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减速机配件加工之蜗轮蜗杆零件的分析

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减速机配件加工之蜗轮蜗杆零件的分析

发布日期:2018-04-22 作者:泰兴市顺泰减速机有限公司 点击:

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1.1零件的作用

    蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条,蜗杆又与蜗杆形状相似。蜗轮与蜗杆机构常被用于两轴交错,传动比大,传动功率不大或间隙工作的场合。

1.2零件的结构简介

1.2.1蜗杆的分类

    普通圆柱蜗杆的齿面(除ZK型蜗杆外)一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制的。根据车刀安装位置的不同,所加工出的蜗杆齿面在不同截面中的齿廓曲线也不同。根据不同的齿廓曲线,普通圆柱蜗杆可分为阿基米德蜗杆(ZA蜗杆),渐开线蜗杆(ZI蜗杆),法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)和锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)等四种。GB10085—88推荐采用ZI蜗杆和ZK 蜗杆两种。现将上述四种普通圆柱蜗杆传动所用的蜗杆及配对的蜗轮齿型分别介绍:

    阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)。这种蜗杆在垂直于蜗杆轴线的平面(即端面)上,齿廓为阿基米德螺旋线,在包含轴线的平面上的齿廓(即轴向齿廓)为直线,其齿形角αθ=20°,它可以在车床上用直线刀刃的单刀(当导程角γ≤3°时)或双刀(当γ≥3°时)车削加工。安装刀具时,切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线,这种蜗杆磨削困难,当导程角较大时加工不方便。

    法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)。这种蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线,法面齿廓为直线。ZN蜗杆也是用直线刀刃的单刀刃单刀或双刀在车床上车削加工。渐开线蜗杆(ZI蜗杆)。这种蜗杆的齿廓为渐开线,所以它相当于一个少齿数(齿数等于蜗杆头数),大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。其中蜗杆可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工。刀刃顶面应与基圆柱相切,中一把刀具高于蜗杆轴线,另一把刀具则低于蜗杆曲线,刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱相切,其中一把刀具高于蜗杆轴线,另一把刀具则低于蜗杆轴线,刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角。这种蜗杆可以在专用机床上磨削。锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)这是一种非线性螺旋曲面蜗杆。它不能在车床上加工只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。加工时,除工件做螺旋运动外,刀具同2时绕其自身的轴线做回转运动。这时,铣刀(或砂轮)回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面。这种蜗杆便于磨削,蜗杆的精度较高,应用日渐广泛。至于与上述各类蜗杆配对的蜗轮齿廓,则完全随蜗杆的齿廓而异。蜗轮一般是在液齿机上用滚刀或飞刀加工的。为了保证蜗杆和蜗轮能够正确啮合,切削蜗轮的滚刀齿廓,应与蜗杆的齿廓一致;深切时的中心距,也应与蜗杆传动的中心距相同。

1.2.2蜗轮及蜗杆机构的特点

①可以得到很大的传动比,比交错轴斜齿轮机构紧凑

②两轮啮合齿面间为线接触,其承载能力大大高于交错轴斜齿机构。

③蜗杆传动相当于螺旋传动,为多齿啮合传动,故传动平稳,噪音小。

④具有自锁性,当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时,机构具有自锁性,可实现反向自锁,即只能由蜗杆带动涡轮,而不能由蜗轮带动蜗杆。如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构,其反向自锁性可以起安全保护作用。

传动效率低,磨损较严重,蜗轮蜗杆啮合传动时,啮合轮齿间的相对滑动速度大,故摩擦损耗大,效率低;另一方面,相对滑动速度大使齿面磨损严重,发热严重,为了散热和减小磨损,常用价格较为昂贵的减磨性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置,因而成本较高。

蜗杆轴向力较大。

1.2.3蜗轮蜗杆正确啮合的条件

    中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角相等,即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为标准值;蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角且为标准值,即==m,==当蜗轮蜗杆的交错角为0时,还需保证而且蜗轮与蜗杆螺旋线相同几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同,需要注意的个问题:

Ⅰ.蜗杆导程角是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与蜗杆螺旋角的关系为:蜗轮的螺旋角,大则传动效率高,当小于啮合齿间当量摩擦角时,机构自损。

Ⅱ.引入蜗杆直径系数9是为了限制蜗轮滚刀的数目,使蜗杆分度圆直径进行了标准化m,一定时,9大则大,蜗杆轴的刚度及强度相应增大;一定时,9小则导程角增大,传动效率相应提高。

Ⅲ.蜗杆头数推荐值为1,2,4,6,当取小值时,其传动比大,且具有自锁性;当取大值时,传动效率高。与圆柱齿轮传动不同,蜗杆蜗轮机构传动比不等于,而是,蜗杆蜗轮机构的中心距不等于。

Ⅳ.蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法,可根据啮合点K处方向(平行于螺旋线的切线)及垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定;也可用“右旋蜗杆左手握,左旋蜗杆右手握,四指拇指”来判定。

零件的工艺分析

    蜗杆加工中,中心孔是定位基准,但由于精度高,易出现直线度,圆柱等加工误差,不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求,加工时还须增加辅助支承。同样,为了确保定位基准的精度,在工艺过程先后安排了三次研磨中心孔工序。

    由于蜗杆螺纹是关键部位,为防止因淬火应力集中所引起的裂纹和避免螺纹在全长上的变形而使磨削余量不均等弊病,螺纹加工采用“全磨”加工方法,即在热处理后直接采用磨削螺纹工艺,以确保螺纹加工精精度。

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