蜗轮蜗杆传动设计.doc

7蜗杆传动7.1蜗杆传动的特点、应用和类型7.1.1蜗杆传动的特点和应用组成：蜗杆、蜗轮（一般蜗杆为积极件，蜗轮为从动件）作用：传递空间交错的两轴之间的运动和动力。通常Σ=90°应用：用在机床、汽车、仪器、起重运送机械、冶金机械以及其他机械制造工业中。最大传递功率为750Kw，通常用在50Kw以下。特点:1）、传动比大。单级时i=5~80，一般为i=15~50，分度传动时i可达成1000，结构紧凑。2）、传动平稳、噪声小。3）、自锁性，当蜗杆导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，可实现自锁。4）、蜗杆传动效率较低，其齿面间相对滑动速度大，齿面磨损严重。5）、蜗轮的造价较高。为减少摩擦，减小磨损，提高齿面抗胶合能力，蜗轮常用贵重的铜合金制造。7.1.2蜗杆传动的类型按照蜗杆的形状不同分为：圆柱蜗杆传动(a)、环面蜗杆传动(b)、锥面蜗杆传动(c)。（a）圆柱蜗杆传动（b）环面蜗杆传动（c）锥面蜗杆传动图7-1蜗杆传动的类型1、圆柱蜗杆传动蜗杆有左、右旋之分。螺杆的常用齿数（头数）z1=1~4，头数越多，传动效率越高。蜗杆加工由于安装位置不同，产生的螺旋面在相对剖面内的齿廓曲线形状不同。1）、阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）如图所示，阿基米德蜗杆是齿面为阿基米德螺旋面的圆柱蜗杆。通常是在车床上用刃角α0=20°的车刀车制而成，切削刃平面通过蜗杆曲线，端面齿廓为阿基米德螺旋线。其齿面为阿基米德螺旋面。优、缺陷：蜗杆车制简朴，精度和表面质量不高，传动精度和传动效率低。头数不宜过多。应用：头数较少，载荷较小，低速或不太重要的场合。图7-2阿基米德蜗杆(2）、法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）如图所示，法向直廓蜗杆加工时，常将车刀的切削刃置于齿槽中线（或齿厚中线）处螺旋线的法向剖面内，端面齿廓为延伸渐开线。优、缺陷：常用端铣刀或小直径盘铣刀切制，加工简便，利于加工多头蜗杆，可以用砂轮磨齿，加工精度和表面质量较高。应用：用于机场的多头精密蜗杆传动。3）、渐开线蜗杆（ZI蜗杆）如图所示，渐开线蜗杆是齿面为渐开线螺旋面的圆柱蜗杆。用车刀加工时，刀具切削刃平面与基圆相切，端面齿廓为渐开线。优、缺陷：可以用单面砂轮磨齿，制造精度、表面质量、传动精度及传动效率较高。应用：用于成批生产和大功率、高速、精密传动，故最常用。2、环面蜗杆传动特点：（1）、齿轮表面有较好的油膜形成条件，抗胶合的承载能力和效率都较高；（2）、同时接触的齿数较多，承载能力为圆柱蜗杆传动的1.5~4倍；（3）、制造和安装较复杂，对精度规定高；（4）、需要考虑冷却的方式。3、锥面蜗杆传动特点：（1）、啮合齿数多，重合度大，传动平稳，承载能力强；（2）、蜗轮用淬火钢制造，节约有色金属。图7-6锥面蜗杆图7-7蜗轮蜗杆的重要参数7.2蜗杆传动的重要参数和几何尺寸垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相称于渐开线齿条与齿轮的啮合。在蜗杆传动的设计计算中，均以中间平面上的基本参数和几何尺寸为基准。7.2.1重要参数1、模数m和压力角a蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴向模数mx1、压力角αx1应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即mx1=mt2=mαx1=αt2=α=20°β=γβ：为蜗轮的螺旋角，γ：螺杆的导程角。表7-1圆柱蜗杆的基本尺寸和参数2、螺杆导程角γpx1：为蜗杆轴向齿距，px1=πm（mm）；γ为导程角（°）。导程角越大，传动效率越高，γ=3.5°~55°。传动效率高时，常取γ=15°~30°，采用多头蜗杆。若规定传动时反向自锁时，取γ≤3°40′。3、蜗杆分度圆直径d1由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。导程角γ大，其传动效率高，但会使蜗杆的强度、刚度减少。在蜗杆刚度允许的情况下，设计蜗杆传动时，规定传动效率高时，d1可以选小值，当规定强度和刚度大时，d1选大值。4、蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低，可以实现自锁；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。蜗轮齿数重要取决于传动比，即z2=iz1。z2不宜太小（如z2＜28)，否则将使传动平稳性变差。z2也不宜太大，否则在模数一定期，蜗轮尺寸越大，刚度越小，影响传动的啮合精度，所以蜗轮齿数不大于100，常取32~80。z1、z2之间最佳互质，利于磨损均匀。传动比i：（7.1）传动比i的公称值有：5，7.5，10*，12.5，15，20*，25，30，40*，50，60，70，80*。带*的为基本传动比，优先选用。5、中心距：（7.2）为便于大批生产，减少箱体类型，有助于标准化、系列化，国标中对一般圆柱蜗杆减速