7蜗杆传动2

1机械基础部分蜗杆传动2机械基础部分第7章蜗杆传动蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。一般蜗杆为主动件，用于传递交错轴间的回转运动和动力，通常两轴交错角∑为90˚。3机械基础部分§7.1蜗杆传动的类型和特点§7.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算§7.3蜗杆传动的材料和结构§7.4蜗杆传动的强度计算§7.5蜗杆传动的效率、润滑及热平衡§7.6蜗杆传动的安装与维护4机械基础部分一、蜗杆与蜗轮的材料1.为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。2.高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。3.低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。4.蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。7.3蜗杆与蜗轮的材料和结构5机械基础部分由于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料不仅要求有足够的强度，更重要的是具有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此常采用青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。适用于齿面滑动速度较高的传动。铸锡青铜：铸铝青铜：灰铸铁：蜗轮常用材料有：vs≤8m/s的场合。（抗胶合能力差）vs≤2m/s的场合，且要进行时效处理，防止变形。（抗胶合能力强，抗点蚀能力差）6机械基础部分二、蜗杆、涡轮的结构1.蜗杆的结构蜗杆常和轴做成一个整体。★无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。★有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。7机械基础部分蜗杆、蜗轮的结构8机械基础部分2.蜗轮的结构9机械基础部分10机械基础部分齿圈式整体式蜗轮的结构11机械基础部分镶铸式螺栓连接式12机械基础部分7.4蜗杆传动的强度计算一、蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、圆周载荷Ft、轴向载荷Fa。a211t12FdTFt2a1FFr2r1FFtan2r2tFF2222dTFt13机械基础部分Ft2Ft1Fx2Fx1Fr1Fr2T2n2n1T114机械基础部分力的大小21112atFdTF12222atFdTFtgFFFtrr221圆周力轴向力径向力蜗杆传动的受力分析15机械基础部分蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。16机械基础部分2rF1rF蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。径向力=径向力1rF2rF17机械基础部分2rF1rF1tF2aF蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。径向力=径向力1rF2rF周向力=轴向力1tF2aF18机械基础部分2rF1rF1tF2aF1aF2tF蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。径向力=径向力1rF2rF周向力=轴向力1tF2aF周向力=轴向力2tF1aF19机械基础部分2rF1rF1tF2aF1aF2tF蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。从动轮转向2n径向力=径向力1rF2rF周向力=轴向力1tF2aF周向力=轴向力2tF1aF2n20机械基础部分Ft——主反从同Fr——指向各自的轴线Fa1——蜗杆左右手螺旋定则轴向力径向力圆周力蜗轮转向的判别：Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向21机械基础部分例1：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。n112n221n2Ft2Fa1Ft1Fa2n112Ft1Fa2n2Ft2Fa1n1Ft2Fa1Ft1Fa2径向力Fr的方向：略24机械基础部分7.5蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算•一、蜗杆传动的效率与齿轮传动类似，闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分：轮齿啮合摩擦损耗，轴承中摩擦损耗以及搅动箱体内润滑油的油阻损耗。其总效率为η=η1η2η3其中最主要的是啮合效率，当蜗杆主动时，啮合效率可按螺旋传动的效率公式求出。25机械基础部分式中：γ为蜗杆导程角；ρ′为当量摩擦角，ρ′=arctgf′。当量摩擦系数f′主要与蜗杆副材料、表面状况以及滑动速度等有关。因此考虑η2η3后，蜗杆传动的总效率为）（）（1012)(tgtg97.0~95.011tandmz　因为所以z1↑→γ↑→η↑估计蜗杆传动的总效率时，可取下列数值：闭式传动z1=124η=0.70~0.750.75~0.820.87~0.92开式传动z1=1、2η=0.60~0.7026机械基础部分二、蜗杆传动的润滑目的：减摩、散热。润滑油的粘度和给油方法可参照表7-10选取。一般根据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法。蜗杆下置时，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的1/6～1/3。给油方法：油池润滑：喷油润滑为减小搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。蜗杆线速度v24m/s时，常将蜗杆置于蜗轮之上，形成上置式传动，由蜗轮带油润滑。27机械基础部分润滑方式的选择：当vs≤5~10m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。当vs10~15m/s时，采用压力喷油润滑。当v14m/s时，采用蜗杆在上的结构。28机械基础部分三、蜗杆传动的热平衡计算由于蜗杆传动效率低、发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温升高、润滑失效，导致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。热平衡：在单位时间内，摩擦产生的热量等与散发的热量。在闭式传动中，热量系通过箱壳散逸，且要求箱体内的油温t(℃)和周围空气温度t0(℃)之差不超过允许值式中：△t——温度差，△t=t-t0;)1112()1(10001tAPtt29机械基础部分P1——蜗杆传递功率，单位为kW;αt——表面散热系数，根据箱体周围通风条件，一般取αt=10~17W/(m2·℃)；A——散热面积，单位为m2，指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积，对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算；[△t]——温差允许值，一般为60~70℃。并应使油温t(=t0+△t)小于90℃。如果超过温差允许值，可采用下述冷却措施：⑴增加散热面积合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片。30机械基础部分⑵提高表面散热系数在蜗杆轴上装置风扇或在箱体油池内装设蛇形冷却水管或用循环油冷却。油泵冷却器冷却水31机械基础部分蜗杆传动的散热方式：1.增加散热面积（加散热片）；2.安装风扇；3.冷却水管；4.压力喷油润滑。