7.4 蜗杆传动（课件）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》高等教育出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 第七章 传动与维护 第四节 蜗杆传动 （第4课时） 学习目标 第七章 传动与维护 掌握蜗杆传动的类型与特点、蜗杆、蜗轮的材料。 知识目标 能够学会蜗杆传动的基本参数和蜗杆传动的传动比与几何尺寸计算。 能力目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能 力和解决问题的能力。 情感目标 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 蜗轮蜗杆传动特点 船舶 蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，如图所示。蜗杆传动只能以蜗杆为主动件，蜗轮为从动件，传递空间交错轴间的运动和动力，交错角一般为90°。 新知学习 02 一、蜗杆传动的类型与特点 船舶 蜗杆传动按照蜗杆的形状分为圆柱蜗杆传动和圆弧面蜗杆传动。图所示为蜗杆传动的结构和机构运动简图符号。圆柱蜗杆传动又有普通圆柱蜗杆传动与圆弧圆柱蜗杆传动之分，而普通圆柱蜗杆传动有阿基米德蜗杆传动、渐开线蜗杆传动、法面直廓蜗杆传动和锥面包络蜗杆传动四种。 新知学习 02 一、蜗杆传动的类型与特点 1.蜗杆传动的类型 船舶 圆柱蜗杆传动(图a)结构简单，应用广泛：圆弧面蜗杆传动(图b)同时啮合齿数多，承载能力大，但加工复杂，一般在大功率场合才使用。常用的圆柱蜗杆传动的蜗杆为阿基米德蜗杆。阿基米德蜗杆在其轴向剖面内的齿形为直线，在横截面内的齿形为阿基米德螺旋线，如图7-53所示。 新知学习 02 一、蜗杆传动的类型与特点 1.蜗杆传动的类型 船舶 此外，蜗杆也有右旋、左旋之分，如图所示，一般都采用右旋；有单头和多头，单头蜗杆主要用于传动比较大的场合，要求自锁的传动必须采用单头蜗杆，多头蜗杆主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。 新知学习 02 一、蜗杆传动的类型与特点 1.蜗杆传动的类型 船舶 (1)结构紧凑，能获得较大传动比 一般情况下，蜗杆传动的传动比i=28～80。 (2)传动平稳，噪声小 由于蜗杆齿连续不断地与蜗轮齿啮合，所以传动平稳，没有冲击，噪声小。 (3)容易实现自锁，有安全保护作用 蜗杆传动可实现自锁，只能用蜗杆带动蜗轮， 而不能用蜗轮带动蜗杆。这一特性用于起重机械设备中，能起到安全保护作用。 新知学习 02 一、蜗杆传动的类型与特点 2.蜗杆传动的特点 船舶 图所示的手动起重装置就是利用蜗杆的自锁特性使重物G停留在任意位置而不会自动下落。 新知学习 02 一、蜗杆传动的类型与特点 2.蜗杆传动的特点 船舶 (4)效率较低，发热量较大 一般蜗杆传动的效率为0.7～0.9,具有自锁特性的蜗杆传动的效率小于0.5。 (5)成本较高 蜗轮需要用非铁金属(如青铜等)制造，成本较高。 新知学习 02 一、蜗杆传动的类型与特点 2.蜗杆传动的特点 船舶 过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条与渐开线齿轮的啮合，如图所示。国家标准规定，以蜗杆的轴面参数、蜗轮的端面参数为标准参数，标准压力角α=20°。 新知学习 02 二、蜗杆传动的基本参数 (1)模数m和压力角α 船舶 采用蜗轮滚刀切制蜗轮时，滚刀的分度圆直径必须与蜗杆的分度圆直径相同。为了限制刀具的数量，国家标准已将蜗杆的分度圆直径d标准化，并与标准模数相匹配。部分圆柱蜗杆传动的标准模数与分度圆直径见表。 新知学习 02 二、蜗杆传动的基本参数 (2)蜗杆分度圆直径d 船舶 如图所示，将蜗杆分度圆柱面展开，图中的夹角γ称为分度圆柱上的导程，Px为轴面齿距(Px=πm),则有 新知学习 02 二、蜗杆传动的基本参数 (3)导程角γ 船舶 令 称为蜗杆的直径系数，则 新知学习 02 二、蜗杆传动的基本参数 (4)蜗杆的直径系数q d₁=mq 船舶 蜗杆头数z1,越少越容易实现自锁，但效率越低，通常选1~4。 新知学习 02 三、蜗杆传动的传动比与几何尺寸计算 1.蜗杆传动的传动比 当蜗杆传动的主要参数确定后，其几何尺寸可按表计算。 2.蜗杆传动的主要几何尺寸计算 船舶 在蜗杆传动中，由于蜗杆为主动件，其转向是已知的。蜗轮的转向可由蜗杆的转向和螺旋线方向用左、右手定则来判断。即左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手，弯曲四指表示蜗杆转向，拇指的相反方向即为蜗轮啮合点圆周速度v₂的方向，如图所示，由此便确定了蜗轮的转向 新知学习 02 三、蜗杆传动的传动比与几何尺寸计算 3.蜗轮转向的判断 船舶 蜗轮分度圆上的螺旋角也用β表示。在蜗杆传动中，由于两轴交错成90°,所以蜗轮的螺旋角β等于蜗杆的导程角γ,且旋向相同。 新知学习 02 三、蜗杆传动的传动比与几何尺寸计算 4.蜗杆传动的正确啮合条件 船舶 蜗杆的材料主要为钢。在低、中速时可采用45钢调质，高速时采用40Cr钢、40MnB钢调质后表面淬火，或采用20钢、20CrMnTi钢渗碳淬火。 新知学习 02 四、蜗杆、蜗轮的材料 蜗轮的材料主要采用青铜。齿面滑动速度较低时常用铸铝铁青铜ZCuAl10Fe3,齿面滑动速度较高或连续工作的重要场合常用铸锡磷青铜ZCuSn10P1或铸锡铅锌青铜ZCuSn5Pb5Zn,低速、轻载场合及直径较大的蜗轮也可使用HT200、HT300。 船舶 蜗杆与轴做成一体，称为蜗杆轴(图)。车制蜗杆与铣制蜗杆结构有所不同。 新知学习 02 五、蜗杆、蜗轮的结构 船舶 蜗轮的结构有整体式和组合式两种。 新知学习 02 五、蜗杆、蜗轮的结构 齿圈与轮芯采用过盈配合，为提高配合的可靠性，沿接合缝还要拧上紧定螺钉，当直径较大时可以用加强杆螺栓连接。 尺寸较大的青铜蜗轮，为节约贵重金属，可采用组合式结构，齿圈用青铜轮芯用铸铁或钢。 铸铁蜗轮或直径<100mm的青铜蜗轮，可制成整体式。 船舶 整体式、齿圈式、螺栓连接式、镶铸式蜗轮的结构形式分别如图a、b、c、d所示。 新知学习 02 五、蜗杆、蜗轮的结构 船舶 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似，有疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等。 新知学习 02 六、蜗杆传动的失效形式与维护 1.失效形式 由于蜗杆传动齿面滑动速度较大、发热量大、磨损较为严重，所以一般开式传动的失效形式主要是由于润滑不良、润滑油不洁而造成的磨损，一般润滑良好的闭式传动的失效形式主要是胶合。 船舶 润滑对蜗杆传动具有特别重要的意义。由于蜗杆传动摩擦产生的发热量较大，所以要求工作时有良好的润滑条件。润滑的主要目的在于减摩与散热，提高蜗杆传动的效率，防止胶合及减少磨损。蜗杆传动的润滑方式主要有油浴润滑和喷油润滑。蜗杆传动润滑油牌号和润滑方式见表。 新知学习 02 六、蜗杆传动的失效形式与维护 2.蜗杆传动的润滑 船舶 蜗杆传动由于摩擦大、传动效率较低，所以工作时发热量较大。 新知学习 02 六、蜗杆传动的失效形式与维护 3.蜗杆传动的散热 在闭式传动中，如果不能及时散热，就会使传动装置及润滑油的温度不断升高，促使润滑条件恶化，最终导致胶合等齿面损伤失效。 船舶 蜗杆传动由于摩擦大、传动效率较低，所以工作时发热量较大。 新知学习 02 六、蜗杆传动的失效形式与维护 3.蜗杆传动的散热 一般应当控制箱体的平衡温度为75~85℃,如果超过这个限度，应提高箱体散热能力，可考虑采取下面的措施：在箱体外壁增加散热片，在蜗杆轴端安装风扇进行强制通风，在箱体油池内装蛇形冷却水管，采用压力喷油循环冷却等，如图所示。 课堂小结 03 一、蜗杆传动的类型与特点 蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，如图所示。蜗杆传动只能以蜗杆为主动件，蜗轮为从动件，传递空间交错轴间的运动和动力，交错角一般为90°。 二、蜗杆传动的基本参数 (1)模数m和压力角α (2)蜗杆分度圆直径d (3)导程角γ (4)蜗杆的直径系数q 课堂小结 03 三、蜗杆传动的传动比与几何尺寸计算 1.蜗杆传动的传动比 2.蜗杆传动的主要几何尺寸计算 3.蜗轮转向的判断 4.蜗杆传动的正确啮合条件 四、蜗杆、蜗轮的材料 蜗杆的材料主要为钢。在低、中速时可采用45钢调质，高速时采用40Cr钢、40MnB钢调质后表面淬火，或采用20钢、20CrMnTi钢渗碳淬火。 课堂小结 03 五、蜗杆、蜗轮的结构 蜗杆与轴做成一体，称为蜗杆轴。车制蜗杆与铣制蜗杆结构有所不同。 六、蜗杆传动的失效形式与维护 1.失效形式 2.蜗杆传动的润滑 小试牛刀 蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮的交错角一般为多少度？ A. 45° B. 60° C. 90° D. 120° 答案：C 解析：蜗杆传动传递空间交错轴间的运动和动力，交错角一般为90°。 小试牛刀 圆柱蜗杆传动和圆弧面蜗杆传动的主要区别在于什么？ A. 结构复杂程度 B. 承载能力 C. 应用场景 D. 以上都是 答案：D 解析：圆柱蜗杆传动结构简单，应用广泛；圆弧面蜗杆传动同时啮合齿数多，承载能力大，但加工复杂，一般在大功率场合才使用。 小试牛刀 普通圆柱蜗杆传动有几种类型？ A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种 答案：C 解析：普通圆柱蜗杆传动有阿基米德蜗杆传动、渐开线蜗杆传动、法面直廓蜗杆传动和锥面包络蜗杆传动四种。 小试牛刀 内啮合齿轮传动的特点不包括？ A.主动齿轮与从动齿轮转动方向相同 B.中心距小 C.结构紧凑 D.适用于高速大功率传动 答案：A 解析：阿基米德蜗杆在其轴向剖面内的齿形为直线，在横截面内的齿形为阿基米德螺旋线。 小试牛刀 蜗杆的旋向一般采用什么方向？ A. 左旋 B. 右旋 C. 无特定方向 D. 由传动比决定 答案：B 解析：蜗杆一般都采用右旋。 小试牛刀 单头蜗杆主要用于哪种场合？ A. 传动比大的场合 B. 传动比小的场合 C. 效率高的场合 D. 大功率场合 答案：A 解析：单头蜗杆主要用于传动比较大的场合，要求自锁的传动必须采用单头蜗杆。 小试牛刀 多头蜗杆主要用于哪种场合？ A. 传动比大的场合 B. 传动比小的场合 C. 效率高的场合 D. 大功率场合 答案：C 解析：多头蜗杆主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。 小试牛刀 如何判断蜗轮的转向？ A. 由蜗杆的转向直接确定 B. 由蜗杆的转向和螺旋线方向用左、右手定则确定 C. 由蜗轮的啮合点圆周速度方向确定 D. 由传动比确定 答案：B 解析：蜗轮的转向可由蜗杆的转向和螺旋线方向用左、右手定则来判断。即左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手，弯曲四指表示蜗杆转向，拇指的相反方向即为蜗轮啮合点圆周速度的方向，由此便确定了蜗轮的转向。 作业布置 04 1.手动升降晾衣架应用了蜗杆传动的什么特性? 2.与齿轮传动相比，蜗杆传动最突出的特点是什么? 感谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$