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蜗杆蜗轮结构与常用材料

一、蜗杆、蜗轮的结构

蜗杆的直径较小,常和轴制成一个整体。螺旋部分常用车削加工,也可用铣削加工。车削加工时会有退刀槽,刚性降低。

蜗杆结构

蜗杆长度b1应满足:

z1=1或2时:b1≥(11+0.06z2)mm

z1=4时:b1≥ (12.5+0.09z2)mm

按材料和尺寸的不同,蜗轮结构分为多种形式,如图所示。尺寸见表。

蜗轮结构
蜗轮各种结构的尺寸
蜗杆头数Z1 1 2 4
蜗轮顶圆直径de2 da2+2m da2+1.5m da2+2m
轮缘宽度B ≤0.75da 0.67da
蜗轮齿宽角θ 90~130°
轮圈厚度C 1.6m+1.5

(1)整体式蜗轮:主要用于直径较小的青铜蜗轮或铸铁蜗轮。

(2)组合式(过盈配合)蜗轮:又称为齿圈式蜗轮。直径较大的蜗轮常采用组合结构,齿圈用青铜材料,轮芯用铸铁或铸钢制造。两者采用H7/r6过盈配合,并用4~8个(1.2~1.5)m螺钉加固(m为蜗轮模数)。为便于钻孔,应将螺孔中心线向材料较硬的轮芯部分偏移2~3mm。这种结构用于尺寸不太大且工作温度变化较小的场合。

(3)组合式(螺栓连接)蜗轮:这种结构的齿圈与轮芯由普通螺栓或铰制孔用螺栓连接。由于拆装方便,常用于尺寸较大或磨损后需要更换蜗轮齿圈的场合。

(4)组合式(铸造)蜗轮:又称为镶铸式蜗轮。将青铜轮缘铸在铸铁轮芯上,轮芯上制出榫槽,以防轴向滑动。

二、蜗杆蜗轮常用材料

根据失效形式,蜗杆、蜗轮的材料不仅要求有足够的强度,更重要的是具有良好的跑合性、减磨性、耐磨性和抗胶合能力。

蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。一般低速、载荷不大的蜗杆,可采用40、45钢,并经调质处理,硬度为220~250HBW。高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr、20CrMnTi等,并经渗碳淬火,硬度为40~55HRC。

蜗轮常用材料为青铜和铸铁。锡青铜耐磨性最好,但价格较高,用于滑动速度大于3m/s的重要传动;铸造磷青铜(ZCuSn10P1),铸造锌铅青铜(ZCuSn5Pb5Zn5)用于滑动速度较高的场合;铸造铝铁青铜(ZCuAl10Fe3)力学性能较好,价格便宜,但抗胶合性略差,一般用于滑动速度小于3m/s的传动;灰铸铁(HT150、HT200)只用于滑动速度v≤2m/s的传动中。

蜗轮和蜗杆材料要有一定的强度,还要有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合能力。蜗杆传动常用青铜(低速时用铸铁)做蜗轮齿圈,与淬硬并磨制的钢制蜗杆相匹配。

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