A transmissão da engrenagem de worm é uma forma especial de transmissão de engrenagem, consistindo de um worm e uma roda de minhoca, usada para a transmissão de dois eixos que se cruzam (geralmente 90 graus). Suas principais características são:
Grande taxa de transmissão (estágio único I=5 ~ 100, ou até mais alto)
Transmissão estável com baixo ruído
Propriedade auto -travada (o worm pode ser auto -travado sob certas condições para impedir que a roda de minhocas seja acionada no contrário)
Baixa eficiência (geralmente 30%~ 90%, dependendo da lubrificação e do ângulo da hélice)
Devido ao seu princípio de trabalho exclusivo, a transmissão de engrenagem de vermes é amplamente utilizada em mecanismos de redução, equipamento de elevação, dispositivos de indexação de máquina -ferramenta e outros campos.
O princípio de trabalho das engrenagens de worm
2.1 Princípio básico de transmissão
A transmissão da engrenagem de worm é semelhante à transmissão de engrenagem helicoidal, mas o worm é semelhante a um parafuso e a roda de minhoca é semelhante a uma engrenagem helicoidal. O modo de malha é o seguinte: quando o worm gira, seus dentes helicoidais empurram os dentes da roda de minhoca para fazer movimento circular. Como o ângulo da hélice do worm é grande e o número de dentes da roda de minhocas é grande, uma grande taxa de redução pode ser alcançada.
2.2 Características de transmissão
Relacionamento de movimento: A proporção da velocidade de rotação do worm (n₁) e a velocidade de rotação da roda de minhoca (n₂) é a taxa de transmissão: i=n₁/n₂ =} z₂/z₁, onde z₁ é o número de cabeças worms (geralmente 1 ~ 4) e z₂ é o número de Worhm. Para um verme de cabeça único (Z₁=1), a taxa de transmissão é a maior, mas a eficiência é baixa; Para um verme multi -cabeça (Z₁=2 ~ 4), a eficiência pode ser melhorada, mas a taxa de redução é reduzida.
Direção de rotação do verme:
Direita - Worm Handed: Use a regra da mão direita. Segure o verme com a mão direita e aponte os quatro dedos na direção da rotação do verme. Em seguida, o polegar aponta para a direção da velocidade linear da roda de minhoca no ponto de malha.
Esquerda - Worm de mão: use a regra de mão esquerda. Segure o verme com a mão esquerda e aponte os quatro dedos na direção da rotação do verme. Em seguida, o polegar aponta para a direção da velocidade linear da roda de minhoca no ponto de malha.
Propriedade auto -trancada: Quando o ângulo da hélice () do worm é menor que o ângulo de atrito equivalente (φ), a transmissão possui uma propriedade auto -travada, ou seja, a roda de minhoca não pode acionar o worm ao contrário. A propriedade auto -travadora é frequentemente usada em mecanismos de elevação, plataformas de elevação e outras ocasiões que precisam evitar a rotação reversa.
Eficiência: A eficiência da transmissão da engrenagem de worm é baixa, principalmente devido à perda de atrito deslizante: η=tan ( + ϕ) / tan, onde é o ângulo de chumbo do worm e φ é o ângulo de atrito.
O design de engrenagens de minhocas
3.1 Parâmetros principais
Módulo (M): Uma série de módulos padronizados (como 1, 1,25, 1,5, 2, 2,5, 3 ...).
Número de cabeças de worm (z₁): O worm de cabeça único (z₁=1) é usado para grande taxa de redução e o worm multi -cabeça (z₁=2 ~ 4) é usado para transmissão de alta eficiência.
Número de dentes da roda de minhocas (Z₂): Geralmente z₂=30 ~ 80. Poucos dentes são fáceis de causar subcotação, e muitos dentes levarão a um volume muito grande.
Distância central (A): Isso afeta o tamanho da transmissão. A fórmula de cálculo é: a=m (z₂ + q)/2, onde q é o coeficiente de diâmetro do worm (q=d₁/m).
Ângulo da hélice (): Afeta a eficiência da transmissão, geralmente=3 grau ~ 25 graus.
| Módulo | Diâmetro do círculo de índice | Coeficiente de diâmetro do 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 Cálculo geométrico
As fórmulas básicas de cálculo da dimensão geométrica para a transmissão cilíndrica de vermes são as seguintes:
| Item de cálculo | Símbolo | Fórmula | Resultado do cálculo | Observações | |
|---|---|---|---|---|---|
| Distância central | A | A=0.5 m (zz + q + 2) | 175.00 | - | |
| Módulo | MDU | Mdu=2 a/(22 + q + 2) | 3.15 | - | |
| Ângulo de pressão de seção axial | a | a=20 grau | 20.00 | - | |
| Taxa de transmissão | i | i = Z2/Z1 = n1/n2 | 97.00 | - | |
| Coeficiente de modificação | S | = (a/mdu) - 0.5 (q + z2) | 2.06 | - | |
| Folga radial | C | C=0.25 mdU | 0.79 | - | |
| - | Número de cabeças | Z1 | Z1 = 1, 2, 4 | 1.00 | - |
| - | Coeficiente característico | q | Q=dfe1/mdu | 10.00 | - |
| - | Altura do adendo | HDI | hdi=mdu | 3.15 | - |
| - | Altura doDendum | Hg | hg=1.25 mdu | 3.94 | - |
| Minhoca | Diâmetro do círculo de índice | Dte1 | Dfel=qmdu | 31.50 | - |
| - | Diâmetro do círculo de afinação | DJE1 | Dje 1=dfel + 2 mdu 5=mdU (q + 25) | 44.45 | - |
| - | Diâmetro do círculo de ponta | Ddi1 | Ddi 1=mdU (q + 2) | 37.80 | - |
| Diâmetro do círculo de raízes | DG1 | Dg 1=mdu (q - 2.5) | 23.63 | - | |
| Ângulo de chumbo da hélice do círculo de índice | 入 | 入=arctgz1/q | 0.10 | - | |
| Módulo normal | mf | mf=mducos 入 | 3.13 | - | |
| Comprimento da hélice | L☆ | L=(12 + 0.1 z2) mdU | 68.36 | Z1 = 1, 2 | |
| - | - | L=(13 + 0.1 z2) mdU | 71.51 | Z1 = 4 | |
| Tom de seção axial | P | P=πmdu | 9.90 | - | |
| Helix chumbo | Pz | Pz=πmduz1 | 9.90 | - | |
| Espessura do dente axial no cilindro de índice do fio | SZ1 | Sz 1=0.45 mdu | 97.00 | - | |
| Espessura do dente normal no cilindro de índice do fio | SF1 | Sfl=szlcos 入 | 96.52 | - | |
| Altura da medição da espessura do dente | h~ | h ~=mdu | 3.15 | - | |
| Número de dentes | Z2 | Z 2=iz1 | 97.00 | - | |
| Roda de minhocas | Diâmetro do círculo de índice | Die2 | Dfe 2=mduz2 | 305.55 | - |
| - | Diâmetro do círculo de afinação | DJE2 | Dje 2=dfe 2=mduz2 | 305.55 | - |
| - | Diâmetro do círculo de raízes | DG2 | Dg 2=2 (a - 0.5 ddi 1 - 0.25 mdu) | 310.63 | - |
| - | Diâmetro do círculo de ponta | Ddi2 | Ddi 2=2 (a - 0.5 dfel + mdU) | 324.80 | - |
| - | Diâmetro do círculo externo máximo | DW2 | Dw 2=ddi 2 + mdu | 327.95 | - |
| - | Largura da borda | b | b=0.65 ddi1 | 24.57 | - |
| - | ADENDUM ARC RADIUS | R1 | R 1=0.5 dfel - mdU | 12.60 | - |
| - | Radio do ARC de Dedendum | R2 | R 1=0.5 ddi 1 + 0.25 mdu | 19.69 | - |
3.3 Cálculo de força
Worm Wheel Superfície do dente da fadiga da fadiga (para evitar picadas): σh=zevy kat2 menor ou igual a [σh], onde (ze) é o coeficiente elástico material, (ka) é o coeficiente da condição de trabalho (1,0 ~ 1,5) e (t2) é o torque da roda de worm.
Worm roda da roda de dente a resistência à fadiga da flending (para evitar fraturas): σ=1 / (did2m) × 1,53kat2 yfa2 y menor ou igual a [σf], onde (yfa2) é o coeficiente do perfil de dente e (y) é o coeficiente de ângulo da hélice.
Cálculo do balanço de calor (para evitar superaquecimento): Ploss=p₁ (1 - η) menor ou igual a kaΔt, onde (p1) é a potência de entrada, (k) é o coeficiente de dissipação de calor, (a) é a área de dissipação de calor e (ΔT) é o aumento da temperatura permitido (geralmente menor de 60 graus).
O processamento de engrenagens de minhocas
4.1 Processamento de vermes
Turnando: Adequado para a produção pequena - em lote.
Milling: Adequado para os vermes da cabeça múltipla.
Moagem: usada para vermes de alta precisão (como trituradores de worm cnc).
4.2 Processamento de roda de vermes
Hobbing: Processado com worm - como hobs.
Fly - Cutter Cuttter: Adequado para rodas de minhocas grandes - módulos.
Afiliação / lapidação: para melhorar o acabamento da superfície do dente.
4.3 Seleção de material
| Papel | Materiais comuns | Tratamento térmico |
|---|---|---|
| Minhoca | 45 aço, 40cr, 20crmnti | Querecendo e temperando, carburismo e extinção |
| Roda de minhocas | Bronze de lata (ZCUSN10P1), bronze de alumínio (ZCual10Fe3) | Elenco |
A aplicação de engrenagens de minhoca
5.1 Máquinas de elevação
Guinchos, guindastes (usando propriedades auto -travadas para impedir que objetos pesados deslizem para baixo).
5.2 Redutores industriais
Redutores de vermes (como redutores de RV).
5.3 Dispositivos de indexação de máquina -ferramenta
Dividindo as cabeças, tabelas rotativas (controle do ângulo de precisão).
5.4 Mecanismos de direção de automóveis
Alguns sistemas de direção mecânica adotam transmissão de engrenagem de minhoca, incluindo equipamentos de direção, volante, eixo de transmissão de direção, eixo de direção, braço de direção, haste de tração de direção, junta universal, articulação de direção esquerda, braço de arremesso de direção, arestão direita, arremesso de arejamento, braço trapézico, etc.
5.5 Outros campos
Máquinas de embalagem, equipamentos de transmissão, unidades de válvulas, etc.
5.6 Vantagens e desvantagens da transmissão de engrenagem de vermes
5.6.1 Vantagens
Grande taxa de transmissão e estrutura compacta.
Operação estável e baixo ruído.
Propriedade auto -travada (sob condições específicas).
Adequado para ocasiões com espaço limitado.
5.6.2 Desvantagens
Baixa eficiência (especialmente para vermes de cabeça única).
Geração de calor grave, exigindo boa lubrificação.
Alto custo de fabricação (a roda de minhoca precisa de desgaste - materiais resistentes).
Resumo
A transmissão da engrenagem de worm desempenha um papel insubstituível nos mecanismos de redução, equipamentos de elevação e outros campos devido à sua grande taxa de redução, propriedade de travamento e estrutura compacta. Embora sua eficiência seja baixa, seu desempenho e vida útil podem ser significativamente melhorados por meio de design otimizado, seleção de materiais apropriados e métodos de lubrificação. No futuro, a transmissão de engrenagem de vermes continuará se desenvolvendo na direção de alta eficiência, precisão e inteligência.
