漸開線蝸桿
漸開線蝸桿
端面齒廓為漸開線的蝸桿稱為漸開線蝸桿。就幾何性質來說,漸開線蝸桿就是漸開線斜齒輪,它相當於一個少齒數(齒數等於蝸桿頭數)、大螺旋角的漸開線圓柱斜齒輪。根據漸開螺旋面的形成原理,只有直線形刀刃處在切於基圓柱的平面中時,才能加工出正確的漸開線蝸桿齒形。在漸開線螺桿的軸向剖面、法向剖面和其他任何剖面中,其齒形都不是直線。
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m1/b/m1bc0144f49e584a94754140608ab4e1f.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m8/6/m86e89474d4e0591b1834a59a67a5093b.jpg)
漸開線蝸桿
漸開線蝸桿的主要參數有模數m、壓力角α、蝸桿頭數、蝸桿的直徑及導程角γ等,進行蝸桿傳動設計時,首先要正確的選擇參數。
(1)模數m和壓力角
和齒輪傳動一樣,蝸桿傳動的幾何尺寸也以模數為主要計算參數。蝸桿和蝸輪嚙合時,在中間平面上,蝸桿的軸面模數、壓力角應與蝸輪的端面模數、壓力角相等,即
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/md/b/mdb8723c2fae02939168416ad2c467026.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/mb/d/mbd7638a702d16b888d64d72a29a94a6f.jpg)
漸開線蝸桿
ZI蝸桿的法向壓力角為標準值20°,蝸桿軸向壓力角與法向壓力角的關係為
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m5/b/m5b752849cf6a4a38bfb46c28f8543c02.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m1/b/m1bc0144f49e584a94754140608ab4e1f.jpg)
漸開線蝸桿
漸開線蝸桿頭數可根據要求的傳動比和效率來選定。單頭蝸桿傳動的傳動比可以較大,但效率較低,如要提高效率,應增加蝸桿頭數。但蝸桿頭數增加,又會給加工帶來困難。所以,通常蝸桿頭數取為1、2、4、6。
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m8/6/m86e89474d4e0591b1834a59a67a5093b.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m8/6/m86e89474d4e0591b1834a59a67a5093b.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m8/8/m88c7691dee563e2911d47916f76ccb52.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m8/6/m86e89474d4e0591b1834a59a67a5093b.jpg)
漸開線蝸桿
稱為蝸桿的直徑係數,與q已有標準值。
(4)導程角γ
蝸桿的直徑和蝸桿頭數選定之後蝸桿分度圓柱上的導程角γ就確定了。
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/mb/9/mb93f9ddbefc604caf8d42670caf94738.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/ma/7/ma748d0b8444018f9d004bd70bb7c5c9a.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m7/c/m7cec084eb69f0d4a2154bf57774ad466.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m7/c/m7cec084eb69f0d4a2154bf57774ad466.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/me/e/mee9fe399f93f3b0a6334c8792e44f3de.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m5/3/m53ee331bf4db6bab92d495c7425b8744.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/mc/a/mca87d973a0fc377b0ed4767d4c3047ed.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/ma/7/ma748d0b8444018f9d004bd70bb7c5c9a.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m1/9/m19b81bbdfa53abe9a7b43de6bafc576c.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/mb/5/mb546a155097a663a2774342f713d970a.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/mb/2/mb29bc812c57ce1885034f0a33ee190d0.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m8/0/m80cb1464639ccd18720480bfe0e4e154.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m8/0/m8062d6984d4046d9549446252f41debf.jpg)
漸開線蝸桿
如圖是以右旋蝸桿為主動件,並沿圖示的方向旋轉時,蝸桿螺旋面上的受力情況。設為集中作用於節點P處的法向載荷,它作用於法向截面Pabc內。可分解為三個相互垂直的分力,即圓周力、徑向力和軸向力。顯然,在蝸桿與蝸輪間,相互作用著與、與和與這三對大小相等、方向相反的力。
![蝸桿傳動受力分析](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m1/c/m1c37b50f9862896b20942b134b3b4543.jpg)
蝸桿傳動受力分析
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/m8/0/m80cb1464639ccd18720480bfe0e4e154.jpg)
漸開線蝸桿
![漸開線蝸桿](https://i1.twwiki.net/cover/w200/ma/7/ma748d0b8444018f9d004bd70bb7c5c9a.jpg)
漸開線蝸桿
在確認各力方向時,尤其要注意所受軸向力方向的確定。因為軸向力方向是由螺旋線的旋向和蝸桿的轉向來決定的。如圖,該蝸桿為右旋蝸桿,當其為主動件沿圖示方向迴轉時,蝸桿齒的右側為工作面,故蝸桿所受的軸向力必然指向左端。如果該蝸桿的轉向相反,則蝸桿齒的左側為工作面,此時蝸桿所受的軸向力必指向右端。至於蝸桿所受圓周力的方向,總是與它的轉向相反;徑向力的方向則總是指向軸心的。
和齒輪傳動一樣,蝸桿傳動的失效形式也有點蝕(齒面接觸疲勞破壞)、齒根折斷、齒面膠合及過度磨損等。由於材料和結構上的原因,蝸桿螺旋齒部分的強度總是高於蝸輪輪齒的強度,所以失效經常發生在蝸輪輪齒上。因此,一般只對蝸輪輪齒進行承載能力計算。
在開式傳動中多發生齒面磨損和輪齒折斷,因此應以保證齒根彎曲疲勞強度作為開式傳動的主要設計準則。
在閉式傳動中,蝸桿副多因齒面膠合或點蝕而失效。因此,通常是按齒面接觸疲勞強度進行設計,而按齒根彎曲疲勞強度進行校核。此外,閉式蝸桿傳動,由於散熱較為困難,還應做熱平衡核算。
蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼製成。高速重載蝸桿常用15Cr或20Cr,並滲碳淬火;也可以用40、45鋼或40Cr並經淬火。這樣處理可以提高表面硬度,增加耐磨性。通常要求蝸桿淬火后的硬度為40~55HRC,經氮化處理后的硬度為55~62HRC。一般不太重要的低速中載的蝸桿,可採用40或45鋼,並經調質處理,其硬度為220~300HBS。