蜗轮分度圆直径机械设计蜗杆传动
机械设计(蜗轮蜗杆)
青岛理工大学
课程设计说明书
课题名称：机械设计课程设计
学院：
专业班级：
学号：
学生：
指导老师：
青岛理工大学教务处
年月日
《机械设计课程设计》评阅书题目单级蜗轮蜗杆减速器的设计
学生姓名学号
指导教师评语及成绩
指导教师签名：
年月日
答辩评语及成绩
答辩教师签名：
年月日教研室意见
总成绩：
室主任签名：
年月日
摘要
本次课程设计是设计一个单级减速器，根据设计要求确定传动方案，通过比较所给的方案，选择蜗轮蜗杆的传动方案，作为设计方案。设计过程根据所给输出机的驱动卷筒的圆周力、带速、卷筒直径和传动效率。确定所选电动机的功率，再确定电动机的转速范围，进而选出所需要的最佳电动机。计算总传动比并分配各级传动比，计算各轴的转速、转矩和各轴的输入功率。对传动件的设计，先设计蜗杆，从高速级运动件设计开始，根据功率要求、转速、传动比，及其其他要求，按蜗杆的设计步骤设计，最后确定蜗杆的头数，模数等一系列参数。本次课程设计我采用的是普通圆柱蜗杆传动，蜗轮蜗杆减速器的优点是，传动比大，传动效率高，传动平稳，降低噪音。之后设计蜗轮的结构，按《机械设计》所讲的那样设计，接下来对箱体进行大体设计，设计轴的过程中将完成对箱体的总体设计，设计轴主要确定轴的各段轴径及其长度，在此设计过程中完成了对一些附加件的设计包括对轴承的初选，主要是根据轴的轴向及周向定位要求来选定，然后对轴进行强度校核，主要针对危险截面。这个过程包括一般强度校核和精密校核。并对轴承进行寿命计算，对键进行校核。设计过程中主要依据《课程设计》，对一些标准件和其他的一些部件进行选择查取，依据数学公式和经验进行对数据的具体确定。
【机械设计】11-02 普通圆柱蜗杆传动的主要参数
式中γ为导程角。
（2）蜗杆的分度圆直径d1
在蜗杆传动中，为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常 用与蜗杆同样尺寸的蜗轮滚刀来加工配对的蜗轮。为了限制蜗 轮滚刀的数目，并便于滚刀的标准化，对每一标准模数规定了 一定数量的蜗杆分度圆直径d1：
蜗杆的直径系数q ：
在蜗杆传动中，d1 和q 已有标准值。
基本参数与蜗轮参数的匹配
进行蜗杆传动的设计时，首先要正确地选择参数。
（1）模数m和压力角α
蜗杆和蜗轮啮合时， 在中间平面上，蜗杆的轴向模数、 压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即
ZA：αa为标准值（20°），ZN、ZI、ZK的法向压力角αn为标准值。蜗杆轴向 压力角与法向压力角的关系为：
tan a
tan n cos
蜗杆头数z1和导程角γ
蜗杆的头数z1：可根据要求的传动比和效率来选定： 单头蜗杆传动的传动比可以较大，但效率较低； 蜗杆的头数过多，会给加工带来困难；
常取：z1 = 1、2、4、6
导程角γ ：
传动比i和齿数比u
传动比： 齿数比： 当蜗杆为主动时：
蜗轮齿数z2
蜗轮齿数z2主要根据传动比来确定。一般以蜗轮齿数z2多为宜，但对于动力 传动，z2一般不大于80。当蜗杆传动用于分度时，z2的选择可以不受限制。
11-2 蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
在中间平面上，普通圆柱蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的 啮合传动。所以在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（ 如模数、压力角等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆等）为基准， 并沿用齿轮传动的计算关系。
机械设计基础 蜗杆传动
通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面， 如图所示，由于在中间平面内，蜗杆的形状呈标准直边 齿条形，蜗轮在中间平面内的齿形也是一般的渐开线齿 形。但在与中间平面平行的其他截面内，蜗杆的形状不 是直边齿条形，蜗轮的齿形也不是渐开线齿形。
左旋蜗杆用左手定则判断
右旋蜗杆用右手定则判断
右手定则
四指弯曲与蜗杆 转动方向一致。
拇指的指向为螺 杆相对螺母前进 的方向。
左手定则 左旋蜗杆
蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、 蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋 转方向。
蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、 蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋 转方向。 径向力 Fr1 =径向力 Fr 2 指向各自轴心
二、蜗杆传动的材料
1. 为了减摩，通常蜗杆用钢材（耐磨），蜗轮用有色金属（ 铜合金、铝合金，较好的减摩性）。 2. 高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr 淬火。 3. 低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。 4. 蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。
机械设计-蜗杆习题与参考答案
习题与参考答案
一、选择题
1 与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。
A. 传动平稳，噪声小
B. 传动效率高
C. 可产生自锁
D. 传动比大
2 阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。
A. 法面
B. 端面
C. 中间平面
3 蜗杆直径系数q＝。
A. q=d l/m
B. q=d l m
C. q=a/d l
D. q=a/m
4 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数q，将使传动效率。
A. 提高
B. 减小
C. 不变
D. 增大也可能减小
z，则传动效率。
5 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数
1
A. 提高
B. 降低
C. 不变
D. 提高，也可能降低
z，则滑动速度。
6 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数
1
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 增大也可能减小
z，则。
7 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，减少蜗杆头数
1
A. 有利于蜗杆加工
B. 有利于提高蜗杆刚度
C. 有利于实现自锁
D. 有利于提高传动效率
8 起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用的蜗杆。
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
9 蜗杆直径d1的标准化，是为了。
A. 有利于测量
B. 有利于蜗杆加工
C. 有利于实现自锁
D. 有利于蜗轮滚刀的标准化
10 蜗杆常用材料是。
A. 40Cr
B. GCrl5
C. ZCuSnl0P1
D. L Y12
11 蜗轮常用材料是。
A. 40Cr B．GCrl5
C. ZCuSnl0P1
D. L Yl2
12 采用变位蜗杆传动时。
A. 仅对蜗杆进行变位
B. 仅对蜗轮进行变位
机械设计课程设计——蜗轮蜗杆典型例题
蜗轮蜗杆典型例题
1． 如图所示，蜗杆主动，主动轮扭矩m N T .201
=，模数mm m 4=，21=Z ，mm d 501=， 蜗轮齿数,502=Z 传动的啮合效率75.0=η。试确定：（1）蜗轮的转向；（2）蜗轮蜗杆所受各力的大小和方向。
2． 如图所示为蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。
已知输出轴上的圆锥齿轮4Z 的转向4n ：
（1）欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试
确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向；
（2）在图上标出各轮轴向力的方向。
3． 判断图中各蜗杆、蜗轮的转向和螺旋线方向（按
构件1主动）画出各蜗杆、蜗轮所受三个力的方向。
4． 已知两蜗杆均为右旋，轴Ⅰ为输入轴,转向如图所示。试分析：
（1）
各蜗杆、蜗轮的螺旋线方向；
（2）
Ⅲ转向； （3） 蜗杆3和蜗轮2的受力方向。
5． 指出图中未注明的蜗轮的转向和螺旋线方向，并
画出蜗杆、蜗轮所受三个力的方向。
6． 手动绞车采用圆柱蜗轮传动。已知：mm m 8=，11=Z ，
mm d 801=，402=Z ，
卷筒直径mm D 200=。问：
（1）
欲使重物W 上升1m ，蜗杆应转多少转？ （2）
蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数
18.0='f ，该机构能否自锁? （3） 若重物W=5KN ，手摇时施加的力F=100N ，手柄转臂的长度l 应为多少？
（题6图）
7. 如图所示一开式蜗杆传动起重机构，蜗杆与蜗轮之间当量摩擦系数f=0.16(不计轴承摩擦损失），起重时，作用于手柄之力F=200N 。求：
（1）蜗杆分度圆导程角γ,此机构是否自锁?
（2）起重、落重时蜗杆的转向（各用一图表示）；
(专升本)机械设计基础之蜗杆传动习题与答案
（专升本）机械设计基础之蜗杆传动习题与答案
Sunny smile
一、选择题
1 与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。
A. 传动平稳，噪声小
B. 传动效率高
C. 可产生自锁
D. 传动比大
2 阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。
A. 法面
B. 端面
C. 中间平面
3 蜗杆直径系数q＝。
A. q=d l/m
B. q=d l m
C. q=a/d l
D. q=a/m
4 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数q，将使传动效率。
A. 提高
B. 减小
C. 不变
D. 增大也可能减小
z，则传动效率。
5 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数
1
A. 提高
B. 降低
C. 不变
D. 提高，也可能降低
z，则滑动速度。
6 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数
1
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 增大也可能减小
z，则。
7 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，减少蜗杆头数
1
A. 有利于蜗杆加工
B. 有利于提高蜗杆刚度
C. 有利于实现自锁
D. 有利于提高传动效率
8 起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用的蜗杆。
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
9 蜗杆直径d1的标准化，是为了。
A. 有利于测量
B. 有利于蜗杆加工
C. 有利于实现自锁
D. 有利于蜗轮滚刀的标准化
10 蜗杆常用材料是。
A. 40Cr
B. GCrl5
C. ZCuSnl0P1
D. L Y12
11 蜗轮常用材料是。
A. 40Cr B．GCrl5
C. ZCuSnl0P1
D. L Yl2
12 采用变位蜗杆传动时 。
机械设计习题集答案第十一章 蜗杆传动设计(100323
11-2 有一阿基米德蜗杆传动，已知：传动比i = 18，蜗杆头数Z 1 = 2，直径系数q = 8，分度圆直径d 1 = 80 mm 。试求：
(1) 模数m 、蜗杆分度圆柱导程角γ、蜗轮齿数Z 2及分度圆柱螺旋角β； (2) 蜗轮的分度圆直径d 2 和蜗杆传动中心距ɑ 。 解答：（1） 确定蜗杆传动的基本参数
638111638111102
36
218mm
8mm 10
801121'
''︒=γ=β'''︒==⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=γ=⨯=⋅====arctan q z arctan z i z q d m
（2） 求d 2和中心距ɑ:
()()mm 184mm 361082
1
21mm 288mm 836222=+⨯⨯=+=
=⨯=⋅=z q m a m z d
1-6-3 图示蜗杆传动，已知：蜗杆１ 主动，其转向如题6-3图所示，螺旋线方 向为右旋 。试决定：
(1) 蜗轮2的螺旋线方向及转向n 2 ； (2) 蜗杆、蜗轮受到的各力（F t 、F r 、
F a ）的方向。
解题分析：
1. 蜗轮的螺旋线方向: 根据蜗杆 传动正确啮合条件γ =β，与右旋蜗
杆啮合的蜗轮螺旋线方向应为右旋。
2. 蜗轮的转向n 2: 根据螺旋副 的运动规律确定。
3. 蜗杆受力方向: 因蜗杆为主动 件，圆周力F t 1与其转向相反；径向力
F r 1指向轮心O 1 ；蜗杆螺旋线方向为右
旋，其轴向力F a 1
可 用右手定则判定， 即右手握蜗杆，四指沿n 1方向弯曲，大拇指的指向则为轴向力
a 1
的方向。 蜗轮所受各力方向: 可根据蜗轮与蜗杆啮合点处各力之间关系，即：F t 1 = - F
(完整word版)机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动
目录
第一章总论............................................................................................................. - 2 -
一、机械设计课程设计的内容........................................................................ - 2 -
二、设计任务..................................................................................................... - 3 -
三、设计要求..................................................................................................... - 4 -第二章机械传动装置总体设计 ........................................................................... - 4 -
一、电动机的选择............................................................................................. - 4 -
二、传动比及其分配......................................................................................... - 5 -
机械基础-案例12 蜗杆蜗轮传动的设计
蜗杆蜗轮传动的设计
传动装置中传动零件的参数、尺寸和结构，对其他零部、件的设计起决定性的作用，因此，应首先设计计算传动零件。当减速器有传动件时，应先设计减速器外的传动零件。
一、蜗轮蜗杆材料及类型选择
1、选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085-1988的推荐，选用渐开线蜗杆(ZI)。 2、选择材料
考虑到蜗杆传动的功率不大，速度中等，故蜗杆采用45刚；而又希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45～55HRC ；蜗轮选用铸锡磷青铜（ZCuSn10P1）,砂模铸造；为了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜铸造，而轮芯用灰铸铁（HT100）制造。 二、设计计算
1、按齿面接触强度设计
根据闭式蜗杆蜗轮的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行计算，再校核齿根弯曲疲劳强度。由《机械设计》根据式子：m 2d ≥KT 22
2)][480(
H
z σ （1）确定载荷系数
因工作是有轻微振动，故取载荷分布不均匀系数βK =1，由《机械设计》表11-5选取使用系数A K =1，由于转速不是很高，冲击不大，可选取动载荷系数
V K =1.1，则 K=βK A K V K =1×1.05×1≈1.1
（2）确定弹性影响系数E Z
因为选用的是锡磷青铜（ZCuSn10P1）的蜗轮和45刚蜗杆相配，故
E Z =MPa 160
（3）确定许用接触应力[σ]H
根据蜗轮材料为锡磷青铜（ZCuSn10P1），金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC ，可从《机械设计》表11-7查得蜗轮的基本许用应力[]'
H σ =268 MPa 。
机械设计基础蜗杆传动
二、蜗杆传动类型
按蜗杆外形分
按螺旋面形 状分
圆柱蜗杆 环面蜗杆 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆
§6-2 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。 在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。
二、蜗杆传动的失效形式
1.主要失效形式： 胶合、点蚀、磨损。
2.设计准则： 只对蜗轮轮齿进行强度计算。闭式按齿面接触强度设计， 再校核弯曲强度和进行热平衡计算；开式只按齿根弯曲强 度设计。
三、蜗杆、蜗轮常用材料
蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。 材料
蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。
于是有： d1 = mq
tgλ = pa z1 /πd1 = mz1 / d1 = z1 / q
4.中心距a
a
1 2
(d1
d2)
m 2
(q
z2 )
二、蜗杆传动的几何计算
§6-3 蜗杆传动失效形式、材料和结构
一、齿面间滑动速度vs v1 = v2 + vs
vs = v2 2+ v1 2 = v1 / cos λ v2 = v1 tg λ
四、蜗杆蜗轮的结构 蜗杆通常与轴制成一体 → 蜗杆轴
机械设计基础蜗杆传动 课件
ppt课件
8
三、蜗杆传动的类型
按蜗杆形状不同，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动、圆弧蜗 杆传动和锥面蜗杆传动，其中圆柱蜗杆传动应用最广。
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圆柱蜗杆传动有普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两 类。
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10
普通圆柱蜗杆传动的蜗杆按刀具加工位置的不同又可分为 阿基米德蜗杆（ZA型）、渐开线蜗杆（ZI型）、法向直廓 蜗杆（ZN型）等；其中阿基米德蜗杆由于加工方便，其应 用最为广泛。
与转向相反 周向力 Ft1 =轴向力 Fa2
Ft 2 Ft1
Fr 2 Fa2 Fa1
周向力Ft2 =轴向力 Fa1 左旋螺旋线 左手定则
向左
Fr1
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38
蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、
蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋
转方向。
径向力 Fr1 =径向力 Fr2
应于每一个模数 m，规定了一至四种蜗杆分度圆直径 d1 ，并把d1与m的比值称为蜗杆直径系数 q，即
q
?
d1 m
式中， d1、 m已标准化； q为导出量，不一定是整数。
? tan ? ? ? ? L
z1?m z1m z1
? d1
? d1
d1
q
当m一定时，q越小， d1越小，升角 λ越大，传动效率 越高，但蜗杆的刚度和强度降低。
机械设计06章(蜗杆传动)
思考题答案：
6-1 蜗杆传动有何特点，适用于什么场合？
答：蜗杆传动的特点有：（1）结构紧凑、传动比大；（2）传动平稳、噪声小；（3）当蜗杆的导程角γ1小于轮齿间的当量摩擦角ϕv时，蜗杆传动具有自锁性；（4）相对滑动速度大，摩擦损耗大，易发热，传动效率低；（5）蜗轮用耐磨材料青铜制造制造，成本高。
适用的场合：蜗杆机构用来实现两个交错轴间的传动。
6-2 蜗杆传动的模数和压力角是在哪个平面上定义的？蜗杆传动正确啮合的条件是什么？
答：蜗杆传动的模数和压力角是在中间平面内定义的即为标准值。
正确啮合条件：
m a1=m t2=m，αa1=αt2=200，γ=β
6-3 如何选择蜗杆的头数z1、蜗轮的齿数z2？
答：较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。(蜗杆头数与传动效率关系) 。蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2= i z1。z2不宜太小（如z2>28)，否则将使传动平稳性变差。z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。
6-4设计蜗杆传动时如何确定蜗杆的分度圆直径d1和模数m，为什么要规定m和d1的对应标准值？
答：中间平面:通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面(蜗杆轴面,蜗轮端面) 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。GB10088-88已将d1标准化为一系列数值，蜗轮是由与蜗杆相似的滚刀展成切制而来的，蜗杆中圆直径d1不仅与m有关，还随Z1/tan γ的数值变化。所以即使m相同，也会有很多不同直径的蜗杆，也就要求具备很多刀具，为减少刀具的型号，将蜗杆d1标准化。
蜗轮蜗杆机械设计课程设计说明书
设计小结
机械设计课程设计是机械设计这门课程中的最后一个环节，也是最考验我们平时学习成果的一个环节。本次课程设计历时三个星期，在设计的过程中，我收获了很多，学习到了很多平常都没有学习到的知识，同时也体验了一把作为设计人员的酸甜苦辣，获益匪浅。
机械设计课程设计是机械设计课程的一个重要环节，它可以让我们进一步巩固和加深学生所学的理论知识，通过设计把机械设计及其他有关先修课程（如机械制图、理论力学、材料力学、工程材料等）中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，使理论知识和生产实践密切的结合起来。而且，本次设计是我们首次进行完整综合的机械设计，它让我树立了正确的设计思想，培养了我对机械工程设计的独立工作能力；让我具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力；为我今后的设计工作打了良好的基础。
这次课程设计我设计的是蜗轮蜗杆减速器，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱的，不知道从何入手。在刘老师的大力帮助下，终于慢慢的走上了正轨。在设计的过程中还是遇到了各中困难，由于我设计的是蜗轮蜗杆减速器，参考的资料相对比较少，部分数据查找起来有困难，但还是借助网络的力量查找到了相应的数据。后来，在轴的设计过程中又遇到了麻烦，还好在刘老师的无私帮助下，顺利解决了蜗轮轴以及蜗杆轴的设计。
现在，课程设计终于接近尾声了，回顾这三周的风风雨雨，自己也是感慨万千。“世上无难事，只怕有心人”，现在我终于能够理解它的深刻内涵了。在此，我感谢同学们帮助我一起探讨、解决问题，衷心感谢刘鹄然老师在这三周里为我们付出了这么多，课程设计的成功，有刘老师的一半功劳！再次对刘老师的无私奉献致以最衷心的感谢！
机械设计--12 蜗杆传动
12.6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
12.6.1 蜗杆传动的效率计算：
123
式中： η1 —啮合效率
1
tan tan( v )
η 2, η3—分别为轴承效率和搅油效率
一般取η 2η3 =0.95~0.97
蜗杆传动的总效率
金 属 模 ≤25
200
ZcuSn5Pb5Zn5 砂 模
128
金 属 模 ≤12
134
离心浇铸
174
ZcuAl10Fe3 砂 模
金 属 模 ≤10
250 230 210 180 160 120 90
离心浇铸
ZcuZn38Mn2P 砂 模
b2
≤10 金属模
215 200 180 150 135 95
75
三、蜗杆的刚度计算
蜗杆在圆周力和径向力的作用下产生的挠度分别为：
Yt1
Ft1l 3 48EI
Yr1
Fr1l 3 48EI
总挠度为：
E---材料弹性模量；对钢E=2.06×105 MPa; I---危险截面惯性矩，I=(πd14)/64 ； L---蜗杆支点跨距，初算取l=0.9d2 ； [Y]=d1/1000
(31.5) 40 (50) 71
m2d1 140 175 mm 221.9
352.5 446.5 556
机械设计基础 第12章 蜗杆传动
设计公式
H ZEZρ
K AT2 a3
[ H ]
a3
K
AT2
(
ZE
[
Zρ H]
)
2
KA —使用系数，取1.1~1.4，有冲击载荷、环境温度高、速度较高 时，取大值
a —中心距，mm
ZE —材料的综合弹性系数， 钢与铸锡青铜配对时，ZE =150， 钢与铝青铜或灰铸铁配对时，ZE
= 160
Z —接触系数，用以考虑接触 线长度和综合曲率半径对接触
蜗杆头数：通常取z1 = 1、2、4。当要求传动比较大或要求传 动自锁时，取z1 = 1，但传动效率低；要求具有高传动效率或 传动比不大时，可取z1 = 2或4。
蜗轮齿数：取值影响运转的平稳性和承载能力，一般取z2 = 27 ~ 80。
3. 蜗杆直径系数 q 和导程角
切制蜗轮的滚刀，其直径及齿形参数（模数m、螺旋线
Ft1l 3 48 EI
Yr1
Fr1l 3 48 EI
合成总挠度 Y Yt12 Yr12 [Y ]
E — 蜗杆材料的弹性模量，钢蜗杆E = 2.06105 MPa
I — 蜗杆危险截面惯性矩， I d14
64
l — 蜗杆支点跨距，mm，初步计算时可取 l = 0.9d2 [Y ] — 许用挠度，mm，[Y ] =d1 / 1000
应力的影响，按(d1/a)查图，一 般d1/a = 0.3 ~ 0.5
机械设计_蜗杆传动习题解答
蜗杆传动
一 选择题
(1) 对于传递动力的蜗杆传动，为了提高传动效率，在一定限速内可采用 B 。
A. 较大的蜗杆直径系数
B. 较大的蜗杆分度圆导程角
C. 较小的模数
D. 较少的蜗杆头数
(2) 蜗杆传动中，是以蜗杆的 B 参数、蜗轮的 A 参数为标准值。
A. 端面
B. 轴向
C. 法向
(3) 蜗杆传动的正确啮合条件中，应除去 C 。
A. t21m m =a
B. t21αα=a
C. 21ββ=
D. 21βγ=，螺旋相同
(4) 设计蜗杆传动时，通常选择蜗杆材料为 A ，蜗轮材料为 C ，以减小摩擦力。
A. 钢
B. 铸铁
C. 青铜
D. 非金属材料
(5) 闭式蜗杆传动失效的主要形式是 B 。
A. 点蚀
B. 胶合
C. 轮齿折断
D. 磨损
(6) 下列蜗杆副材料组合中，有 B 是错误或不恰当的。
序号
蜗杆 蜗轮 1
2
3
4
5 40Cr 表面淬火 18CrMnTi 渗碳淬火 45钢淬火 45钢调质 zCuSn5Pb5Zn5 ZCuA110Fe3 ZCuSn10Pb1 ZG340—640 HT250 HT150
A. 一组
B. 二组
C. 三组
D. 四组
E. 五组
(7) 在标准蜗轮传动中，蜗杆头数一定，加大蜗杆特性系数q 将使传动效率 B 。
A. 增加
B. 减小
C. 不变
D. 增加或减小
(8) 在蜗杆传动中，对于滑动速度s m v s /4≥的重要传动，应该采用 D 作为蜗轮齿圈的材料。
A. HT200
B. 18CrMnTi 渗碳淬火
C. 45钢调质
D. ZCuSnl0Pb1
(9) 在蜗杆传动中，轮齿承载能力计算，主要是针对 D 来进行的。
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圆弧圆柱 蜗杆传动
圆柱蜗杆传动
类 型
环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
锥蜗杆传动中，蜗杆是由在节锥上分布的等导程 的螺旋形成的，而蜗轮在外观上就像一个曲线锥齿轮， 它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机加工而成 的。
圆柱蜗杆
环面蜗杆
锥蜗杆
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
普通圆柱 蜗杆传动
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆传动
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 阿基米德蜗杆(ZA) γ
阿基米德螺线
α
α
双刀加工
机械设计
§1wk.baidu.com-2
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆 普通圆柱蜗 杆传动 圆弧圆柱蜗 杆传动 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 基圆
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 渐开线蜗杆(ZI)
渐开线
渐开线蜗杆
法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
环面蜗杆
（2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2～4倍； （3）要求制造和安装精度高。
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗 杆传动
最常用 阿基米德蜗杆 法向直廓蜗杆
渐开线蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
圆弧圆柱蜗 杆传动
蜗轮
ω2
2 ω1 1
蜗杆
机械设计
点接触
线接触
改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触。
优点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。
分度机构：i=1000, 通常i=8～80 缺点：传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。
机械设计
蜗杆传动特点： 1) 传动比大，传递动力时i=10～80， 分度机构或手动机构可达300，只传递 运动时，i可达1000；
普通圆柱蜗杆
普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃的车 刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形 状不同。根据齿廓曲线的不同，普通圆柱蜗杆可分为阿基米德 蜗杆（ZA）渐开线蜗杆（ZI）法向直廓蜗杆（ZN）和锥面包络 蜗杆（ZK）。
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗 杆传动
近似于阿基米德螺线
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 锥面包络圆柱蜗杆(ZK)
是一种非线性螺旋齿面 蜗杆。不能在车床上加 工，只能在铣削或磨削， 加工时工件作螺旋运动， 刀具作旋转运动。
γ
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆
普通圆柱蜗 杆传动
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 环面蜗杆传动特点： （1）传动效率高，一般可达85%～90%； 圆弧圆柱蜗 杆传动
阿基米德蜗杆 普通圆柱蜗 杆传动 圆弧圆柱蜗 杆传动 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 阿基米德螺线
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 阿基米德蜗杆(ZA) γ
2α 单刀加工
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗 杆传动 圆弧圆柱蜗 杆传动 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
α
渐开线蜗杆
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆 普通圆柱蜗 杆传动 圆弧圆柱蜗 杆传动 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 法向直廓蜗杆(ZN) γ
锥面包络圆柱蜗杆
延伸渐开线
α
α
车刀对中齿厚中心法面
dx
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗 杆传动
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 圆弧圆柱蜗 杆传动 圆弧圆柱蜗杆
圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的 区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。 传动特点： 1）传动效率高，一般可达90%以上； 2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.5～2.5倍； 3）结构紧凑。
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
2）结构紧凑，传动平稳，噪声小；
3）当蜗杆导程角γ小于齿面间的当量 摩擦角φv时，可以实现自锁； 4）效率低（0.4～0.9），发热量大；传递功率可达 200kW，但一般<50kW。
5）为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力， 蜗轮齿圈常用贵重铜合金（锡青铜）制造，成本高。
机械设计
§11-2
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
圆柱蜗杆传动 类 型 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 法向直廓蜗杆(ZN) 圆弧圆柱蜗 杆传动
法向直廓蜗杆
锥面包络圆柱蜗杆 延伸渐开线
γ′ γ
dx 2α
潘存云教授研制
车刀对中齿槽中心法面
§11-2
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆 普通圆柱蜗 杆传动 圆弧圆柱蜗 杆传动 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆 γ 2α 砂轮
机械设计
垂直与交错轴齿轮传动
机械设计
第11章
§11-1 §11-2 §11-3 §11-4 §11-5
蜗杆传动
蜗杆传动概述
蜗杆传动的类型 普通蜗杆传动的参数与尺寸 普通蜗杆传动的承载能力计算 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
§11-6
圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计
机械设计
§11-1
蜗杆传动 概述
作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。 ∑＝90° 形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β1很大时，轮 齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。 所得齿轮称为 蜗杆, 而啮合件称为 蜗轮。
锥蜗杆
机械设计
锥蜗杆传动特点：
（1）同时接触的点数较多，重合度大； （2）传动比范围大，一般为10～360； （3）承载能力和传动效率高； （4）制造安装简便，工艺性好。 蜗杆旋向：左旋、右旋(常用) 判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。 精度等级： 对于一般动力传动，按如下等级制造：
β1
γ1
v1<7.5 m/s 7级精度 v1 < 3
m/s 8级精度
v1<1.5 m/s 9级精度
d
§11-3
普通蜗杆传动的参数与尺寸
中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。 一、圆柱蜗杆传动的主要参数 中间平面内蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。 1. 正确啮合条件 蜗轮端面蜗杆轴面模数压力角mt2=ma1=m ,αt2 =αa1=α 取标准值 因为γ1= 90º -β1 蜗杆导程角γ1等于蜗轮螺旋角β2 γ1 = β2
旋向相同
2α
又有∑= β1+β2=90º 所以γ1= β2
t β1
β2
∑
β1
中间平面
γ1
t
机械设计
2. 模数m和压力角α 模数m取标准值，但与齿轮模数系列不同。 蜗杆模数m值 GB-10088—88 第一系列 第二系列 1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40 1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14