如下图所示,在中间平面上,普通圆柱蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的啮合传动。故在设计蜗杆传动时,均取中间平面上的参数(如模数、压力角等)和尺寸(如齿顶圆、分度圆等)为基准,并沿用齿轮传动的计算关系。
(一)普通圆柱蜗杆传动
模数m和压力角α
蜗杆的分度圆直径d1
蜗杆头数z1
导程角γ
传动比i和齿数比u
蜗轮齿数z2
蜗杆传动的标准中心距a
(二)蜗杆传动变位的特点
为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力及传动效率,常采用变位蜗杆传动。变位方法与齿轮传动的变位方法相似,也是在切削时,利用刀具相对于蜗轮毛坯的径向位移来实现变位。但是在蜗杆传动中,由于蜗杆的齿廓形状和尺寸要与加工蜗轮的滚刀形状和尺寸相同,所以为了保持刀具尺寸不变,蜗杆尺寸是不能变动的,因而只能对蜗轮进行变位。图蜗杆传动的变位表示了几种变位情况(图中a′、z2′分别为变位后的中心距及蜗轮齿数,x2为蜗轮变位系数)。变位后,蜗轮的分度圆和节圆仍旧重合,只是蜗杆在中间平面上的节线有所改变,不再与其分度线重合。
变位蜗杆传动根据使用场合的不同,可在下述两种变位方式中选取一种。
1)变位前后,蜗轮的齿数不变(z2′=z2),蜗杆传动的中心距改变(a′≠a),其中心距的计算式如下:a′=a+x2m=(d1+d2+2x2m)/2
2)变位前后,蜗杆传动中心距不变(a′=a),蜗轮齿数发生变化(z2′≠z2),可计算如下:
因
故
则
(三)蜗杆传动的几何尺寸计算
蜗杆传动的几何尺寸及计算公式见下图及表<普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式>、表<蜗轮宽度顶圆直径及蜗杆齿宽的计算公式>。
图<普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸>
普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式
名称 | 代号 | 计算关系式 | 说明 |
中心距 | a | a=(d1+d2+2x2m)/2 | 按规定选取 |
蜗杆头数 | z1 | 按规定选取 | |
蜗杆齿数 | z2 | 按传动比确定 | |
齿形角 | α | αa=20°或αn=20° | 按蜗杆类型确定 |
模数 | m | m=ma=mn/cosγ | 按规定选取 |
传动比 | i | i=n1/n2 | 蜗杆为主动,按规定选取 |
齿数比 | u | u=z2/z1当蜗杆主动时,i=u | |
蜗轮变位系数 | x2 | ||
蜗杆直径系数 | q | q=d1/m | |
蜗杆轴向齿距 | pa | pa=πm | |
蜗杆导程 | pz | pz=πmz1 | |
蜗杆分度圆直径 | d1 | d1=mq | 按规定选取 |
蜗杆齿顶圆直径 | da1 | da1=d1+2ha1=d1+2m | |
蜗杆齿根圆直径 | df1 | df1=d1-2hf1=d1-2(m+c) | |
顶隙 | c | c=m | 按规定 |
渐开线蜗杆基圆直径 | db1 | db1=d1·tanγ/tanγb=mz1/tanγb | |
蜗杆齿顶高 | ha1 | ha1=·m=0.5(da1-d1) | 按规定 |
蜗杆齿根高 | hf1 | hf1=(+)m=0.5(d1-df1) | |
蜗杆齿高 | h1 | h1=ha1+hf1=0.5(da1-df1) | |
蜗杆导程角 | γ | tgγ=mz1/d1=z1/q | |
渐开线蜗杆基圆导程角 | γb | cosγb=cosγcosαn | |
蜗杆齿宽 | b1 | 见下表 | 由设计确定 |
蜗轮分度圆直径 | d2 | d2=mz2=2a-d1-2x2m | |
蜗轮喉圆直径 | da2 | da2=d2+2ha2 | |
蜗轮齿根圆直径 | df2 | df2=d2-2hf2 | |
蜗轮齿顶高 | ha2 | ha2=0.5(da2-d2)=m(+x2) | |
蜗轮齿根高 | hf2 | hf2=0.5(d2-df2)=m(-x2+) | |
蜗轮齿高 | h2 | h2=ha2+hf2=0.5(da2-df2) | |
蜗轮咽喉母圆半径 | rg2 | rg2=a-0.5da2 | |
蜗轮齿宽 | b2 | 由设计确定 | |
蜗轮齿宽角 | θ | θ=2arcsin(b2/d1) | |
蜗杆轴向齿厚 | sa | sa=0.5πm | |
蜗杆法向齿厚 | sn | sn=sa·cosγ | |
蜗轮齿厚 | st | 按蜗杆节圆处轴向齿槽宽ea确定 | |
蜗杆节圆直径 | d1 | d1=d1+2x2m=m(q+2x2) | |
蜗轮节圆直径 | d2 | d2=d2 |
蜗轮宽度B、顶圆直径de2及蜗杆齿宽b1的计算公式
z1 | B | de2 | x2 | b1 | |
1 | ≤0.75da1 | ≤da2+2m |
0 -0.5 -1.0 0.5 1.0 |
≥(11+0.06z2)m ≥(8+0.06z2)m ≥(10.5+0.06z1)m ≥(11+0.1z2)m ≥(12+0.1z2)m |
当变位系数x2为中间值时,b1取x2 邻近两公式所求值的较大者。 经磨削的蜗杆,按左式所求的长度应再增加下列值: 当m<10mm时,增加25mm; 当m=10~16mm时,增加35~40mm; 当m>16mm时,增加50mm; |
2 | ≤da2+1.5m | ||||
4 | ≤0.67da1 | ≤da2+m |
0 -0.5 -1.0 0.5 1.0 |
≥(12.5+0.09z2)m ≥(9.5+0.09z2)m ≥(10.5+z1)m ≥(12.5+0.1z2)m ≥(13+0.1z2)m |
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