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1、機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.1蝸桿傳動的組成和特點5.2蝸桿傳動的主要參數(shù)5.3蝸桿傳動的失效形式及材料選擇5.4蝸桿傳動的效率與熱平衡計算第五章蝸桿傳動機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)1、蝸桿傳動的組成蝸桿傳動用來傳遞空間兩交錯軸之間的運動和動力,一般兩軸交角為90°。蝸桿傳動由蝸桿與蝸輪組成。一般蝸桿主動、蝸輪從動,具有自鎖性,作減速運動。蝸桿傳動廣泛應(yīng)用與各種機械和儀器設(shè)備之中。5.1蝸桿傳動的組成和特點機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)◆蝸桿和蝸輪:分左旋和右旋——用右手定則判斷?!粑仐U和蝸輪轉(zhuǎn)向關(guān)系:左旋伸左手,右旋伸右手,半握拳,四指順著蝸桿回轉(zhuǎn)方向,與大拇指指向相反方向即為蝸輪上節(jié)點速度方向——左右手定則。機械技術(shù)
2、應(yīng)用基礎(chǔ)2、蝸桿傳動的特點(1)傳動平穩(wěn)傳動連續(xù),傳動平穩(wěn),噪聲小。(2)傳動比大傳動比i=5~80。分度傳動時i可達1000,與齒輪傳動相比則結(jié)構(gòu)緊湊。(3)具有自鎖性即蝸桿能帶動蝸輪旋轉(zhuǎn),而蝸輪不能帶動蝸桿。(4)傳動效率低齒面間相對滑動速度大,一般只有0.7~0.8。具有自鎖功能的蝸桿機構(gòu),效率則一般不大于0.5。(5)制造成本高蝸輪齒圈常用貴重的銅合金制造,成本較高。機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)蝸桿傳動的應(yīng)用機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)規(guī)定通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間平面。5.2蝸桿傳動的主要參數(shù)機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)1.模數(shù)和壓力角在中間平面平面內(nèi),蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。
3、中間平面內(nèi)的參數(shù)均是標(biāo)準(zhǔn)值。蝸桿軸向模數(shù)mx1和軸向壓力角?x1;蝸輪端面模數(shù)mt2和端面壓力角?t22.蝸桿頭數(shù)z1,蝸輪齒數(shù)z2蝸桿頭數(shù)z1一般取1、2、4。頭數(shù)z1增大,可以提高傳動效率,但加工制造難度增加。3.傳動比蝸輪齒數(shù)與蝸桿頭數(shù)的比值。機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)4.蝸桿導(dǎo)程角γ導(dǎo)程角小時傳動效率低,但可實現(xiàn)自鎖;導(dǎo)程角大時傳動效率高,但蝸桿加工難度大。一般導(dǎo)程角γ=3.5°~27°.機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.蝸桿分度圓直徑d1和蝸桿直徑系數(shù)q加工蝸輪時,用的是與蝸桿具有相同尺寸的滾刀,滾刀直徑:因此,即使加工同一模數(shù)的蝸輪,也需配備很多直徑的滾刀,這很不經(jīng)濟。為限制滾刀的數(shù)量,把z1/ta
4、nγ規(guī)定成標(biāo)準(zhǔn)值,并把這個比值稱為蝸桿直徑系數(shù),用q表示。模數(shù)一定時,q值增大則蝸桿的直徑d1=m.q增大、剛度提高。因此,為保證蝸桿有足夠的剛度,小模數(shù)蝸桿的q值一般較大。機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)5.3蝸桿傳動的失效形式及材料選擇一、蝸桿傳動的失效形式和設(shè)計準(zhǔn)則1、失效形式由于材料和結(jié)構(gòu)的原因,蝸桿螺旋部分的強度總是高于蝸輪輪齒的強度,所以失效常發(fā)生在蝸輪輪齒上。蝸輪傳動其主要失效形式是蝸輪齒面的膠合、點蝕和磨損。2、設(shè)計準(zhǔn)則對于閉式蝸桿傳動,通常按接觸疲勞強度設(shè)計,再進行蝸桿傳動熱平衡計算。如果是沖擊載荷,還要校核齒輪的彎曲疲勞強度。機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)2、蝸桿、蝸輪的材料選擇有足夠的強度和良好
5、的減摩、耐磨和抗膠合的能力。實踐表明,較理想的蝸桿副材料是:青銅蝸輪齒圈匹配淬硬磨削的鋼制蝸桿。(1)蝸桿材料一般蝸桿:45鋼、40Cr等,經(jīng)表面淬火或調(diào)質(zhì)處理。高速重載:20Cr、20CrMnTi等,經(jīng)滲碳淬火和磨削。(2)蝸輪材料錫青銅:ZCuSnl0Pl等,性能最好,但價格較高,常用于vs≥3m/s的重要傳動;鋁鐵青銅:ZCuAl10Fe3,價格便宜,但性能不如錫青銅一般用于vs≤6m/s的傳動;灰鑄鐵:HT200等,用于vs≤2m/s的不重要場合。機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)由于蝸桿傳動相對滑動速度大,發(fā)熱量大,若不及時散熱,則會導(dǎo)致潤滑不良而使輪齒磨損加劇,甚至產(chǎn)生膠合,因此,對閉式蝸桿傳
6、動應(yīng)進行熱平衡計算。蝸桿傳動轉(zhuǎn)化為熱能所消耗的功率Ps為:Ps=1000(1-η)P1WP1——蝸桿的輸入功率,KW;η——蝸桿傳動的效率.5.4蝸桿傳動的效率與熱平衡計算機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)經(jīng)箱體散發(fā)熱量的相當(dāng)功率Pc為:Pc=ks.A(t1-t0)ks——散熱系數(shù),一般取10~17,通風(fēng)良好取大值;A——箱體散熱面積,m2;t1——潤滑油的工作溫度,通常允許油溫[t1]=60~70℃,最高不超過80℃。t0——周圍空氣溫度,常溫情況下可取20℃。機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)達到平衡時,Ps=Pc,因此可得到熱平衡時潤滑油的工作溫度t1的計算公式:◆散熱措施如果潤滑油的工作溫度超過許用值,則可采用下述
7、冷卻措施:(1)增加散熱面積。合理設(shè)計箱體結(jié)構(gòu),在箱體上鑄出或焊上散熱片。(2)提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。在蝸桿軸上裝置風(fēng)扇,或在箱體池內(nèi)裝設(shè)蛇形冷卻水管,或用循環(huán)油冷卻機械技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)蝸桿傳動的散熱方法