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机械传动知识——蜗杆传动

   日期:2019-12-07


机器传动知识——蜗杆传动


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蜗杆传动



蜗杆的组成:蜗杆传动机主要是由涡轮和蜗杆组成。用来传递两相错并垂直轴间的运动




蜗杆传动的特点



优点:


        ✦ 单级传动比大,一般i=10~100。在传递动力的分度机构中,最大可达1500以上

✦ 同啮合为线接触,可承受较大的动力。

结构紧凑、传动平稳、无噪声。

✦ 当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时,具反行程自锁性,即只能以蜗杆带动蜗轮,不能蜗轮带动蜗杆。





缺点:

 

 同两轴垂直,两轮节点线速度垂直,故相对滑动速度很大,易发热和磨损。

 效率低,一般效率在0.7~0.8;具有自锁性的蜗杆蜗轮效率更低,一般小于0.5




蜗杆传动的类型



按蜗杆的形状不同,蜗杆可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动以及锥形蜗杆传动。其中圆柱蜗杆传动应用最广。



普通圆柱蜗杆多用直母线刀刃的车刀在车床上切制,随刀具安装位置和所用刀具的变化,可获得在垂直轴线的横截面上具有不同齿廓的4种蜗杆:渐开线蜗杆(ZI型)、阿基米德蜗杆(ZA型)、法向直廓蜗杆(ZN)、锥面包络圆柱蜗杆(ZK)。


渐开线蜗杆(ZI型)——刀刃平面与蜗杆基圆柱相切,端面齿为渐开线,适于较高速度和较大的功率



    渐开蜗杆



阿基米德蜗杆(ZA型)——垂直于轴线平面的齿廓为阿基米德螺线,过轴线的平面内齿廓为直线,加工简单,精度较低。(轴向直廓蜗杆)。




法向直廓蜗杆(ZN——可用经修正的砂轮磨齿,加工较简单,常用来作多头蜗杆,传动效率可达0.9


法向直廓蜗杆



锥面包络圆柱蜗杆(ZK——这是一种非线性螺旋曲面蜗杆。它不能在车床上加工,只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。这种蜗杆便于磨削,蜗杆的精度较高,应用日渐广泛。






蜗杆的选择



蜗杆头数z1=1~4;蜗轮齿数z2=27~80


单头:i大,易自锁(一般螺旋角小于3.5度就会自锁),效率低,精度高。

多头:效率高,但加工困难,精度降低。


传动比:i=n1/n2=z2/z1=u



蜗杆蜗轮正确啮合条件为:


中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角为别相等。即蜗杆的轴面模数和压力角为别等于蜗轮的端面模数和压力角,且等于标准值,蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角大小相等,旋向相同

模数为标准参数,蜗杆和蜗轮压力角的标准值α=20度


啮合条件


蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q


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(GB/T10088)


第一系列:4、4.5、5、5.6、6.3、7.1、8、9、10、11.2、12.5、14、16、18、20、22.4、25、28、31.5、35.5、40、45、56、63、71


第二系列:6、7.5、8.5、15、30、38、53、60



蜗杆的分类


1.按螺旋线方向分







2.按蜗杆头数分


蜗杆头数


蜗轮、蜗杆转向的判定

 

手向判定法则:

四指握住蜗杆转向,则蜗轮转向与拇指向相反!


转向判定



失效形式


失效形式



在一般情况下,失效形式总是发生在强度较低的蜗轮上。由于蜗杆传动齿面间的相对滑动速度大,当润滑条件得不到保证时,传动效率低,发热量大,容易发生胶合、点浊和磨损。

 

因此蜗杆的常用材料碳钢或合金钢需经热处理以获得足够的硬度。蜗轮则采用耐磨、抗胶合的锡青铜铸铁

 

 

蜗杆传动的润滑


润滑的目的:减摩与散热


润滑油

 

润滑油必须具有较高的粘度和足够的极压性。

润滑油的种类需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。


润滑油粘度及润滑方式

 

一般根据相对润滑速度及载荷类型进行选择。给油方法包括:油脂润滑、油池润滑、喷油润滑等,当Vs>10m/s时采用喷油润滑,喷油嘴要对准蜗杆啮入端,而且要控制一定的油压。



蜗杆传动的安装方式


当采用浸油润滑时,蜗杆尽量下置;当蜗杆的速度大于4~5m/s时,为避免蜗杆的搅油损失过大,采用蜗杆上置的形式;


安装方式


下置蜗杆传动,浸油深度应为蜗杆的一个齿高

蜗杆上置时,浸油深度为蜗轮外径的1/3





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