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1、蜗杆传动 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算1（一）教学要求 1、了解蜗杆传动特点、类型 2、掌握蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 3、熟悉普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件、强 度计算及热平衡计算等。（二）教学的重点与难点 重点：普通圆柱蜗杆传动的几何参数计算、正确啮合条件、强度计算。难点：蜗杆传动的受力分析。2蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动由蜗杆、蜗轮与机架组成。一般蜗杆为主动件、蜗轮为从动件。蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般两轴交角为90，如图所示。蜗杆传动具有自锁性，作减速运动。广泛应用于各种机械和仪器设备中。311.1.1 蜗杆传动的类型 圆弧面蜗杆
2、传动 锥面蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 按蜗杆形式分4优点：传动比大、机构紧凑；。若只传递运动（如分度运动），其传动比可达1000。传动平稳、无噪音；反向行程时可自锁，安全保护。缺点：齿面相对滑动速度大，易磨损，效率低，一般为0.70.8，当具有自锁时，效率小于0.5；效率低、成本较高。11.1.2 蜗杆传动的特点511.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。在中间平面上，蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。611.2.1 蜗杆传动的主要参数及其选择 1.蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2 和传动比i蜗杆头数z1=14：单头：传动比大，易自锁，效率低，
3、精度高。多头：传动比小，但加工困难，精度降低。传动比：注意：蜗杆传动的传动比仅与蜗杆的头数和蜗轮的齿数有关，而不等于分度圆直径之比。72.模数m和压力角 蜗杆传动的设计计算都是以中间平面内的参数和几何关系为标准。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。根据正确啮合条件，蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数；蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角。规定中间平面上的模数和压力角为标准值，则，8 通常蜗杆螺旋线的升角 ，升角小时传动效率低，但可实现自锁；升角大时传动效率高，但蜗杆的车削加工困难。3.蜗杆螺旋线升角蜗杆螺旋线的导程为：螺旋升角与导程的关系：94蜗杆的分度圆直径d1和直径系
4、数q 蜗杆的分度圆直径：直径系数：当模数一定时，q值越小，d1越小.升角越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度和强度降低。由（已标准化）得105.标准中心距a11.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算蜗杆传动的几何尺寸计算见表11.3蜗杆传动的正确啮合条件11 蜗杆传动的滑动速度 较大的VS易发生齿面磨损和胶合；如润滑条件良好（形成油膜条件）则较大的VS则有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率。1.齿面间滑动速度11.3 蜗杆传动的失效形式和计算准则 11.3.1 蜗杆传动的失效形式12 2.失效形式：主要有点蚀、齿根折断、齿面胶合和磨损。最常见失效是齿面胶合和过度磨损。（1）开式传动：主要失效
5、是齿面磨损和轮齿折断。设计准则：按齿根弯曲疲劳强度为设计准则。（2）闭式传动：主要失效是胶合、磨损和点蚀。设计准则：按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，另计算热平衡和蜗杆刚度。1311.4 蜗杆传动的材料和结构 11.4.1 蜗杆传动的材料 要求：足够的强度；良好的减摩、耐磨性；良好的抗胶合性。为了减摩，通常蜗杆用碳钢和合金钢制成，高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳(shentan)淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。蜗轮用有色金属，常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。1411.4.2 蜗杆、蜗轮的结构1.蜗杆的结构蜗杆通常与轴做成一体，称
6、为蜗杆轴。（1）铣(xi)制蜗杆（2）车制蜗杆152.蜗轮的结构常用蜗轮的结构形式如下：整体式蜗轮齿圈式蜗轮镶xiang铸式蜗轮 螺栓联接式蜗轮16 11.5 蜗杆传动的强度计算 1力的大小11.5.1 蜗杆传动的受力分析 Fn分解为三个相互垂直的力：切向力Ft、径向力Fr、轴向力 Fa。由于蜗杆与蜗轮轴交角为90,故蜗杆切向力Ft1与蜗轮轴向力Fa2、蜗轮切向力Ft2与蜗杆轴向力Fa1、蜗杆径向力Fr1与蜗轮径向力Fr2为作用力与反作用力。17各力的大小计算如下:T1、T2分别为作用在蜗杆和蜗轮上的转矩182.蜗杆蜗轮受力方向 蜗杆切向力Ft1是阻力，方向与蜗杆转动方向相反，蜗轮切向力Ft2
7、与其回转方向相同；两径向力Fr1和Fr2分别指向各自的轮心；轴向力Fa1的方向根据蜗杆的螺旋线旋向和回转方向，应用左、右手定则来确定。192023/1/120设计公式：11.5.3 蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核11.5.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算校核公式：蜗轮轮齿弯曲疲劳强度所限定的承载能力,大都超过齿面点蚀和热平衡计算所限制的承载能力,因此，一般不进行弯曲强度计算。21 ：11.5.4 蜗杆的刚度计算 蜗杆刚度条件：许用最大挠度：截面惯性矩I：2211.6蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 11.6.1 蜗杆传动的效率 闭式蜗杆传动的总效率包括三部分:轮齿啮合摩擦损失效率、轴承摩擦损失效率及零件
8、搅动润滑油飞溅损失效率。总效率：啮合摩擦损失效率：通常取则蜗杆传动的总效率：2311.6.2 蜗杆传动的润滑目的：1）提高效率；2）降低温升，防止磨损和胶合。蜗杆上置式浸油润滑，润滑效果较差，但搅油损失小；蜗杆下置式浸油润滑,润滑效果较好，但搅油损失大。11.6.3 蜗杆传动热平衡计算 摩擦热使温升较高，润滑油粘度下降，加剧磨损和胶合。所以，闭式蜗杆传动应进行热平衡计算。热平衡条件：24 如t180时采取措施：1加散热片以增大散热面积。2蜗杆轴端加风扇，用强制风冷却。3在传动箱内安装循环冷却管路。4采用压力喷油润滑。252611.7 普通蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护蜗杆传动的精度选择GB
9、10089-88对圆柱蜗杆传动规定了112个精度等级。1级精度最高，其余等级依次降低，12级为最低，69级精度应用最多6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构，圆周速度v25m/s7级精度用于中等精度的运输机或高速传递动力场合,速度v27.5m/s8级精度一般用于一般的动力传动中，圆周速v23m/s9级精度一般用于不重要的低速传动机构或手动机构27蜗杆传动安装蜗杆传动安装要求精度高。应使蜗轮的中间平面通过蜗杆的轴线。为保证传动的正确啮合，工作时蜗轮的中间平面不允许有轴向移动，因此蜗轮轴支撑应采用两端固定的方式。蜗杆传动的维护很重要，又注意周围的通风散热情况。2811.8 常用各类齿轮传动的选
10、择11.8.1 各类齿轮传动性能的比较2911.8.2 传动类型的选择在选择传动类型时应考虑以下几个方面传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿轮放在高速级圆柱齿轮和谐齿轮相比，一般斜齿轮的强度比直齿轮高，且传动平稳，所以用于高速场合。直齿轮用于低速场合直齿圆锥齿轮仅用于V5m/s的场合，高速时可采用曲面齿等。30由工作条件确定选用开式传动或闭式传动。蜗杆的圆周速度v4m/s时采用上置式蜗杆传动。联合使用齿轮、蜗杆传动时，有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形势。前者结构紧凑，后者传动效率较高。311、蜗杆传动特点、类型2、蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计
11、算3、普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件4、普通圆柱蜗杆传动的受力分析、强度计算及热平衡计算。总 结321、当两轴线（）时，可采用蜗杆传动。A 平行 B 相交 C 垂直交错2、在蜗杆传动中，通常（）为主动件。A 蜗杆 B 蜗轮 C 蜗杆蜗轮都可以3、阿基米德蜗杆的（）模数，应符合标准数值。A 法向 B 端面 C 轴向4、蜗杆传动自锁时，应使蜗杆导程角（）当量摩擦角。A 大于 B小于 C等于5、起吊重物用的手动蜗杆传动装置，应采用（）蜗杆。A 单头、小导程角 B 单头、大导程角 C 多头、小导程角 D多头、大导程角6、计算蜗杆传动的传动比时,公式()是错误的。复习思考题ACDB337、为减少蜗轮滚刀
12、数量，有利于刀具标准化，规定()为标准值。A 蜗轮齿数 B 蜗杆头数 C蜗杆分度圆直径8、蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要针对（）来进行。A蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度 B蜗轮齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度 C蜗杆齿面接触强度和齿根弯曲强度D蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度9、蜗杆传动中，蜗杆常用材料（），蜗轮常用材料有（）。A 铸铝 B碳钢 C铸铁 D黄铜 E锡青铜 F合金钢 G工程塑料3410、在蜗杆传动中，标准化了的参数有（）。蜗杆的头数蜗轮的齿数蜗杆的模数蜗杆的分度圆直径 蜗杆的导程角蜗杆的压力角 蜗轮的分度圆直径11、为使蜗杆传动具有自锁性，应采用()和()的蜗杆。单头 多头
13、大导程角 小导程角3512、标准蜗杆 传动的中心距计算公式应力 A A B B C D 13、蜗杆蜗轮啮合面间的滑动速度Va与蜗杆的圆周速度V1之间有()关系A Va=V1 B VaV1 C VaV1 D Va与V1没关系14、蜗杆传动的主要失效形式是A齿面疲劳点蚀 B齿根的弯曲折断 C齿面的胶合和磨损；D齿面的塑性变形361、试分析图示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋线方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向（用各分力表示）。习 题372、图示为蜗杆、齿轮传动装置。右旋蜗杆I为主动件，为使轴、上传动件的轴向力能相抵消，试确定：（1）蜗杆的转向1；（2）一对斜齿轮3、4轮齿的旋向；（3）用图表示轴上传动件的受力（用各分力表示）情况。382023/1/139