蜗杆传动PPT演示课件(PPT 31页).pptx

1、蜗杆传动蜗杆传动第1页，共31页。第第7 7章蜗杆传动章蜗杆传动 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，通常两轴交错角交错轴间的回转运动和动力，通常两轴交错角为为9090 。第2页，共31页。7.1 蜗杆传动的类型和特点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蜗杆传动的材料和结构7.4 蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算7.5 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡蜗杆传动的效率、润滑及热平衡7.6 蜗杆传动的安装与维护蜗杆传动的安

2、装与维护 第3页，共31页。一、一、蜗杆与蜗轮的材料蜗杆与蜗轮的材料1.1.为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。（铜合金、铝合金）。2.2.高速重载的蜗杆常用高速重载的蜗杆常用15Cr15Cr、20Cr20Cr渗碳淬火，或渗碳淬火，或4545钢、钢、40Cr40Cr淬火。淬火。3.3.低速中轻载的蜗杆可用低速中轻载的蜗杆可用4545钢调质。钢调质。4.4.蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。等。7.3蜗杆与蜗轮的材料和结构蜗杆与蜗轮的材料和结构 第4页，共31页。由于蜗杆

3、传动的特点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轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。蜗杆蜗杆的常用材料为的常用材料为碳钢和合金钢碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或渗碳淬火，或45钢、钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削精度要求高的蜗杆需经磨削。适用于齿面滑动速度适用于齿面滑动

4、速度 较高的传动。较高的传动。铸锡青铜：铸锡青铜：铸铝青铜：铸铝青铜：灰铸铁：灰铸铁：蜗轮蜗轮常用材料有常用材料有：vs 8 m/s 的场合的场合。（抗胶合能力差抗胶合能力差）vs 2 m/s 的场合，且要进行时效处的场合，且要进行时效处理，防止变形。理，防止变形。（抗胶合能力强，抗点蚀能力差抗胶合能力强，抗点蚀能力差）第5页，共31页。二、二、蜗杆、涡轮的结构蜗杆、涡轮的结构1.1.蜗杆的结构蜗杆的结构蜗杆常和轴做成一个整体。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。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，也可用铣制加有退刀槽，螺旋部分可

5、用车制，也可用铣制加 工，但该结构的刚度较前一种差。工，但该结构的刚度较前一种差。第6页，共31页。蜗杆、蜗轮的结构蜗杆、蜗轮的结构第7页，共31页。2.蜗轮的结构蜗轮的结构第8页，共31页。第9页，共31页。齿圈式齿圈式整体式整体式蜗轮的结构蜗轮的结构第10页，共31页。镶铸式镶铸式螺栓连接式螺栓连接式第11页，共31页。7.4 蜗杆传动的强度计算蜗杆传动的强度计算 一、一、蜗杆传动的受力分析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法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷的情况下，可分解出径向载荷Fr、圆周载荷、

6、圆周载荷Ft、轴向载荷轴向载荷Fa。a211t12FdTFt2a1FFr2r1FFtan2r2tFF2222dTFt第12页，共31页。Ft2Ft1Fx2Fx1Fr1Fr2T2n2n1T1第13页，共31页。力的大小力的大小 21112atFdTF12222atFdTFtgFFFtrr221圆周力圆周力 轴向力轴向力 径向力径向力 蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析第14页，共31页。蜗杆传动受力方向判断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

7、、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。第15页，共31页。蜗杆传动受力方向判断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。方向。径向力径向力 =径向力径向力第16页，共31页。蜗杆传动受力方向判断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，以及蜗轮的旋转蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗

8、轮的旋转方向。方向。径向力径向力 =径向力径向力周向力周向力 =轴向力轴向力第17页，共31页。蜗杆传动受力方向判断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。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 =径向力径向力周向力周向力 =轴向力轴向力周向力周向力 =轴向力轴向力第18页，共31页。蜗杆传动受力方向判断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、蜗轮所蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗

9、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。受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。从动轮转向从动轮转向径向力径向力 =径向力径向力周向力周向力 =轴向力轴向力周向力周向力 =轴向力轴向力第19页，共31页。Ft主反从同主反从同 Fr指向各自的指向各自的轴线轴线 Fa1蜗杆左右手螺旋定则蜗杆左右手螺旋定则 轴向力轴向力 径向力径向力圆周力圆周力 蜗轮转向的判别蜗轮转向的判别：Fa1的反向即为蜗轮的角速度的反向即为蜗轮的角速度w2方向方向第20页，共31页。例例1 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：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗杆和

10、蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。n112n221n2Ft2Fa1Ft1Fa2n112Ft1Fa2n2Ft2Fa1n1Ft2Fa1Ft1Fa2径向力径向力Fr 的方向：略的方向：略第21页，共31页。传动系统如图，已知轮传动系统如图，已知轮4为输出轮，转向如图，试：为输出轮，转向如图，试：1、合理确定蜗杆、蜗轮的旋向；、合理确定蜗杆、蜗轮的旋向；2、标出各轮受力方向。、标出各轮受力方向。1234n4n3n2Fa3Fa2Ft1Fa1Ft2Ft3Ft4例例Fa4n1径向力径向力Fr 的方向：略的方向：略第22页，共31页。图示为一起重装置，欲

11、使重物上升，试在图上画出：图示为一起重装置，欲使重物上升，试在图上画出：n2n3Fa2Fa3Ft3Ft2Ft3Fa4n3n2n1Fa2Fa1Fa3Ft4Ft2Ft1433221电机例例1、电机转向、电机转向n1；2、斜齿轮、斜齿轮2的旋向；的旋向；3、啮合点受力方向。、啮合点受力方向。n4径向力径向力Fr 的方向：略的方向：略第23页，共31页。7.5蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 一、蜗杆传动的效率一、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

12、动箱体内润滑油的油阻啮合摩擦损耗，轴承中摩擦损耗以及搅动箱体内润滑油的油阻损耗。其总效率为损耗。其总效率为 =123 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。效率公式求出。第24页，共31页。式中：式中：为蜗杆导程角；为蜗杆导程角；为当量摩擦角，为当量摩擦角，=arctgf。当量摩擦系。当量摩擦系数数 f主要与蜗杆副材料、表面状况以及滑动速度等有关。主要与蜗杆副材料、表面状况以及滑动速度等有关。因此考虑因此考虑 23后，蜗杆传动的总效率为后，蜗杆传动的总效率为）（）（1012)(tgtg97.095.

13、011tandmz因为所以所以 z1估计蜗杆传动的总效率时，可取下列数值：估计蜗杆传动的总效率时，可取下列数值：闭式传动闭式传动 z1=1 2 4 =0.700.75 0.750.82 0.870.92开式传动开式传动 z1=1、2 =0.600.70 第25页，共31页。二、蜗杆传动的润滑二、蜗杆传动的润滑目的目的：减摩、散热。：减摩、散热。润滑油的粘度和给油方法可参照表润滑油的粘度和给油方法可参照表7-10选取。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。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；蜗杆下置时，浸油深度应为蜗杆的一个齿高

14、；蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的 1/61/3。给油方法：给油方法：油池润滑：油池润滑：喷油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。带油润滑。第26页，共31页。润滑方式的选择：润滑方式的选择：当当v vs s 510 m/s 510 m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下时，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。置式蜗杆不宜浸油过深。当

15、当v vs s 1015 m/s 1015 m/s时，采用压力喷油润滑。时，采用压力喷油润滑。当当v v1 1 4 m/s 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。时，采用蜗杆在上的结构。第27页，共31页。三、蜗杆传动的热平衡计算三、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。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

16、散发的热量。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()和周围和周围空气温度空气温度 t0()之差不超过允许值之差不超过允许值式中：式中：t温度差，温度差，t=t-t0;)1112()1(10001tAPtt第28页，共31页。P1蜗杆传递功率，单位为蜗杆传递功率，单位为 kW;t表面散热系数，根据箱体周围通风条件，一般取表面散热系数，根据箱体周围通风条件，一般取 t=1017W/(m2)；A散热面积，单位为散热面积，单位为 m2，指箱体外壁与空气接触而内壁，指箱体外壁与空气接

17、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；计算；t温差允许值，一般为温差允许值，一般为 6070。并应使油温。并应使油温 t(=t0+t)小于小于 90。如果超过温差允许值，可采用下述冷却措施：如果超过温差允许值，可采用下述冷却措施：增加散热面积增加散热面积 合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片。合理设计箱体结构，铸出或焊上散热片。第29页，共31页。提高表面散热系数提高表面散热系数 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。循环油冷却。油泵油泵冷冷却却器器冷冷却却水水第30页，共31页。蜗杆传动的散热方式：蜗杆传动的散热方式：1.增加散热面积（加散热片）；增加散热面积（加散热片）；2.安装风扇；安装风扇；3.冷却水管；冷却水管；4.压力喷油润滑。压力喷油润滑。第31页，共31页。