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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
手搖蝸輪的設(shè)計(jì)
Design of hand Worm gear
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
專業(yè)名稱
學(xué)院名稱
年
5月
26日
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畢業(yè)設(shè)計(jì)原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明： 所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)說明書不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。
本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
論文作者簽名： 日期： 2018 年 5 月 26 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)版權(quán)協(xié)議書
本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交設(shè)計(jì)說明書的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許說明書被查閱和借閱?？梢怨颊f明書的全部或部分內(nèi)容，可以將說明書的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本說明書。
論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：
日期： 2018 年 5 月 26 日 日期： 年 月 日
摘要
從1920年以來，蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)發(fā)展很快，蝸桿傳動(dòng)已廣泛應(yīng)用在各種機(jī)構(gòu)以及冶金、重工業(yè)、輕工業(yè)等行業(yè)，達(dá)到了世界優(yōu)秀技術(shù)等級(jí)蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，渦輪轉(zhuǎn)過一齒，若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，渦輪轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒。手搖蝸輪是蝸桿傳動(dòng)的一種，它是通過纏繞鋼絲繩來調(diào)整帶式輸送機(jī)小車上改向滾筒的位置，從而防止輸送帶偏離軌道的一種裝置。
關(guān)鍵詞 蝸桿傳動(dòng)；設(shè)計(jì)計(jì)算；蝸桿原理；齒輪
Abstract
Since 1920, the design and development of worm transmission mechanisms have developed rapidly. Worm transmission has been widely used in various institutions and metallurgical, heavy industry, light industry and other industries. It has reached the world's top technical level and has only one spiral on the worm. It is called a single worm, that is, a worm turning for a week. Turbine turns a tooth, if there are two helices on the worm, it is called a double-headed worm, that is, the worm turns one week, and the turbine turns two teeth. The hand worm wheel is a kind of worm transmission. It is a device that adjusts the position of the belt conveyor car to the roller by winding the wire rope to prevent the conveyor belt from deviating from the track.
Keywords worm drive design calculation Worm principle gear
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目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 蝸輪蝸桿的形成 1
1.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn) 1
1.3 普通蝸桿中經(jīng)常用到的幾種參數(shù)以及參數(shù)間的計(jì)算 2
2 手搖蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 3
2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 3
2.2蝸輪蝸桿軸強(qiáng)度的校核 6
3 蝸輪轉(zhuǎn)向的判定及力的分析 6
3.1．提出問題 6
3.2．解決問題的新方法 6
3.3 根據(jù)蝸桿蝸輪的旋向，進(jìn)行力分析 7
蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和失效 8
設(shè)計(jì)要求 8
失效分類 8
5 手搖蝸輪傳動(dòng)自鎖可靠性的研究 9
5.1 概述 9
5.2 自鎖失效原因的分析 9
摩擦的重要性和選擇 9
5.2.2 螺旋升角 10
摩擦角的影響因素 10
實(shí)際運(yùn)用中的分析 12
國標(biāo)中的接觸斑點(diǎn) 12
在實(shí)際生產(chǎn)中分析減速機(jī) 12
5.4.3 為了高效率的處理蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)自鎖的問題，我們用以下方法 13
6 蝸輪的加工 14
6.1 加工原理 14
6.2 嚙合參數(shù)的確定 14
6.3 加工工藝 15
6.3.1 蝸輪加工 15
6.3.2 蝸輪的計(jì)算與檢測 16
7飛刀展成蝸輪的數(shù)控方法 17
8 各種材質(zhì)蝸輪傳動(dòng)摩擦學(xué)系統(tǒng)分析 20
8.1 用系統(tǒng)方法學(xué) 21
8.2 蝸輪傳動(dòng)的摩擦學(xué)系統(tǒng)分析 21
8.2.1 分析 21
8.2.2 分析結(jié)果 22
9蝸輪蝸桿傳動(dòng)的潤滑 24
9.1 潤滑油種類的選擇 24
9.2 潤滑油粘度及給油方法 24
9.3 潤滑油量 24
結(jié)論 25
致謝 26
參考文獻(xiàn) 27
27
1 緒論
1.1 蝸輪蝸桿的形成
在我們的社會(huì)生產(chǎn)及各種行業(yè)中，蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用都隨處可見。蝸桿的概念是由一個(gè)或者說多個(gè)螺旋齒和蝸輪嚙合組成的齒輪。傳動(dòng)有很多，如帶傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)。而我們研究的蝸桿傳動(dòng)就是屬于螺旋傳動(dòng)中的一個(gè)特例。圓柱面上繞成完整的螺旋齒，稱為蝸桿，大齒輪為蝸輪。蝸輪與蝸桿相類似，分為左旋和右旋，不過多采用右旋。蝸桿是一個(gè)大類，它又可以把蝸桿傳動(dòng)分成以下幾項(xiàng)：①環(huán)面蝸桿②圓柱蝸桿③錐面蝸桿，這里是根據(jù)它們形狀的不同所分類的。而并不是所有的圓柱蝸桿傳動(dòng)都是一樣的，它們有圓弧蝸桿和圓柱蝸桿之間的差別。
、
1.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)
1.2.1 傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)
第一個(gè)：傳動(dòng)中，我們知道鏈傳動(dòng)時(shí)的噪聲非常大非常影響工作和安全等，而在蝸輪傳動(dòng)中則不會(huì)有這樣的隱患。由于嚙合的連續(xù)性，且傳動(dòng)相對其他傳動(dòng)比較穩(wěn)定，噪聲就非常小了。
第二個(gè)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常因?yàn)閭鲃?dòng)比比較小，所以導(dǎo)致多數(shù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)并不怎么緊湊因?yàn)樗膫鲃?dòng)比比較大，所以它的結(jié)構(gòu)相對于普通的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來說要緊湊的多。
第三個(gè)：它的安全性能比較高，不會(huì)發(fā)生失控的情況，蝸桿的自鎖能力為安全加上了一層保險(xiǎn)。不過大功率傳動(dòng)和多次長期狀態(tài)的工作仍然會(huì)對機(jī)構(gòu)造成極大傷害，甚至造成更嚴(yán)重的安全事故。
1.2.2 傳動(dòng)缺點(diǎn)
第一個(gè)：為了避免它的摩擦損耗的太嚴(yán)重，這樣會(huì)浪費(fèi)很多材料，并且效率及其低下，嚴(yán)重影響工作生產(chǎn)，所以為了避免這種情況的發(fā)生，我們制造蝸輪時(shí)通常會(huì)使用昂貴的青銅，這樣效率就會(huì)大大提高，但眾所周知的是，青銅的價(jià)格相當(dāng)?shù)陌嘿F，生產(chǎn)的成本就太高了。如果讓蝸桿傳動(dòng)多次連續(xù)的高功率運(yùn)行不僅成本高而且浪費(fèi)資源。
第二個(gè)：蝸桿傳動(dòng)的齒面容易磨損，發(fā)熱量很大 ，嚴(yán)重影響成本。且容易發(fā)生各種失效，例如，容易因?yàn)槟p發(fā)生失效、容易因?yàn)槟z合發(fā)生失效、容易因?yàn)辄c(diǎn)蝕發(fā)生失效等，嚴(yán)重影響工作的運(yùn)行。
簡而言之，蝸桿傳動(dòng)的運(yùn)行以及選擇要根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的特性和實(shí)際生產(chǎn)中的實(shí)際狀況慎重考量，不僅要考慮材料的價(jià)值也要為地球的生態(tài)資源考慮。
1.3 普通蝸桿中經(jīng)常用到的幾種參數(shù)以及參數(shù)間的計(jì)算
普通蝸桿傳動(dòng)中通常有壓力角、蝸桿的頭數(shù)、蝸桿的直徑、和模數(shù)這些常用的參數(shù)。并且對于一個(gè)參數(shù)正確的選擇，需要實(shí)際問題具體分析，這樣才能保證蝸桿傳動(dòng)的正確運(yùn)行。
渦輪的端面模數(shù)和蝸輪的壓力角與蝸桿的軸面模數(shù)和壓力角之間的關(guān)系：
蝸桿分度圓直徑和模數(shù)的比值稱為蝸桿直徑系數(shù) 蝸桿的模數(shù)和分度圓直徑都是標(biāo)準(zhǔn)值國標(biāo)號(hào),但直徑系數(shù)是個(gè)導(dǎo)出值.所以必須要用對應(yīng)的滾刀來配合加工。因此，在很多情況下，甚至在工廠生產(chǎn)中多個(gè)蝸桿具有同等的模數(shù)，但是卻不能用同等直徑的蝸桿，造成很大的能源損耗和浪費(fèi)。所以標(biāo)準(zhǔn)化滾刀就顯得很重要了。
蝸桿頭數(shù)的選擇很重要，蝸桿頭數(shù)過少固然會(huì)傳動(dòng)比相對較大，但是這個(gè)時(shí)候效率會(huì)顯得效率很低。如果蝸桿的頭數(shù)比較多呢，雖然效率會(huì)隨著頭數(shù)的增多而提高，可是會(huì)提高生產(chǎn)加工的難度。因此需要具體問題具體分析，是蝸桿頭數(shù)常用的數(shù)字。
蝸桿分度圓上的導(dǎo)程角會(huì)隨著蝸桿的直徑和蝸桿頭數(shù)的確定同時(shí)確定。
蝸輪齒數(shù)主要根據(jù)傳動(dòng)比來確定。
2 手搖蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核
手搖蝸輪傳動(dòng)是蝸桿傳動(dòng)的一種，蝸輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，工作可靠，壽命長，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊。其主要缺點(diǎn)是：制造精度要求高，制造費(fèi)用大，精度低時(shí)振動(dòng)和噪聲大，不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng)。
2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟
?。保﹤鲃?dòng)類型的選擇
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用下置式。
根據(jù)減速比，選定Ｚ１＝1,Ｚ2=31
２）蝸輪蝸桿主要參數(shù)的計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算公式：
式（2.1）
其中 Ｋ――計(jì)算載荷系數(shù)
――輸出轉(zhuǎn)矩
――齒數(shù)和變位影響系數(shù)
――為材料彈性影響系數(shù)
表１-1 蝸輪蝸桿主要參數(shù)
m
q
5
125
9
0.445
500.63
10
556.25
12
667.5
5.5
166.38
9
0.435
651.36
10
723.73
12
1012.25
6
216
9
0.43
835.92
10
928.8
1114.56
12
7
343
9
0.425
1311.98
10
1457.75
12
1749.3
8
512
10
0.418
2140.16
11
2354.18
12
2568.19
9
729
8
0.41
2391.12
11
3287.8
12
3586.68
①求Ｋ值（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊）試求Ｋ１，因?yàn)椋郑参粗鶕?jù)題中條件，估算Ｖ２＜3m/s,?。耍保剑?；
②查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，得 =1
③查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,試取，因?yàn)槁菪俏粗?，根?jù)減速比和Ｚ，取
＝1.012
④查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,s=2,,所以許用應(yīng)力
⑤根據(jù)公式，輸出轉(zhuǎn)矩
式（2.2）
其中， ――輸入功率（kw）
――蝸桿轉(zhuǎn)速(kw)
――減速比
――減速器效率
――蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩
由式（1.1），得：
?。?45
查表（１），得：m=6,q=9
⑥中心距
?。ㄈ=0）
齒寬 Ｂ=0.7=50mm
2.2蝸輪蝸桿軸強(qiáng)度的校核
根據(jù)蝸輪蝸桿軸接觸應(yīng)力的校核公式：
式（2.3）
代入數(shù)據(jù)，得：＝95.4Mpa<=100Mpa，符合強(qiáng)度定理。
3 蝸輪轉(zhuǎn)向的判定及力的分析
3.1．提出問題
作用在主、從動(dòng)輪上的各分力均對應(yīng)等值、反向。各分力的方向可用下面的方法判定：
①圓周力：主動(dòng)輪與回轉(zhuǎn)方向相反，從動(dòng)輪上與回轉(zhuǎn)方向相同；
②徑向力：分別指向各自輪心；
③軸向力：其方向取決于齒輪的回轉(zhuǎn)方向和螺旋方向，可以用“主動(dòng)輪左、右手法則”來判斷.
3.2．解決問題的新方法
1 螺旋線旋向的判定
我的經(jīng)驗(yàn)是：將齒輪的端面向下時(shí),看齒是左高還是右高,左高就左旋,右高就右旋。如圖所示。
2 判定蝸輪的旋向
作用在主、從動(dòng)輪上的各分力均對應(yīng)等值、反向。各分力的方向可用下面的方法判定：
①圓周力：主動(dòng)輪與回轉(zhuǎn)方向相反，從動(dòng)輪上與回轉(zhuǎn)方向相同；
②徑向力：分別指向各自輪心；
③軸向力：其方向取決于齒輪的回轉(zhuǎn)方向和螺旋方向，可以用“主動(dòng)輪左、右手法則”來判斷.
3.3 根據(jù)蝸桿蝸輪的旋向，進(jìn)行力分析
通常要想對蝸輪蝸桿進(jìn)行力分析我們必須先判斷出蝸輪和蝸桿的旋向，只有這樣才能解決問題。在右面的圖形當(dāng)中，蝸桿為主動(dòng)件，并且并且的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橛倚?，此時(shí)我們就可以通過旋向來判斷受理情況。在圖像中我們可以看出分解成了三個(gè)分力、、，它們分別為蝸輪的軸向力、圓周力、徑向力。我們知道蝸輪蝸桿的旋決定軸向力的方向，且他們之間的作用力大小一樣方向相反。
蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和失效
設(shè)計(jì)要求
在開式傳動(dòng)中，經(jīng)常有齒面處的磨損和輪齒處的折斷，這就需要確保一個(gè)主要的傳動(dòng)的設(shè)計(jì)原則也就是齒根彎曲疲勞強(qiáng)度具體保證合格。
在閉式傳動(dòng)中，蝸桿副失效的原因基本是由于齒面膠合或點(diǎn)蝕。之外還有閉式蝸桿傳動(dòng)，最大困難便是散熱問題，必須做好有關(guān)熱平衡部分的計(jì)算核對。
根據(jù)以上蝸桿傳動(dòng)的具體失效表現(xiàn)形式得，蝸桿、蝸輪挑選材料時(shí)要保證其用料足夠的強(qiáng)度，以及磨合良好與否和耐磨性能強(qiáng)弱如何。
失效分類
蝸桿的傳動(dòng)方式和齒輪一樣，這也就說其傳動(dòng)失效的集體表現(xiàn)形式也有點(diǎn)蝕（齒面接觸疲勞過度產(chǎn)生損壞）、齒的根部斷開、相接觸的齒的面發(fā)生膠粘而粘合和超過極限的磨損等。因選擇的材料與自身的結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋齒設(shè)計(jì)的強(qiáng)度極限一定比蝸輪輪齒高，這也就是蝸輪輪齒部分經(jīng)常為失效部分的原因。為了解決這一問題，我們常常計(jì)算蝸輪輪齒的承載能力。再有就是蝸桿與蝸輪齒面間存在發(fā)生相對滑動(dòng)現(xiàn)象，膠合和磨損失效這兩種現(xiàn)象發(fā)生幾率大大增加，比如在潤滑不充分時(shí)，蝸桿傳動(dòng)因齒面膠合大概率發(fā)生而導(dǎo)致的失效常常發(fā)生。綜上所述，其承載能力肯定會(huì)受到抗膠合能力的影響限制。
5 手搖蝸輪傳動(dòng)自鎖可靠性的研究
5.1 概述
通常所知，蝸輪傳動(dòng)的時(shí)候，如果蝸桿的螺旋升角B與摩擦角能夠滿足B<& 的時(shí)候，擁有自鎖的性能，因此蝸桿傳動(dòng)在機(jī)械中經(jīng)常應(yīng)用。不過在真實(shí)生活中，曾經(jīng)發(fā)生過因自鎖失效導(dǎo)致事故。自鎖失效了不能否定理論的基礎(chǔ)性和重要性，可卻鮮明表現(xiàn)出理論與世界實(shí)際的差異。為什么自鎖會(huì)失效，影響自鎖的原因又是什么，改善蝸輪傳動(dòng)自鎖的穩(wěn)定性又有哪些，接下來我們運(yùn)用實(shí)例來具體分析。
5.2 自鎖失效原因的分析
蝸輪蝸桿的自鎖性特點(diǎn)在機(jī)械各種裝置中都有非常重要的應(yīng)用。不過,自鎖性能在真實(shí)生活中很難把握。舉個(gè)例子,保溫罩在上升過程中,雖然突然切斷了電動(dòng)機(jī)電源,因?yàn)槲佪單仐U的特性，會(huì)立刻自鎖,可是保溫罩會(huì)保持位置不會(huì)有任何下降的改變。可是如果把電源拔掉,保溫罩的位置就會(huì)發(fā)生改變,自鎖在機(jī)構(gòu)中并不是一成不變的。當(dāng)自鎖現(xiàn)象完全消失時(shí)，此時(shí)速度已經(jīng)超過了常規(guī)速度。
摩擦的重要性和選擇
在多次查找資料和書籍中，我們總結(jié)出以下內(nèi)容。
表5-1 鋼對青銅的摩擦系數(shù)
實(shí)際應(yīng)用中，摩擦很重要，尤其對機(jī)械傳動(dòng)的關(guān)鍵，不僅僅是材料的質(zhì)量，表面的粗糙程度、表面的硬度、不同的潤滑狀態(tài)等都是影響摩擦系數(shù)的因素。舉個(gè)例子，表面的粗糙程度為1.6的蝸桿中，變化它的傾斜角度用表面的粗糙程度為1.2ZQAL9—4的蝸輪來計(jì)算摩擦系數(shù)的大小。結(jié)果見下面的表格。
5.2.2 螺旋升角
螺旋升角并不是一直不變的，它時(shí)而高時(shí)而低，這需要根據(jù)具體問題具體分析，不僅需要考慮效率的問題還得關(guān)注到蝸桿的自鎖性能。這樣看來違反常規(guī)。事實(shí)上，螺旋升角不是一成不變的數(shù)字，需要應(yīng)對齒面直徑方向嚙合部位的改變，現(xiàn)在看下面的例子。
設(shè)度分，，齒頂高，齒根高，，分度圓：A=arctg(1／q)：5~11’；齒頂：A=arct p／(d-2m) =4o24‘；齒根：A=arctgp／ (d-2．4m) =6c37’看下圖。通過計(jì)算，螺旋升角變大的時(shí)候自鎖反而變得不好了。
摩擦角的影響因素
分析漸開線原理過程中我們發(fā)現(xiàn)了：壓力角隨著齒廓變動(dòng)。越靠近基圓壓力角越不大，壓力角的變化與齒墎的變化而改變。舉個(gè)例子：通過不妨令度，它的正壓力為，令，它的正壓力為，是旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)速度。
在壓力角變化的同時(shí)，摩擦角也隨之變化．通過．
當(dāng)量摩擦角得到度。
圖5-2 壓力角的變化
它的規(guī)律看下圖
隨著壓力角變化．當(dāng)量摩擦角同時(shí)變化。三個(gè)角度情況看下圖
實(shí)際運(yùn)用中的分析
國標(biāo)中的接觸斑點(diǎn)
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)中的要求運(yùn)用級(jí)精度，接觸斑． 按齒高 ，按齒長在蝸桿工作的時(shí)候，它的頂高標(biāo)準(zhǔn)安裝的時(shí)候，它的徑向間隙￡=1．2 mm：齒：h=12 mm。有以下兩種情況：
(1)蝸輪的齒頂部分與蝸桿的齒根部分嚙合，接觸斑的情形如下圖所示：
圖5-3 渦輪齒廓上的接觸斑點(diǎn)
(2)蝸輪的齒根部分與蝸桿的齒頂部分嚙臺(tái)．此時(shí)情況與（1）相反．這個(gè)時(shí)候A=4。24。 =5。11。&=6~58。
在實(shí)際生產(chǎn)中分析減速機(jī)
從下面的圖中分析中我們發(fā)現(xiàn)蝸輪輪齒嚙合面的齒廓接觸斑點(diǎn)在齒高和齒長方向均達(dá)到因此在蝸輪齒墎中，齒頂和齒根那里并不適合自鎖性能的發(fā)生，更為重要的是，齒斑總是會(huì)傾向于齒根部分。
5.4.3 為了高效率的處理蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)自鎖的問題，我們用以下方法
合理地螺旋升角是個(gè)正確的選擇。
總行所述，蝸桿在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，所在齒廓上，它的螺旋升角、壓力角、摩擦角不是一成不變的。所以，在保證自鎖性的前提下，在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要想辦法降低螺旋升角，比如說摩擦角螺旋升角1，所以我們選擇相對較高的特性系數(shù)。在此時(shí)的情況下就能夠有效避免其他因素帶來的負(fù)面影響。
不同精度的蝸桿，自鎖條件不同，需要具體問題具體分析。
選用標(biāo)準(zhǔn)蝸桿。
為了完成精確的嚙合，需要提高加工質(zhì)量。
6 蝸輪的加工
6.1 加工原理
蝸輪和蝸桿需要精確嚙合，因此用滾刀加工時(shí)它的的形狀和尺寸需要和蝸桿的相同。由漸開線螺旋齒嚙合原理，在漸開線螺旋齒輪傳動(dòng)之間， 為了保證兩者的法向齒距、法向模數(shù)和法向壓力角相同，螺旋齒輪就可以精確嚙合了。因此需要特別關(guān)注的是，在標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀加工蝸輪情形中，蝸輪蝸桿你精確嚙合，蝸桿的齒距壓力角應(yīng)該和滾刀的相等。所以，在蝸桿度圓直徑不變時(shí)，就可以算出了。如下圖所示。
由上圖所得,因此，裝載滾刀的時(shí)候，需要滾刀刀架回轉(zhuǎn)一個(gè)滾刀安裝角r。從上圖可以看出來。
式
式中：滾刀安裝角
蝸桿分圓螺旋升角
齒輪滾刀分圓螺旋升角
6.2 嚙合參數(shù)的確定
法向模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀的標(biāo)準(zhǔn)系列值，由課本中阿基米德定理：當(dāng)齒輪滾刀法向齒距為t時(shí) ：
式
用軸向模數(shù)來表示蝸桿。一其中軸向模數(shù)為m，軸向壓角為 a和分圓螺旋升角 為r，從下面的圖示得，不妨設(shè)法向齒距t，它的結(jié)果為：
式
圖6-2 蝸桿分圓螺旋線展開圖
因?yàn)樾枰_定蝸桿和標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀切制的蝸輪能夠嚙合，從圖示可以得到，蝸桿的法向齒距和標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀的法向齒距一定要相等，它的表達(dá)公式為：
從它的表達(dá)公式得到，在分度圓的直徑和分度圓螺旋升角兩者不變的時(shí)候，就能夠得到蝸桿精確嚙合時(shí)候的軸向模數(shù)，與此同時(shí)蝸桿的法向壓力角與滾刀的法向壓力角需要相等來完成嚙合，公式如下：
式（6.5）
由上可得，僅僅改變蝸桿的軸向的模數(shù)和軸向的壓力角，通過標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀來加工，準(zhǔn)確嚙合就可以達(dá)到了。
6.3 加工工藝
6.3.1 蝸輪加工
通過法向模數(shù)與蝸桿軸向模數(shù)相同的齒輪滾刀的時(shí)候。在裝載滾刀的時(shí)候，滾齒機(jī)刀架回轉(zhuǎn)一個(gè)滾刀安裝角 ，回轉(zhuǎn)方向見圖示。
附：——齒輪滾刀螺旋升角
——蝸輪螺旋角
通過選用手動(dòng)進(jìn)給法滾切蝸輪的時(shí)候，各種計(jì)算都與滾切圓柱齒輪一樣，這里面就不在多說了。
因?yàn)辇X輪滾刀直徑多正常比蝸桿直徑大，所以，蝸輪齒底直徑應(yīng)該大于原設(shè)直徑，看下面的圖形，蝸輪截面是集中接觸區(qū)。這種情況可以很大程度避免缺點(diǎn)。
因?yàn)槲佪喐钡膮?shù)，為了延長壽命，滾刀外徑應(yīng)該大于蝸輪直徑。
圖6-3 滾切渦輪時(shí)滾刀的安裝角度
6.3.2 蝸輪的計(jì)算與檢測
1 ） 公法線長度計(jì)算公式
前面已經(jīng)說明標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀加工蝸輪的加工方法，即通過漸開線螺旋齒輪嚙合原理解決，實(shí)際上蝸輪與斜齒輪的公法線長度計(jì)算及檢測方法類似。唯一不一樣的是蝸輪的外徑到喉徑是半徑為R的圓弧面，因此測蝸輪的時(shí)候，通過螺旋齒輪公法線長度公式進(jìn)行計(jì)算和測量。
即：
其中： 法向公法線長度
法向模數(shù)
——法向壓力角
端面壓力角
蝸輪齒數(shù)
跨齒數(shù)
漸開線函數(shù)
計(jì)算端面壓力角的公式是：
2） 跨測齒數(shù)計(jì)算公式
（端面模數(shù)改成法向模數(shù)）
7飛刀展成蝸輪的數(shù)控方法
在此之前，我們首先需要明白什么叫做飛刀，飛刀簡單來說就是自制銑刀中的一種，在刀軸上安裝一把刀頭，進(jìn)行高速銑削加工，加工的時(shí)候加飛屑會(huì)往四處濺開，我們也就十分形象的稱他為飛刀。而在此基礎(chǔ)上飛刀展成的定義是：因?yàn)殂姶采贤ㄟ^加裝附件來銑削蝸輪的過程中運(yùn)用了展成加工法因此稱飛刀展成。飛刀展成加工蝸輪理論上和用滾刀加工蝸輪是一樣的，不同的是，滾刀是多齒刀具，飛刀則是單齒刀具。飛刀展成之所以被應(yīng)用的如此廣泛，是因?yàn)樗哂幸韵逻@些優(yōu)點(diǎn)：通用機(jī)床、刀具簡單、生產(chǎn)周期短、適合單件修配加工。
所有事物都有正反面，有它的優(yōu)點(diǎn)，自然也就有它的缺點(diǎn)。只用刀桿的旋轉(zhuǎn)不能切出正確的蝸輪滾刀，因?yàn)榇藭r(shí)只這樣不能發(fā)生展成運(yùn)動(dòng)。
公式里面：R是飛刀外圓半徑；
r是蝸桿齒根圓半徑
此應(yīng)用中，因?yàn)樾枰闱宄X形曲線的彎曲的程度，于是計(jì)算出它的斜率，也就是計(jì)算了過各坐標(biāo)點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)，斜率不停改變證明齒形的確是單調(diào)曲線組成的。不一樣導(dǎo)程角的蝸輪適用范圍見下圖。
用了這種辦法后，就能保證切削刀具的精度、硬度。
現(xiàn)實(shí)中展成蝸輪
可控步進(jìn)量是0．O0Imm(DEG)
圖4 數(shù)控展成加工流程
由于數(shù)控滾齒機(jī)的剛性好、轉(zhuǎn)速高(Smax =1500r／min)，在實(shí)際的生產(chǎn)中，用300r／min的轉(zhuǎn)速切削一個(gè)模數(shù)3．5，齒數(shù)31，螺旋角32。的鋁青銅蝸輪僅用了30min。
8 各種材質(zhì)蝸輪傳動(dòng)摩擦學(xué)系統(tǒng)分析
采用系數(shù)分析法處擦學(xué)問題。“數(shù)據(jù)表”方法 更適合于工程應(yīng)用分擦學(xué)問題的求解。
8.1 用系統(tǒng)方法學(xué)
材料副的摩損不瑞特我去是材料的固有特性，而是與系統(tǒng)有關(guān)，具有相互作用的特點(diǎn)。通過系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)污染將工作變量的輸入轉(zhuǎn)化為有用的輸出?？梢缘贸鼋Y(jié)論，簡單的“一元”方法處理摩擦學(xué)問題會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的誤差，因?yàn)橛性S多重要的參數(shù)或影響因素可以忽略或忽略。因此，摩擦學(xué)問題需要用系數(shù)分析法來處理?！皵?shù)據(jù)”法更適合于工程應(yīng)析和摩擦我熱學(xué)問題的求解。形成“擦學(xué)相互作用面”的兩個(gè)配對部分可以被正確地選擇，同時(shí)，由于元素間的摩擦學(xué)相互作用，產(chǎn)生了輸出損耗。包括假設(shè)這是系統(tǒng)架構(gòu)的一部分。這種結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)的元素，它們有關(guān)的性能以及之間的相互關(guān)系，可用集來表示。
就摩擦損失和而言。系統(tǒng)的技術(shù)功能取決于輸。
摩擦機(jī)統(tǒng)分查表的主要內(nèi)容如下：
1．1 摩系統(tǒng)的技術(shù)性
摩擦統(tǒng)的技術(shù)能包括運(yùn)、信、量、料的傳遞。
1．2 工量
運(yùn)動(dòng)的形式：載、度、度、間、材流。
1．3擦系統(tǒng)結(jié)
素： 摩素； ； 潤劑； 大氣。
元素性： 有關(guān)的幾何性料性能。
1．4 擦學(xué)特點(diǎn)
擦引起的系統(tǒng)結(jié)化；摩耗；擦導(dǎo)致的材損耗。
8.2 蝸輪傳動(dòng)的摩擦學(xué)系統(tǒng)分析
比較所選取的材料尼桿傳動(dòng)的摩學(xué)特性。對磨件皆為蝸。
8.2.1 分析
理論上。從系統(tǒng)的角度來看。給定摩擦擦磨損取決于工作負(fù)荷的變化。這也取決于下列形式表示：
f=f(X，S)
式中：f---摩擦系數(shù)；
X---工作變量；
S--- 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
W=W(X，S)
--工作變；
-- 系統(tǒng)的結(jié)。
所以，下列各變至少應(yīng)被在的影響變量：工作變量：一載荷；-- 滑動(dòng)速：一溫度；--滑動(dòng)時(shí)。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)元素蝸輪； 蝸桿； 潤滑劑； 大氣。
的有關(guān)特性；
之間的摩互作用。
我們確保工作變量是相同統(tǒng)的擦學(xué)性能進(jìn)行了比較。摩擦學(xué)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，見附摩統(tǒng)數(shù)據(jù)表。。
8.2.2 分析結(jié)果
由數(shù)據(jù)可知，與 鋼組成蝸輪當(dāng)量摩擦系，溫升均低于最低，尼龍最高。各種材質(zhì)齒面損情況均低于蝸齒面，其中以為最佳。尼龍對齒面有解現(xiàn)象。對偶面有：石墨轉(zhuǎn)移膜形成。
根據(jù)以上結(jié)果。應(yīng)用和時(shí)系統(tǒng)摩擦學(xué)特性均優(yōu)于采的情況。對蝸輪副來講。采用的系統(tǒng)是最佳摩學(xué)系統(tǒng)。
9蝸輪蝸桿傳動(dòng)的潤滑
蝸動(dòng)的潤滑可以降低齒面的工作溫、降低損耗以及避免膠合，由此可見蝸桿的潤滑重要性。傳潤滑采用度大的礦物油，常在其中加入油性添加劑以提高其抗膠力和提高油膜的剛度。但青銅蝸腐蝕故不能采用活性大的油性添加劑。
如果采用噴滑，要將噴油嘴設(shè)計(jì)在對準(zhǔn)桿齒入端的地方。在蝸桿正轉(zhuǎn)時(shí)，兩邊都要裝噴油嘴，并且還要控制油壓。對于蝸桿下置式或蝸桿側(cè)置式的傳動(dòng)，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)齒高；對于蝸桿上置式的傳動(dòng)，浸油深度約為蝸輪外徑的1/3。
因?yàn)楫?dāng)潤滑不良時(shí)，傳動(dòng)效率將顯著降低，并且會(huì)帶來的危險(xiǎn)，所以往往采行良好的潤滑，，使其提高抗膠合能力。
蝸桿傳動(dòng)所采用的滑裝置與齒基本相同。
9.1 潤類的選擇
潤滑油的種類對材料和運(yùn)轉(zhuǎn)條件合理選用。
9.2 潤滑油粘度及給油方法
一般根據(jù)相對滑動(dòng)速度及載荷類型選擇潤滑油黏度及給油方法。對于閉式傳動(dòng)，常用的潤滑油黏度及給油方法用常規(guī)方式；對于開式傳動(dòng)，則采用黏度較高的齒輪油或潤滑脂。
如果采用噴油潤滑，噴油嘴要對準(zhǔn)蝸桿嚙入端。蝸桿正反轉(zhuǎn)時(shí)，兩邊都要裝有噴油嘴，而且要控制一定的油壓。
9.3 潤滑油量
當(dāng)閉式蝸桿傳動(dòng)采用油油損耗不至過大當(dāng)?shù)挠土?。這樣不僅于動(dòng)壓桿側(cè)置式的傳動(dòng)，浸油深外徑的1/3。
結(jié)論
根據(jù)上述的研究，我們不難看出，蝸旋傳動(dòng)中有一個(gè)特別的例子便是蝸桿傳動(dòng)。在其傳動(dòng)中，當(dāng)螺旋角很大時(shí)，軸向很長時(shí)，小輪很小，傳動(dòng)比大時(shí)，那么在圓柱面上的螺旋齒，就是蝸桿，大的稱作蝸輪，本文中，將從以下幾個(gè)點(diǎn)討論手搖蝸輪的設(shè)計(jì)。：
（1） 先計(jì)算蝸輪、蝸桿、軸的大小；
（2） 對國內(nèi)蝸輪現(xiàn)狀進(jìn)行研究；
（3） 對蝸桿、蝸輪工藝和方法進(jìn)行研究；
（4） 對蝸桿、蝸輪數(shù)控加工和編程進(jìn)行研究；
（5） 對蝸輪進(jìn)行研磨、潤滑和維護(hù)。
蝸桿的傳動(dòng)很平穩(wěn)、振動(dòng)和沖擊的噪音都很小；單級(jí)的轉(zhuǎn)動(dòng)不僅大而且結(jié)構(gòu)也很緊湊；但是當(dāng)嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角大時(shí)，蝸導(dǎo)程角小時(shí)，蝸輪機(jī)構(gòu)可以自鎖。但是缺點(diǎn)也是非常明顯，因?yàn)槠渌俣容^高，導(dǎo)致它的摩擦很大，也導(dǎo)致傳動(dòng)效率也很低；在此外，傳動(dòng)中會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱和高溫導(dǎo)致摩擦嚴(yán)重，從而使用的材料成本也高。但是，因?yàn)樗唵渭庸ず途S護(hù)的優(yōu)點(diǎn)也不乏被廣泛的應(yīng)用。
致謝
臨近畢業(yè)，同時(shí)也面臨著我們畢業(yè)論文的完成，加上我們院里整體的實(shí)習(xí)，讓我每天的生活都在忙碌著，因此我的論文進(jìn)度也是比別人人慢半拍，但是每天還是會(huì)抽出一小時(shí)閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，來提高自己論文理解能力。
我的論文是在老師指導(dǎo)下完成的，從選題，開題報(bào)告到最后初稿的完成，都凝聚了他的汗水和智慧，四年來，感謝陸興華老師對我的照顧和指導(dǎo)，在論文完成的過程中也出現(xiàn)了很多問題，因?yàn)殛懪d華老師的幫忙我才得以解決。
最后，一句老話說的好，不積跬步何以至千里，本論文的完成，也離不開我們機(jī)械學(xué)院認(rèn)真負(fù)責(zé)的專業(yè)課老師，因?yàn)檫@樣，我才能夠把專業(yè)知識(shí)掌握的那么好，在這里，我要對機(jī)械學(xué)院的所有老師表示感謝。
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