減 摩 材 料鑄 錫 青 銅 : vs 1226m/s鑄 鋁 青 銅 : vs 10m/s, 抗 膠 合 能 力 差鑄 鋁 黃 銅 : 抗 點 蝕 能 力 強 ,耐 磨 性 差 ,用 于 vs小 場 合HT、 QT: vs 2m/s大 直 徑 蝸 輪 : 鑄 鐵 ( 蝸 桿 用 青 銅 )2、 蝸 桿材 料 碳 鋼合 金 鋼 熱 處 理 硬 面 蝸 桿 : 首 選 淬 火 磨 削調(diào) 質(zhì) 蝸 桿 : 缺 少 磨 削 設(shè) 備 時 選 用 。 3 圓 柱 蝸 桿 傳 動 的 基 本 參 數(shù) 和 幾
6、何 尺 寸 計 算一 、 基 本 齒 廓中 間 平 面 上 基 本 齒 廓 和 漸 開 線 齒 輪 基 本 齒 廓 基 本 相 同 。二 、 模 數(shù) m正 確 嚙 合 條 件 : 21 tx PP 軸 向 端 面mmm tx 21 標(biāo) 準(zhǔn) 值 (與 齒 輪 不 同 ,表 13.4)cosnx mmm 蝸 桿 導(dǎo) 程 角三 、 齒 形 角 0刀 具 基 準(zhǔn) 齒 形 的 齒 形 角 : 200 阿 基 米 德 蝸 桿 、 漸 開 線 蝸 桿 : 軸 向 齒 形 角 2001 x法 向 直 廓 蝸 桿 : 法 向 齒 形 角 2001 n 四 、 蝸 桿 分 度 圓 直 徑 d1( 中 圓 直 徑
7、)同 一 m的 蝸 桿 , 應(yīng) 對 直 徑 d 1進(jìn) 行 限 制d1為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 111111tan dmzdmzdpz x d1 pxpx tan11 zmd 加 工 蝸 輪 時 的 滾 刀 與 尺 寸 與 與 之 嚙 合 的 蝸 桿 尺 寸相 同 , 但 m一 定 時 , 由 于 z1和 的 變 化 , d1是 變 化 的 ,即 需 要 配 備 很 多 加 工 蝸 輪 的 滾 刀 。 五 、 蝸 桿 直 徑 系 數(shù) qmdq 1d1、 m為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 q為 導(dǎo) 出 值 ,不 一 定 為 整 數(shù) 。 11 mzmqd 六 、 蝸 桿 導(dǎo) 程 角 121111111tan dudqzdmz
8、dmzdpz x 335.3 制 造 困 難 m一 定 時 , q d1 蝸 桿 剛 度 z1一 定 時 , q , 自 鎖 性 小 m蝸 桿 選 用 大 q, 保 證 強 度 和 剛 度 適 于 小 P 大 m蝸 桿 選 用 小 q, 保 證 效 率 適 于 大 P 傳 遞 動 力 時 :頭 數(shù) z1 采 用 多 頭 蝸 桿傳 遞 運 動 時 :保 證 自 鎖 ( ), z1 ,采 用 單 頭 蝸 桿七 、 z1、 z2蝸 桿 頭 數(shù) z1: 蝸 桿 上 蝸 旋 線 的 數(shù) 目 。 z1=1、 2、 4、 6等z1 加 工 困 難 12 uzz 傳 遞 動 力 : 28 2 z ( 傳 動
9、平 穩(wěn) 性 , 避 免 根 切 )1002 z (z2 d2 蝸 桿 軸 長 剛 度 ) 一 般 取 z2=3280 z1z2: 互 質(zhì) 均 勻 磨 損八 、 i、 u 1221 ddnni 12zzu 蝸 桿 主 動 時 : 2112 nnizzu 九 、 中 心 距 a )(2)(2)(21 21221 zzmzqmdda ( 應(yīng) 按 p264系 列 值 選 取 )十 、 變 位 系 數(shù)1、 變 位 目 的 : 配 ; 。2、 變 位 方 法 : 與 齒 輪 變 位 相 同 , 靠 刀 具 的 移 位 實 現(xiàn) 變 位 。 故 : 蝸 桿 尺 寸 不 能 變 動 ,加 工 蝸 輪 時 的 滾
10、 刀 與 蝸 桿 尺 寸 相 同 , 加 工 時 滾刀 只 作 徑 向 移 動 , 尺 寸 不 變 。 4、 變 位 類 型1) 齒 數(shù) 不 變 , 湊 a )2(21 21 dxmda x0, 正 變 位 aa x0 負(fù) 變 位 aa 3、 變 位 結(jié) 果 蝸 桿 各 部 分 尺 寸 不 變 , 但 節(jié) 線 變 化 11 dd 蝸 桿 和 蝸 輪 滾 刀 尺 寸 相 同 , 蝸 輪 滾 銑 節(jié) 圓 就 是 裝配 后 與 蝸 桿 的 嚙 合 節(jié) 圓 。蝸 輪 滾 刀 的 滾 銑 節(jié) 線 不 再 是 刀 具 中 線 (分 度 圓 柱 上 母 線 ) 蝸 輪 尺 寸 發(fā) 生 變 化 , 但 22
11、dd )(21 21 dda maax 2) a不 變 , 齒 數(shù) 變 化 , 湊 i湊 i: ( a不 變 , 2z 2z ))(21 21 zmdmax )(21 21 mzda )(21 22 zzx )2(21)(21 2121 zmxmddda 4 受 力 分 析 與 效 率 計 算一 、 作 用 力圓 周 力 : 1222 2 at FdTF 軸 向 力 : 1112 2 ta FdTF 112 uTT (蝸 桿 主 動 )1 嚙 合 效 率 nntn d TFF coscos2coscos 2 22 忽 略 Ff 徑 向 力 : 122 tan rtr FFF 方 向 判 定 :
12、1) 蝸 輪 轉(zhuǎn) 向已 知 : n1、 旋 向 n2左 、 右 手 定 則 : 四 指 n1、 拇 指 反 向 : 嚙 合 點 v2 n22) 各 分 力 方 向Fr: 指 向 各 自 輪 心Ft 蝸 桿 與 n1反 向蝸 輪 與 n 2同 向 12 at FF Fa 蝸 桿 : 左 、 右 手 定 則蝸 輪 : 12 ta FF n2 n1 3) 旋 向 判 定 蝸 輪 與 蝸 桿 旋 向 相 同 。v2 練 習(xí) : n1 n1Fr1Fr2 Ft1xFa2 Fa1Ft2右 旋 n2 Fr1Fr2 Ft1Fa2 xFa1 Ft2n2已 知 : 蝸 桿 軸為 輸 入 , 大 錐 齒 輪軸為 輸
13、出 , 軸轉(zhuǎn) 向 如 圖 。試 : 確 定 各 輪 轉(zhuǎn) 向 、 旋 向 及 受 力 。1. n 4 n3 n2 Ft2 Fa2 2. Fa3 Fa2 Ft1 n1 蝸 輪 右 旋n4輸 出 12 3 4 蝸 桿右 旋 二 、 傳 動 效 率與 齒 輪 類 似 : 321 1、 嚙 合 1: 近 似 按 螺 旋 副 計 算)tan(tan1 v ( 蝸 桿 主 動 ) tan )tan(1 v ( 蝸 輪 主 動 )v當(dāng) 量 摩 擦 角 ,cos 1vv s 說 明 : 1) vs v v 油 膜 易 形 成 12) 為 影 響 1的 主 要 因 素 : 101 dd 245 v 時 , 1 m
14、ax此 后 , 1 2、 2攪 油 效 率 : 99.02 3、 3軸 承 效 率 : 99.03 5 圓 柱 蝸 桿 傳 動 的 強 度 計 算 蝸 輪 齒 強 度 低 于 蝸 輪 齒 計 算 針 對一 、 接 觸 強 度 計 算 3 2 HAEH a TKZZ minlim HHhnH SZZ 校 核 式3 2limmin2 HHEA SZZTKa 設(shè) 計 式 參 數(shù) 說 明 :1) T2蝸 輪 轉(zhuǎn) 矩 ,N mm2) KA使 用 系 數(shù) ,表 12.9( 同 齒 輪 傳 動 )3) ZE彈 性 系 數(shù) ,表 13.2, P2604) Z接 觸 系 數(shù) ,考 慮 齒 面 曲 率 和 接 觸
15、 線 長 度 影 響 ,Z 初 值 a是否接近?與 ZZ 根 據(jù) 查 得 。 ad1設(shè) 計 時 :未 知 , 初 選 值 ad1 ad1 ad1 112 uTT ( 蝸 桿 主 動 ) 6 溫 度 計 算 ( 熱 平 衡 計 算 )由 于 發(fā) 熱 大 易 膠 合即 : 發(fā) 熱 率 H1 = 散 熱 率 H2摩 擦 功 耗 : )1(1000)1( 11 PKWPPf )1(10001 PH )/( sJ冷 卻 散 去 的 熱 量 :)( 012 ttAH W 環(huán) 境 溫 度 t0=20箱 內(nèi) 工 作 溫 度散 熱 面 積 , 可 由 13.27式 估 算表 面 傳 熱 系 數(shù) , )/( 2
16、cmW 則 : 21 HH CtAPt W 80)1(1000 011 熱 平 衡 計 算 油 溫 比 t1高 15 左 右 , 蝸 桿 上 置 : 飛 濺 冷 卻 作 用 差若 t1太 高 , 可 采 取 如 下 措 施 :2、 蝸 桿 軸 端 裝 風(fēng) 扇1、 加 散 熱 片3、 外 冷 卻 壓 力 噴 油 潤 滑4、 油 池 內(nèi) 安 裝 蛇 形 冷 卻 水 管 習(xí)題: 蝸輪蝸桿傳動一、選擇題1、當(dāng)兩軸線 時,可采用蝸桿傳動。(1)平行;(2)相交;(3)垂直交錯;2、在蝸桿傳動中,通常 為主動件。(1)蝸桿;(2)蝸輪;(3)蝸桿或蝸輪都可以;3 1 3、在蝸桿傳動中,當(dāng)需要自鎖時,應(yīng)使蝸
17、桿導(dǎo)程角 當(dāng)量摩擦角。(1)小于;(2)大于;(3)等于;4、起吊重物用的手動蝸桿傳動裝置,應(yīng)用 蝸桿。(1)單頭、小導(dǎo)程角;(2)單頭、大導(dǎo)程角;(3)多頭、小導(dǎo)程角;(4)多頭、大導(dǎo)程角;5、為了減少蝸輪滾刀型號,有利于刀具標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)定 為標(biāo)準(zhǔn)值。(1)蝸輪齒數(shù);(2)蝸輪分度圓直徑;(3)蝸桿頭數(shù);(4)蝸桿分度圓直徑; 6、為了湊中心距或改變傳動比,可采用變位蝸桿傳動,這時 。(1)僅對蝸桿進(jìn)行變位;(2)僅對蝸輪進(jìn)行變位;(3)同時對蝸桿、蝸輪進(jìn)行變位; 11 4 2 7、蝸桿傳動的失效形式與齒輪傳動相類似,其中 最易發(fā)生。(1)點蝕與磨損;(2)膠合與磨損;(3)輪齒折斷與塑性變形
18、;8、蝸桿傳動中,輪齒承載能力的計算主要針對 來進(jìn)行的。(1)蝸桿齒面接觸強度和蝸輪齒根抗彎強度;(2)蝸輪齒面接觸強度和蝸桿齒根抗彎強度;(3)蝸桿齒面接觸強度和齒根抗彎強度;(4)蝸輪齒面接觸強度和齒根抗彎強度;9、對閉式蝸桿傳動進(jìn)行熱平衡計算,其主要目的是為了 。(1)防止?jié)櫥褪軣崤蛎浐笸庖?,造成環(huán)境污染;(2)防止?jié)櫥蜏囟冗^高而使?jié)櫥瑮l件惡化;(3)防止蝸輪材料在高溫下力學(xué)性能下降;(4)防止蝸桿蝸輪發(fā)生熱變形后,正確嚙合受到破壞;10、與齒輪傳動相比, 不能作為蝸桿傳動的優(yōu)點。 (1)傳動平穩(wěn),噪聲?。唬?)傳動比可以很大;(3)可以自鎖;(4)傳動效率高; 24 24 二、試分析如圖所示蝸桿傳動中各軸的回轉(zhuǎn)方向、蝸輪輪齒的螺旋線方向及蝸桿、蝸輪所受各力的作用位置及方向。右旋蝸桿(主動)2 341 右旋蝸桿(主動)Ft1 Fr4Fa2 Ft3Ft2 Ft4Fa1 Fa4Fa3Fr1Fr2 Fr3