第12章蜗杆传动 基本内容:类型、应用、失效形式、材料选择、力的分析、强度计算、效率、润滑和热平 衡计算等。 基本要求:掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算、了解热平衡原理和计算方法、蜗杆传动 的类型、特点等 学时:课堂教学:3学时。 第一讲 §12-1概述 特点和应用 在大多数情况下,两轴在空间是互相垂直的,轴交角∑=9 广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造部门 ▲结构组成:蜗杆 般为主动件 蜗轮 根据蜗杆与蜗轮的相互位置:一一上置蜗杆传动 下置蜗杆传动 旁置蜗杆传动 ▲特点: 1)能得到很大的单级传动比。 2)结构紧凑 3)工作平稳、无噪声、冲击振动小。 4)可以实现自锁。 5)传动效率较低 般 n=0.7~0.9
- 1 - 第 12 章 蜗杆传动 基本内容：类型、应用、失效形式、材料选择、力的分析、强度计算、效率、润滑和热平 衡计算等。 基本要求：掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算、了解热平衡原理和计算方法、蜗杆传动 的类型、特点等。 学 时：课堂教学：3 学时。 第一讲 §12-1 概述 一、 特点和应用 在大多数情况下，两轴在空间是互相垂直的，轴交角∑＝90°。 广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造部门。 ▲结构组成：蜗杆—— 一般为主动件 蜗轮—— 根据蜗杆与蜗轮的相互位置：——上置蜗杆传动 ——下置蜗杆传动 ——旁置蜗杆传动 ▲特点： 1） 能得到很大的单级传动比。 2） 结构紧凑 3） 工作平稳、无噪声、冲击振动小。 4） 可以实现自锁。 缺点： 5） 传动效率较低—— 一般 η＝0.7～0.9
具有自锁性能n≈04 6)需用贵重的减摩材料(如青铜)制造。材料价格较高。 、分类 ▲按蜗杆形状不同可分为三类 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动,见图 a)圆柱蜗杆传动 b)环面蜗杆传动 c)锥蜗杆传动 ▲按蜗杆螺旋线方向不同: 左旋蜗杆 一右旋蜗杆 ▲按蜗杆头数不同: —单头蜗杆:主要用于传动比较大的场合,要求自锁的传动必须采用单头蜗杆 一多头蜗杆:主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。 ▲对于圆柱蜗杆传动:根据加工时刀具位置的不同,可以分为三种 )阿堪米德蜗杆 b)渐开线蜗杆 c)法向直廓螨杆
- 2 - 具有自锁性能 η≈0.4 6） 需用贵重的减摩材料（如青铜）制造。材料价格较高。 二、分类 ▲按蜗杆形状不同可分为三类 ——圆柱蜗杆传动： ——环面蜗杆传动 ——锥蜗杆传动，见图 ▲按蜗杆螺旋线方向不同： ——左旋蜗杆 ——右旋蜗杆 ▲按蜗杆头数不同： ——单头蜗杆：主要用于传动比较大的场合，要求自锁的传动必须采用单头蜗杆。 ——多头蜗杆：主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。 ▲对于圆柱蜗杆传动：根据加工时刀具位置的不同，可以分为三种
1、阿基米德蜗杆: 2、渐开线蜗杆 3、法向直廓蜗杆 §122圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 中间平面一一通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 对于阿基米德圆柱蜗杆传动在中间平面上为齿条与齿轮啮合传动 一、主要参数 模数m、压力角α、蜗杆分度圆直径dl、蜗杆直径系数q、蜗杆导程角γ、螺旋角β。 蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2、传动比i、齿速比u、中心距a、变位系数xs 中向面 1、模数m和压力角a 在中间平面上 蜗杆的模数一—轴向模数mx 蜗轮的模数一一端面模数mt (因蜗杆的轴向齿距px应与蜗轮端面齿距pt相等,故mx=mt=m为标准模数) 蜗杆的压力角一一轴向压力角ax 蜗轮的压力角一一端面压力角at(ax=at=20°) 2、蜗杆分度圆直径d1,亦称蜗杆中圆直径 由于蜗轮的加工,采用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀切制,故
- 3 - 1、阿基米德蜗杆： 2、渐开线蜗杆： 3、法向直廓蜗杆： §12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 中间平面——通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 对于阿基米德圆柱蜗杆传动在中间平面上为齿条与齿轮啮合传动。 一、主要参数 模数 m、压力角α、蜗杆分度圆直径 d1、蜗杆直径系数 q、蜗杆导程角γ、螺旋角β。 蜗杆头数 Z1、蜗轮齿数 Z2、传动比 i、齿速比 u、中心距 a、变位系数 x。 1、模数 m 和压力角α 在中间平面上 蜗杆的模数——轴向模数 mx 蜗轮的模数——端面模数 mt （因蜗杆的轴向齿距 px 应与蜗轮端面齿距 pt 相等，故 mx＝mt＝m 为标准模数） 蜗杆的压力角——轴向压力角αx 蜗轮的压力角——端面压力角αt （ αx＝αt＝20°） 2、蜗杆分度圆直径 d1，亦称蜗杆中圆直径。 由于蜗轮的加工，采用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀切制，故
为了蜗轮刀具规定尺寸的标准化、系列化,将蜗杆分度圆直径dl定为标准值。 3、蜗杆直径系数q和导程角y 将蜗杆由分度圆展开,设蜗杆头数为Z1, 则 tan y px21T7m q=Z1/tan y 式中程角Y角的范围为3.5°~33° ▲由于蜗杆传动的交错角为90°,故≤B2 蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2、传动比i 蜗杆头数Z1 当要求反行程自锁时,可取Z1=1。但重载传动不宜采用单头蜗杆。 常用的蜗杆头数为1、2、4、6。 一蜗轮齿数Z2 根据齿数比和蜗杆头数决定:Z2=i·Z1。 蜗轮齿数一般取Z2=32~80齿 一传动比i z 因为蜗杆转一圈,蜗轮转~圈,所以蜗杆传动的传动比ⅰ和齿数比u分别为: 5、中心距a 对于标准蜗杆传动 a=(d1+d2)=1 (d1+mz2) ▲蜗杆传动的正确啮合条件 模数相等
- 4 - 为了蜗轮刀具规定尺寸的标准化、系列化，将蜗杆分度圆直径 d1 定为标准值。 3、蜗杆直径系数 q 和导程角γ 将蜗杆由分度圆展开，设蜗杆头数为 Z1， 则 q＝Z1 / 式中 程角γ角的范围为 3．5°～33° ▲ 由于蜗杆传动的交错角为 90°，故γ≤β2 4、蜗杆头数 Z1、蜗轮齿数 Z2、传动比 i ——蜗杆头数 Z1 当要求反行程自锁时，可取 Z1＝1。但重载传动不宜采用单头蜗杆。 常用的蜗杆头数为 l、2、4、6。 ——蜗轮齿数 Z2 根据齿数比和蜗杆头数决定：Z2＝i·Z1。 蜗轮齿数一般取 Z2＝32～80 齿。 ——传动比 i 因为蜗杆转一圈，蜗轮转 圈，所以蜗杆传动的传动比 i 和齿数比 u 分别为： 5、中心距 a 对于标准蜗杆传动 ▲蜗杆传动的正确啮合条件 模数相等
压力角相等 旋向相同蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角 、圆桩蜗杆传动的几何尺寸计算 圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸见图,有关尺寸的计算公式见表。 杆 轮 d1=mq h=m h h=1.2m h=1.2m da2=m(z2+2) d=m(q-2.4) df2=m(z2-2.4) a=0.5(a1+d2)=0.5m(q+z2) 第二讲 §123蜗杆传动的失效形式、材料和结构 、失效形式 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似,但由于蜗轮和蜗杆之间的相对滑动较大,因摩 擦产生热量大,使润滑油温度升高,润滑条件变坏,更容易产生胶合和磨粒磨损 对闭式蜗杆传动,如果不能及时散热,往往因胶合而影响其工作 对开式蜗杆传动或润滑条件不良闭式蜗杆传动,则磨损就显得突出 一在蜗杆传动中,点蚀通常只出现在蜗轮轮齿上。 材料 1、对材料的基本要求: ①具有足够的强度 ②具有足够的刚度
- 5 - 压力角相等 旋向相同 蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角。 二、圆桩蜗杆传动的几何尺寸计算 圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸见图，有关尺寸的计算公式见表。 第二讲 §12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 一、失效形式 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似，但由于蜗轮和蜗杆之间的相对滑动较大，因摩 擦产生热量大，使润滑油温度升高，润滑条件变坏，更容易产生胶合和磨粒磨损。 ——对闭式蜗杆传动，如果不能及时散热，往往因胶合而影响其工作 ——对开式蜗杆传动或润滑条件不良闭式蜗杆传动，则磨损就显得突出 ——在蜗杆传动中，点蚀通常只出现在蜗轮轮齿上。 二、材料 1、对材料的基本要求： ① 具有足够的强度 ② 具有足够的刚度