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1、渦輪蝸桿受力分析習題課,蝸桿傳動減速機,其承載能力大,傳動效率高,結構緊湊、合理。這種減速機可以廣泛地應用于各種傳動機械中的減速傳動,如冶金、礦產(chǎn)、起重、化工、建筑、橡塑、船舶等行業(yè)以及其它機械設備上。,圓柱蝸桿傳動的受力分析,分析蝸桿傳動作用力時,可先根據(jù)蝸桿的螺旋線旋向和蝸桿旋轉方向,按照下面方法確定蝸輪的旋轉方向。例如圖所示為蝸桿下置的傳動,當蝸桿轉動方向為箭頭朝上時,蝸輪為逆時針方向旋轉。,水平蝸桿 環(huán)面蝸桿,渦輪蝸桿方向判斷,右旋蝸桿可按如下方法進行判斷: 具體判斷時,可把蝸桿看作螺桿,渦輪看作螺母來考察其相對運動。拇指伸直,其余四指握拳,令四指彎曲方向與蝸桿轉動方向一致,則拇指的
2、指向既是螺桿相對螺母的前進的方向。按照相對運動的原理,螺母相對螺桿的運動方向應與此相反。,圓柱蝸桿傳動的受力分析,蝸桿傳動的受力分析和斜齒輪相似,齒面上的法向力Fn可分解為三個相互垂直的分力:圓周力Ft、軸向Fa和徑向力Fr。上例中各分力的方向如圖所示。當蝸桿軸和蝸輪軸交錯成90o時,蝸桿圓周力Ft1等于蝸輪軸向力Fa2,蝸桿軸向力Fa1等于蝸輪圓周力Ft2,蝸桿徑向力Fr1等于蝸輪徑向力Fr2,即,圓柱蝸桿傳動的受力分析,上式中:T1和T2分別為作用在蝸桿和渦輪上的轉矩;T2T1i,為蝸桿傳動的效率。,圓柱蝸桿傳動的強度計算,蝸輪齒面的接觸強度計算與斜齒輪相似,仍以赫茲公式為計算基礎。如以蝸
3、桿蝸輪在節(jié)點處嚙合的相應參數(shù)代人式(99),便可得到輪齒齒面接觸強度的驗算公式,上式適用于鋼制蝸桿對青銅或鑄鐵蝸輪(指齒圈)。,圓柱蝸桿傳動的強度計算,由式 可得設計公式如下:,圓柱蝸桿傳動的強度計算,上兩式中K為載荷系數(shù)。當考慮載荷集中和動載荷的影響時,可取K=1.11.3。其余參數(shù)的單位:T2為Nmm,H和H為MPa,m、d1和d2為mm。設計計算時可按m2d1值由表121確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1。,圓柱蝸桿傳動的強度計算,若蝸輪齒圈是錫青銅制造的,蝸輪的損壞形式主要是疲勞點蝕,其許用接觸應力列于表12-4中。若蝸輪用無錫青銅或鑄鐵制造時,蝸輪的損壞形式主要是膠合。這時接觸強度計算是
4、條件性計算,故許用應力應根據(jù)材料組合和滑動速度來確定。表12-5的許用接觸應力就是根據(jù)抗膠合條件擬定的。,已知:電機驅動,蝸桿傳動電機功率P1=5.5kW, n1=960r/min, i =21,載荷平穩(wěn),單向運轉。 求:設計蝸桿傳動。,例題分析,見126,由表121查得:,圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算,一、蝸桿傳動的效率 與齒輪傳動類似,閉式蝸桿傳動的功率損耗包括三部分:輪齒嚙合的功率損耗,軸承中摩擦損耗以及攪動箱體內(nèi)潤滑油的油阻損耗。其中最主要的是齒面相對滑動而引起的嚙合損耗,相應的嚙合效率可根據(jù)螺旋傳動的效率公式求得。蝸桿主動時,蝸桿傳動的總效率為,圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算,圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算,式中:為蝸桿導程角;為當量摩擦角, =arctgf。當量摩擦系數(shù)f主要與蝸桿副材料、表面狀況以及滑動速度等有關(見表126) ,圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算,圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算,由于蝸桿傳動效率低、發(fā)熱量大,若不及時散熱,會引起箱體內(nèi)油溫升高、潤滑失效,導致輪齒磨損加劇,甚至出現(xiàn)膠合。因此對連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動要進行熱平衡計算。,圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算,若油溫過高,則首先考慮在不增大箱體尺寸的前提下,設法增加散熱面積。若仍未能滿足要求,則可采用下列強制冷卻的措施以增大其散熱能力:,例題:,