La transmissió d’engranatges de cuc és una forma especial de transmissió d’engranatges, formada per un cuc i una roda de cuc, utilitzada per a la transmissió de dos eixos que s’entrecreuen (normalment 90 graus). Les seves característiques principals són:
Ràtio de transmissió gran (single - etapa I=5 ~ 100, o fins i tot superior)
Transmissió estable amb baix soroll
Propietat de bloqueig (el cuc es pot bloquejar en determinades condicions per evitar que la roda de cuc es condueixi al revés)
Baixa eficiència (normalment un 30%~ 90%, segons la lubricació i l'angle de l'hèlix)
A causa del seu principi de treball únic, la transmissió d'engranatges de cuc s'utilitza àmpliament en mecanismes de reducció, equips d'aixecament, dispositius d'indexació de màquines -eina i altres camps.
El principi de treball dels engranatges de cuc
2.1 Principi de transmissió bàsica
La transmissió d’engranatges de cuc és similar a la transmissió d’engranatges helicoïdals, però el cuc és similar a un cargol i la roda de cuc és similar a un engranatge helicoïdal. El seu mode de malla és el següent: Quan el cuc gira, les seves dents helicoïdals empenyen les dents de la roda de cuc per fer un moviment circular. Com que l’angle d’hèlix del cuc és gran i el nombre de dents de la roda de cuc és gran, es pot aconseguir una gran proporció de reducció.
2.2 Característiques de transmissió
Relació de moviment: La relació de la velocitat de rotació del cuc (n₁) amb la velocitat de rotació de la roda de cuc (n₂) és la relació de transmissió: I=n₁/n₂=z₂/z₁, on Z₁ és el nombre de caps de cuc (normalment 1 ~ 4) i Z₂ és el nombre de dents de roda de cuc. Per a un cuc de capçalera (z₁=1), la relació de transmissió és la més gran, però l'eficiència és baixa; Per a un cuc multi -cap (z₁=2 ~ 4), es pot millorar l'eficiència, però es redueix la relació de reducció.
Direcció de rotació del cuc:
CUNA DE DRET - MANDAT: Utilitzeu la regla de la mà dreta. Manteniu el cuc amb la mà dreta i apunteu els quatre dits cap a la rotació del cuc. A continuació, el polze apunta a la direcció de la velocitat lineal de la roda de cuc al punt de malla.
Esquerra: cuc de mà: utilitzeu la regla de la mà esquerra. Manteniu el cuc amb la mà esquerra i apunteu els quatre dits cap a la rotació del cuc. A continuació, el polze apunta a la direcció de la velocitat lineal de la roda de cuc al punt de malla.
Propietat de bloqueig: Quan l’angle d’hèlix () del cuc és menor que l’angle de fricció equivalent (φ), la transmissió té una propietat de bloqueig d’auto, és a dir, la roda de cuc no pot conduir el cuc al revés. La propietat de bloqueig propi s’utilitza sovint en mecanismes d’elevació, plataformes d’elevació i altres ocasions que necessiten evitar la rotació inversa.
Eficiència: L’eficiència de la transmissió d’engranatges de cuc és baixa, principalment a causa de la pèrdua de fricció lliscant: η=tan ( + ϕ) / tan, on és l’angle de plom del cuc i φ és l’angle de fricció.
El disseny dels engranatges de cuc
3.1 Paràmetres principals
Mòdul (M): Una sèrie de mòduls normalitzats (com ara 1, 1,25, 1,5, 2, 2,5, 3 ...).
Nombre de caps de cuc (Z₁): Single - Head Worm (z₁=1) s'utilitza per a una proporció de reducció gran i el cuc de capçalera (z₁=2 ~ 4) s'utilitza per a la transmissió d'eficiència d'alta eficiència.
Nombre de dents de rodes de cuc (Z₂): Normalment z₂=30 ~ 80. Massa poques dents són fàcils de causar subcontractes i massa dents comportaran un volum massa gran.
Distància central (a): Afecta la mida de la transmissió. La fórmula de càlcul és: a=m (z₂ + q)/2, on q és el coeficient de diàmetre de cuc (q=d₁/m).
Helix angle (): Afecta l'eficiència de transmissió, generalment=3 grau ~ 25 graus.
| Mòdul | Diàmetre del cercle índex | Coeficient de diàmetre de cuc |
|---|---|---|
| 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 Càlcul geomètric
Les fórmules bàsiques de càlcul de la dimensió geomètrica per a la transmissió de cuc cilíndrica són les següents:
| Element de càlcul | Símbol | Fòrmula | Resultat de càlcul | Observacions | |
|---|---|---|---|---|---|
| Distància central | A | A=0.5 m (zz + q + 2) | 175.00 | - | |
| Mòdul | MDU | Mdu=2 a/(22 + Q + 2) | 3.15 | - | |
| Angle de pressió de la secció axial | a | un grau=20 | 20.00 | - | |
| Ràtio de transmissió | i | i = Z2/Z1 = n1/n2 | 97.00 | - | |
| Coeficient de modificació | S | = (a/mdu) - 0.5 (q + z2) | 2.06 | - | |
| Selecció radial | C | C=0.25 mdu | 0.79 | - | |
| - | Nombre de caps | Z1 | Z1 = 1, 2, 4 | 1.00 | - |
| - | Coeficient característic | q | q=dfe1/mdu | 10.00 | - |
| - | Alçada de l'addendum | IDI | hdi=mdu | 3.15 | - |
| - | Alçada del dedendum | HG | hg=1.25 mdu | 3.94 | - |
| Cuc | Diàmetre del cercle índex | Dte1 | Dfel=qmdu | 31.50 | - |
| - | Diàmetre del cercle de pas | Dje1 | Dje 1=dfel + 2 mdu 5=mdu (q + 25) | 44.45 | - |
| - | Diàmetre del cercle de punta | DDI1 | Ddi 1=mdu (q + 2) | 37.80 | - |
| Diàmetre del cercle de l'arrel | DG1 | Dg 1=mdu (q - 2.5) | 23.63 | - | |
| Índex Circle Helix Angle de plom | 入 | 入=Arctgz1/Q | 0.10 | - | |
| Mòdul normal | mf | mf=mducos 入 | 3.13 | - | |
| Longitud de l'hèlix | L☆ | L=(12 + 0.1 z2) mdu | 68.36 | Z1 = 1, 2 | |
| - | - | L=(13 + 0.1 z2) mdu | 71.51 | Z1 = 4 | |
| Pit de secció axial | P | P=πmdu | 9.90 | - | |
| Plom de l’hèlix | Pz | Pz=πmduz1 | 9.90 | - | |
| Gruix de les dents axials al cilindre índex del fil | SZ1 | Sz 1=0.45 mdu | 97.00 | - | |
| Gruix normal de les dents al cilindre índex del fil | SF1 | Sfl=szlcos 入 | 96.52 | - | |
| Alçada de mesurament del gruix de les dents | h~ | H ~=mdu | 3.15 | - | |
| Nombre de dents | Z2 | Z 2=IZ1 | 97.00 | - | |
| Roda de cuc | Diàmetre del cercle índex | Morir2 | Dfe 2=mduz2 | 305.55 | - |
| - | Diàmetre del cercle de pas | DJE2 | Dje 2=dfe 2=mduz2 | 305.55 | - |
| - | Diàmetre del cercle de l'arrel | DG2 | Dg 2=2 (a - 0.5 ddi 1 - 0.25 mdu) | 310.63 | - |
| - | Diàmetre del cercle de punta | DDI2 | Ddi 2=2 (a - 0.5 dfel + mdu) | 324.80 | - |
| - | Diàmetre màxim del cercle exterior | DW2 | Dw 2=ddi 2 + mdu | 327.95 | - |
| - | Amplada de la vora | b | b=0.65 ddi1 | 24.57 | - |
| - | Radi d'arc addendum | R1 | R 1=0.5 dfel - mdu | 12.60 | - |
| - | Radi d'arc de dedendum | R2 | R 1=0.5 ddi 1 + 0.25 mdu | 19.69 | - |
3.3 Càlcul de força
Superfície de les dents de la roda de cuc Contacte Força de fatiga (per evitar picotejar): σh=zevy kat2 inferior o igual a [σH], on (ze) és el coeficient elàstic material, (ka) és el coeficient de condició de treball (1,0 ~ 1,5), i (T2) és el parell de la roda de cuc.
Roda de cuc de la roda de la roda de la fatiga de la fatiga (per evitar la fractura): σ=1 / (did2m) × 1.53Kat2 yfA2 y menys o igual a [σf], on (yfa2) és el coeficient de perfil de dents i (y) és el coeficient d'angle hèlix.
Càlcul de l'equilibri de calor (per evitar el sobreescalfament): Ploss=p₁ (1 - η) menys o igual a KaΔT, on (P1) és la potència d’entrada, (k) és el coeficient de dissipació de calor, (a) és l’àrea de dissipació de calor i (ΔT) és l’augment de la temperatura admissible (normalment menys que o igual a 60 graus).
El processament dels engranatges de cuc
4.1 Processament de cucs
Turning: Apte per a la producció de lots petits.
Fresc: adequat per a cucs de capçalera.
MOLTA: S'utilitza per a cucs d'alta precisió (com ara les mòltes de cuc CNC).
4.2 Processament de rodes de cuc
Hobbing: processat amb cuc, com els hobs.
Fly - Cutter Tall: Apte per a rodes de cuc de mòdul grans.
Honing / Lapping: per millorar l’acabat de la superfície de les dents.
4.3 Selecció de material
| Part | Materials comuns | Tractament tèrmic |
|---|---|---|
| Cuc | 45 acer, 40cr, 20crmnti | Apagar i temperar, carburant i apagat |
| Roda de cuc | Bronze d’estany (Zcusn10p1), bronze d’alumini (Zcual10fe3) | Fosa |
L’aplicació d’engranatges de cuc
5.1 Maquinària d’elevació
Els cabrestres, grues (utilitzant propietats de bloqueig per evitar que els objectes pesats es llisquin).
5.2 Reductors industrials
Reductors de cucs (com els reductors de vehicles de vehicles).
5.3 Dispositius d’indexació de màquines -eina
Dividir els caps, taules rotatives (control de l'angle de precisió).
5.4 Mecanismes de direcció d'automòbils
Alguns sistemes de direcció mecànics adopten la transmissió d’engranatges de cuc, incloent -hi l’engranatge de direcció, el volant, l’eix de transmissió de la direcció, l’eix de direcció, el braç de direcció, la barra de la direcció, l’articulació universal, el nus de la direcció esquerra, el braç de la direcció, el nus de direcció dreta, el braç de trapezi de direcció, etc.
5.5 Altres camps
Maquinària d’envasos, equips de transport, unitats de vàlvules, etc.
5.6 Avantatges i desavantatges de la transmissió d’engranatges de cuc
5.6.1 Avantatges
Ràtio de transmissió gran i estructura compacta.
Funcionament estable i baix soroll.
Propietat de bloqueig (en condicions específiques).
Apte per a ocasions amb un espai limitat.
5.6.2 Desavantatges
Baixa eficiència (especialment per a cucs de capçalera).
Generació de calor greu, que requereix una bona lubricació.
Cost de fabricació elevat (la roda de cuc necessita desgast - materials resistents).
Sumari
La transmissió d’engranatges de cucs té un paper insubstituïble en els mecanismes de reducció, els equips d’elevació i altres camps a causa de la seva gran proporció de reducció, propietat d’auto -bloqueig i estructura compacta. Tot i que la seva eficiència és baixa, el seu rendiment i la seva vida útil es poden millorar significativament mitjançant el disseny optimitzat, la selecció de materials i mètodes de lubricació adequats. En el futur, la transmissió d’engranatges de cuc continuarà desenvolupant -se en la direcció d’una alta eficiència, precisió i intel·ligència.
