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1、第九章 蝸桿傳動(dòng),9.1 概述,蝸桿傳動(dòng)圖,一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用,1、特點(diǎn)：,單級(jí)傳動(dòng)比大; 結(jié)構(gòu)緊湊; 傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音; 可自鎖; 傳動(dòng)效率低; 成本高。,2、應(yīng)用：,機(jī)床：數(shù)控工作臺(tái)、分度 汽車：轉(zhuǎn)向器 冶金：材料運(yùn)輸 礦山：開(kāi)采設(shè)備 起重運(yùn)輸：提升設(shè)備、電梯、自動(dòng)扶梯,二、蝸桿傳動(dòng)的類型 1、按蝸桿形狀分,環(huán)面蝸桿傳動(dòng),錐蝸桿傳動(dòng),圓柱蝸桿傳動(dòng),2、根據(jù)齒面形狀不同分為：,普通蝸桿傳動(dòng) 圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng),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。,9.2 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算,中間平
2、面上的參數(shù)作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),一、普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇,1 、蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件及模數(shù)m和壓力角,旋向相同,2 、蝸桿分度圓直徑d1和導(dǎo)程角,為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目并便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，因此對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑d1（表9-1）,導(dǎo)程角：,普通蝸桿傳動(dòng)的m與d1搭配值 （表9-1）,3 、傳動(dòng)比i、蝸桿頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2,蝸桿頭數(shù)Z1通常取為：1，2，3，4，或6,Z2=iZ1，一般取Z2=2880,4 、傳動(dòng)中心距a和變位系數(shù)x2,標(biāo)準(zhǔn)中心距,變位蝸桿傳動(dòng)（只對(duì)蝸輪變位）,（1） 變位前后，蝸輪的齒數(shù)不變: Z2= Z2 而傳動(dòng)中心距改變: aa,一般取
3、x 1,按變位后的尺寸加工、安裝,（2）變位前后，傳動(dòng)中心距不變 a=a 蝸輪的齒數(shù)變化: Z2 Z2,一般取 x 1,5 相對(duì)滑動(dòng)速度S,m/s,式中： d1--蝸桿分度圓直徑，mm n1--蝸桿的轉(zhuǎn)速，r/min --蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角, 度,二、蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算,9.3 蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和材料選擇,一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,失效形式：主要是齒面膠合、點(diǎn)蝕和磨損，而且失效通常發(fā)生在蝸輪輪齒上。,設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：通常按齒面（蝸輪）接觸疲勞強(qiáng)度條件計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的承載能力。 在選擇許用應(yīng)力時(shí)，要適當(dāng)考慮膠合和磨損失效因素的影響。 對(duì)閉式傳動(dòng)要進(jìn)行熱平衡計(jì)算，必要時(shí)對(duì)蝸桿強(qiáng)度
4、和剛度進(jìn)行計(jì)算。,二、蝸桿和蝸輪的常用材料,對(duì)蝸桿和蝸輪材料的要求：不僅要求具有足夠的強(qiáng)度，更重要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(dòng)的承載能力計(jì)算,一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析和計(jì)算載荷,1 受力分析,而法向力,取,，,則有,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(dòng)效率，i 傳動(dòng)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(dǎo)程角，度,力的方向： 確定圓周力Ft及徑向力Fr的方向的方法
5、同外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)，而軸向力Fa的方向則可根據(jù)相應(yīng)的圓周力Ft的方向來(lái)判定，即Fa1與 Ft2方向相反， Ft1與 Fa2的方向相反。 也可按照主動(dòng)件左右手定則來(lái)判斷。,力的方向判斷例題,2 蝸桿傳動(dòng)的計(jì)算載荷,計(jì)算載荷=K*名義載荷,式中KA工作情況系數(shù) K動(dòng)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(qiáng)度計(jì)算,校核公式為：,設(shè)計(jì)公式為：,MPa,mm3,ZE彈性系數(shù)，對(duì)于青銅或 鑄鐵蝸輪與鋼制蝸桿 配對(duì)時(shí)，取,蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力，MPa,式中：,式中：,應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=107時(shí)，蝸輪材料的基本許用接觸應(yīng)力，MPa,壽命系數(shù),9.5 蝸桿傳動(dòng)的效率、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算,
6、一、蝸桿傳動(dòng)的效率,式中：1嚙合效率,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(dòng)的總效率,二、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑,潤(rùn)滑的目的：防止膠合和磨損、提高效率,開(kāi)式：定期涂潤(rùn)滑脂,閉式：浸油或噴油,三、蝸桿傳動(dòng)的熱平衡計(jì)算,單位時(shí)間內(nèi)由摩擦損耗的功率產(chǎn)生的熱量為,W,式中：P1蝸桿傳動(dòng)的功率，KW 蝸桿傳動(dòng)的總效率,單位時(shí)間由箱體外壁散發(fā)到空氣中的熱量為,W,式中 Ks散熱系數(shù) A散熱面積 t達(dá)到平衡時(shí)，箱體內(nèi)的 油溫，t在800以內(nèi) t0周圍空氣溫度， t0=200,根據(jù)熱平衡條件H1=H2可求得既定工作條件下的油溫,在既定工作條件下，保持正常油溫所需要的散熱面積,一般應(yīng)使t在80以下,若t80或有效的散熱面積不足時(shí),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(jì)箱體結(jié)構(gòu),鑄出或焊上散熱片,以增大散熱面積,2 、在蝸輪軸上裝置風(fēng)扇,進(jìn)行人工通風(fēng),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(rùn)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(dòng)、蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用,圓柱齒輪減速器,
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