La trasmissione degli ingranaggi a vite senza fine è una forma speciale di trasmissione degli ingranaggi, costituita da un verme e una ruota del verme, utilizzata per la trasmissione di due alberi che si intersecano (di solito 90 gradi). Le sue caratteristiche principali sono:
Grande rapporto di trasmissione (singolo - stadio i=5 ~ 100, o anche più in alto)
Trasmissione stabile a basso rumore
Proprietà auto -bloccante (il worm può essere auto -bloccarsi in determinate condizioni per evitare che la ruota del verme venga guidata al contrario)
Bassa efficienza (di solito 30%~ 90%, a seconda della lubrificazione e dell'angolo dell'elica)
Grazie al suo principio di lavoro unico, la trasmissione degli ingranaggi a vite senza fine è ampiamente utilizzata in meccanismi di riduzione, attrezzature di sollevamento, dispositivi di indicizzazione della macchina utensile e altri campi.
Il principio di lavoro degli ingranaggi del verme
2.1 Principio di trasmissione di base
La trasmissione degli ingranaggi del verme è simile alla trasmissione degli ingranaggi elicoidali, ma il worm è simile a una vite e la ruota del verme è simile a una marcia elicoidale. La loro modalità di mesh è la seguente: quando il verme ruota, i suoi denti elicoidali spingono i denti della ruota del verme per fare un movimento circolare. Poiché l'angolo di elica del worm è grande e il numero di denti della ruota del verme è grande, è possibile ottenere un grande rapporto di riduzione.
2.2 Caratteristiche di trasmissione
Relazione di movimento: Il rapporto tra la velocità di rotazione del worm (n₁) e la velocità di rotazione della ruota del worm (n₂) è il rapporto di trasmissione: i=n₁/n₂=Z₂/Z₁, dove Z₁ è il numero di teste del worm (di solito 1 ~ 4) e Z₂ è il numero di taiti a ruota worm. Per un worm a testa singola (Z₁=1), il rapporto di trasmissione è il più grande, ma l'efficienza è bassa; Per un worm multi -testa (Z₁=2 ~ 4), l'efficienza può essere migliorata, ma il rapporto di riduzione è ridotto.
Direzione di rotazione del verme:
DESTRA - WORM a mano: usa la regola della mano destra. Tieni il verme con la mano destra e punta le quattro dita nella direzione della rotazione del verme. Quindi il pollice punta alla direzione di velocità lineare della ruota del verme nel punto di meshing.
Sinistra - Worm a mano: usa la regola a sinistra. Tieni il verme con la mano sinistra e punta le quattro dita nella direzione della rotazione del verme. Quindi il pollice punta alla direzione di velocità lineare della ruota del verme nel punto di meshing.
Proprietà self -bloccante: Quando l'angolo dell'elica () del worm è più piccolo dell'angolo di attrito equivalente (φ), la trasmissione ha una proprietà auto -bloccaggio, cioè la ruota del verme non può guidare il verme al contrario. La proprietà autonoma viene spesso utilizzata in meccanismi di sollevamento, piattaforme di sollevamento e altre occasioni che devono prevenire la rotazione inversa.
Efficienza: L'efficienza della trasmissione degli ingranaggi del verme è bassa, principalmente dovuta alla perdita di attrito scorrevole: η=tan ( + ϕ) / tan, dove è l'angolo di piombo del worm e φ è l'angolo di attrito.
Il design degli ingranaggi del verme
3.1 Parametri principali
Modulo (M): Una serie di moduli standardizzati (come 1, 1,25, 1,5, 2, 2,5, 3 ...).
Numero di teste di worm (Z₁): Single - Head Worm (Z₁=1) viene utilizzato per un rapporto di riduzione di grandi dimensioni e il worm a testa multipla (Z₁=2 ~ 4) viene utilizzato per la trasmissione ad alta efficienza.
Numero di denti della ruota del worm (Z₂): Di solito Z₂=30 ~ 80. Troppo pochi denti sono facili da causare un sottosuota e troppi denti porteranno a un volume troppo grande.
Distanza centrale (a): Influisce sulla dimensione della trasmissione. La formula di calcolo è: a=m (z₂ + q)/2, dove Q è il coefficiente del diametro del worm (Q=d₁/m).
Elica angolo (): Influisce sull'efficienza di trasmissione, generalmente=3 grado ~ 25 gradi.
| Modulo | Diametro del cerchio indice | Coefficiente di diametro del verme |
|---|---|---|
| m | d₁ | q |
| 1.25 | 20 | 16 |
| 22.4 | 17.92 | - |
| 1.6 | 20 | 12.5 |
| 28 | 17.5 | - |
| 2 | 22.4 | 11.2 |
| 35.5 | 17.75 | - |
| 2.5 | 28 | 11.2 |
| 45 | 18 | - |
| 3.15 | 35.5 | 11.27 |
| 56 | 17.778 | - |
| 4 | 40 | 10 |
| 71 | 17.75 | - |
| 5 | 50 | 10 |
| 90 | 18 | - |
| 6.3 | 63 | 10 |
| 112 | 17.778 | - |
| 8 | 80 | 10 |
| 140 | 17.5 | - |
| 10 | 90 | - |
| 160 | - | - |
3.2 Calcolo geometrico
Le formule di calcolo della dimensione geometrica di base per la trasmissione del verme cilindrico sono le seguenti:
| Articolo di calcolo | Simbolo | Formula | Risultato di calcolo | Osservazioni | |
|---|---|---|---|---|---|
| Distanza centrale | A | A=0.5 m (zz + q + 2) | 175.00 | - | |
| Modulo | Mdu | Mdu=2 a/(22 + q + 2) | 3.15 | - | |
| Angolo di pressione della sezione assiale | a | un grado=20 | 20.00 | - | |
| Rapporto di trasmissione | i | i = Z2/Z1 = n1/n2 | 97.00 | - | |
| Coefficiente di modifica | S | = (a/mdu) - 0.5 (q + z2) | 2.06 | - | |
| Clearance radiale | C | C=0.25 mdu | 0.79 | - | |
| - | Numero di teste | Z1 | Z1 = 1, 2, 4 | 1.00 | - |
| - | Coefficiente caratteristico | q | Q=dfe1/mdu | 10.00 | - |
| - | Altezza addendum | HDI | hdi=mdu | 3.15 | - |
| - | Altezza del dedendum | Hg | Hg=1.25 mdu | 3.94 | - |
| Verme | Diametro del cerchio indice | Dte1 | Dfel=qmdu | 31.50 | - |
| - | Diametro del cerchio del tono | DJE1 | Dje 1=dfel + 2 mdu 5=mdu (q + 25) | 44.45 | - |
| - | Diametro del cerchio della punta | Ddi1 | Ddi 1=mdu (q + 2) | 37.80 | - |
| Diametro del cerchio radicale | DG1 | Dg 1=mdu (q - 2.5) | 23.63 | - | |
| Angolo di piombo dell'elica del cerchio indice | 入 | 入=arctgz1/q | 0.10 | - | |
| Modulo normale | mf | mf=mducos 入 | 3.13 | - | |
| Lunghezza dell'elica | L☆ | L=(12 + 0.1 z2) mdu | 68.36 | Z1 = 1, 2 | |
| - | - | L=(13 + 0.1 z2) mdu | 71.51 | Z1 = 4 | |
| Pitch della sezione assiale | P | P=πmdu | 9.90 | - | |
| Capo di elica | Pz | Pz=πmduz1 | 9.90 | - | |
| Spessore del dente assiale sul cilindro dell'indice del filo | SZ1 | Sz 1=0.45 mdu | 97.00 | - | |
| Spessore normale del dente sul cilindro dell'indice del filo | SF1 | Sfl=szlcos 入 | 96.52 | - | |
| Altezza di misurazione dello spessore del dente | h~ | H ~=mdu | 3.15 | - | |
| Numero di denti | Z2 | Z 2=iz1 | 97.00 | - | |
| Ruota del verme | Diametro del cerchio indice | Die2 | Dfe 2=mduz2 | 305.55 | - |
| - | Diametro del cerchio del tono | DJE2 | Dje 2=dfe 2=mduz2 | 305.55 | - |
| - | Diametro del cerchio radicale | DG2 | Dg 2=2 (a - 0.5 ddi 1 - 0.25 mdu) | 310.63 | - |
| - | Diametro del cerchio della punta | Ddi2 | Ddi 2=2 (a - 0.5 dfel + mdu) | 324.80 | - |
| - | Diametro del cerchio esterno massimo | DW2 | DW 2=ddi 2 + mdu | 327.95 | - |
| - | Larghezza del cerchione | b | B=0.65 ddi1 | 24.57 | - |
| - | Addendum ARC raggio | R1 | R 1=0.5 dfel - mdu | 12.60 | - |
| - | DEDendum ARC RADIUS | R2 | R 1=0.5 ddi 1 + 0.25 mdu | 19.69 | - |
3.3 Calcolo della forza
Resistenza alla fatica del contatto della superficie del dente del volante (per prevenire l'origine): σh=zevy kat2 meno o uguale a [σh], dove (ze) è il coefficiente elastico del materiale, (ka) è il coefficiente di condizione di lavoro (1,0 ~ 1,5) e (T2) è la coppia della ruota del verme.
Resistenza alla fatica per flessione della radice del dente del worm (per prevenire la frattura): σ=1 / (did2m) × 1.53Kat2 yfa2 y inferiore o uguale a [σf], dove (yfa2) è il coefficiente del profilo del dente e (y) è il coefficiente di angolo di elica.
Calcolo del bilancio termico (per evitare il surriscaldamento): Ploss=p₁ (1 - η) meno o uguale a kaΔt, dove (p1) è la potenza di input, (k) è il coefficiente di dissipazione del calore, (a) è l'area di dissipazione del calore e (Δt) è la temperatura consentita (di solito inferiore o uguale a 60 gradi).
La elaborazione degli ingranaggi del verme
4.1 Elaborazione dei worm
Turning: adatto per la produzione di piccoli batch.
Macurizzazione: adatto a vermi multi -testa.
Macinatura: utilizzato per vermi ad alta precisione (come le smerigliatrici del verme CNC).
4.2 Elaborazione delle ruote worm
Hobbing: elaborato con worm - come cobs.
Fly - taglio del cutter: adatto a ruote a vite senza fine modulo.
Raning / Lapping: per migliorare la finitura della superficie del dente.
4.3 Selezione del materiale
| Parte | Materiali comuni | Trattamento termico |
|---|---|---|
| Verme | 45 acciaio, 40cr, 20crmnti | Spegnere e temperare, carbburdare e spegnere |
| Ruota del verme | Tin Bronze (Zcusn10p1), bronzo in alluminio (ZCUAL10FE3) | Casting |
L'applicazione di ingranaggi a vite
5.1 Macchinari di sollevamento
Argani, gru (usando la proprietà auto -bloccante per evitare che gli oggetti pesanti scivoli verso il basso).
5.2 Riduttori industriali
Riduttori di vermi (come riduttori di camper).
5.3 Dispositivi di indicizzazione della macchina utensile
Teste di divisione, tabelle rotanti (controllo dell'angolo di precisione).
5.4 Meccanismi di sterzo automobilistici
Alcuni sistemi di sterzo meccanici adottano la trasmissione degli ingranaggi a vite senza fine, tra cui il cambio di sterzo, il volante, l'albero della trasmissione dello sterzo, l'albero dello sterzo, il braccio di sterzo, il tiro del guscio, l'articolazione universale, la bocchetta di sterzo sinistra, il braccio di sterzo, il braccio dello sterzo destro, il braccio del trapezoide dello sterzo, ecc.
5.5 altri campi
Macchinari di imballaggio, attrezzature di trasporto, unità valvole, ecc.
5.6 Vantaggi e svantaggi della trasmissione degli ingranaggi del verme
5.6.1 Vantaggi
Grande rapporto di trasmissione e struttura compatta.
Funzionamento stabile e basso rumore.
Proprietà self -bloccante (in condizioni specifiche).
Adatto a occasioni con spazio limitato.
5.6.2 Svantaggi
Bassa efficienza (specialmente per i vermi a testa singola).
Grave generazione di calore, che richiede una buona lubrificazione.
Alti costi di produzione (la ruota del verme ha bisogno di usura - materiali resistenti).
Riepilogo
La trasmissione degli ingranaggi a vite senza fine svolge un ruolo insostituibile nei meccanismi di riduzione, nelle attrezzature di sollevamento e in altri campi a causa del suo grande rapporto di riduzione, della proprietà autonoma e della struttura compatta. Sebbene la sua efficienza sia bassa, le sue prestazioni e la sua durata possono essere significativamente migliorate attraverso la progettazione ottimizzata, la selezione di materiali e metodi di lubrificazione appropriati. In futuro, la trasmissione degli ingranaggi del worm continuerà a svilupparsi nella direzione di alta efficienza, precisione e intelligenza.
