普通圆柱蜗杆传动非标准结构的设计

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蜗杆传动设计

14
3.34
15
3.22
16
3.07
17
2.96
18
2.89
19
2.82
20
2.76
22
2.66
24
2.57
26
2.51
Z2 YF2
28 2.48
30 2.44
35 2.36
40 2.32
45 2.27
50 2.24
60 2.20
70 2.17
80 2.14
90 2.12
100 2.10
150 2.07
Fnc = K Fn
载荷系数K=l～1.4
3、蜗轮齿面的接触强度计算
校核公式：设计公式：
H 500
KT2 KT 500 2 2 2 [ H ] d1d2 2 m d1 z2
2
500 2 m d1 KT2 z2 [ H ]
4、蜗轮轮齿齿根弯曲强度计算
1.53KT2 cos YF 2 F 校核公式： F d1d 2 m 1.53KT2 cos 设计公式： m2 d1 YF 2 z2 F
表2-9-6 蜗轮的齿形系数YF2（α=20°，ha*=1）
Z2
YF2
10
4.55
11
4.14
12
3.70
13
3.55
（a）圆柱蜗杆传动
（b）圆环面蜗杆传动
（c）锥面蜗杆传动
阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
法向直廓蜗杆圆弧圆柱蜗杆
（2）按蜗杆旋向不同来分类，蜗杆传动可以分成左旋和右旋蜗杆传动两种类型。（3）按工作条件不同分类蜗杆传动可以分为闭式蜗杆传动和开式蜗杆传动两种类型。 2、蜗杆传动的特点（1）蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。i=10～40，最大可达80。若只传递运动（分度运动），其传动比可达1000。（2）传动平稳、噪声小（3）可制成具有自锁性的蜗杆（4）传动效率低（5）制造成本高二、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称为中间平面。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。因此蜗杆传动的设计计算都以中间平面上的参数和几何关系为准。

圆柱涡轮蜗杆传动精度设计与标准

圆柱涡轮蜗杆传动精度设计与标准本标准对蜗杆、蜗轮和蜗杆传动规定12个精度等级；第1级的精度最高，第12级的精度最低。

(1)本标准适用于轴交角Σ为90°，模数m≥1mm的圆柱蜗杆、蜗轮传动。

其蜗杆分度圆直径d1≤400mm，蜗轮分度圆直径d2≤4000mm。

基本蜗杆可为阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)、渐开线蜗杆(ZI蜗杆)、法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)、锥面包络圆柱蜗杆(ZA蜗杆)和圆弧柱蜗杆(ZC蜗杆)。

(2)精度等级按照公差的特性对传动性能的主要保证作用，将蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的公差（或极限偏差）分成三个公差组。

允许各公差组选用不同的精度等级组合，但在同一公差组中，各项公差与极限偏差应保持相同的精度等级。

蜗杆和配对的精度等级一般取成相同，也允许取成不相同。

对有特殊要求的蜗杆传动，除F r、F i″、f i″、f r项目外，其蜗杆、蜗轮左右齿面的精度等级也可取成不相同。

(3)蜗杆、蜗轮的检验与公差根据蜗杆传动的工作要求和生产规模，在各个公差组中，选定一个检验组来评定和验收蜗杆、蜗轮的精度。

当检验组中有两项或两项以上的误差时，应以检验组中最低的一项精度来评定蜗杆、蜗轮的精度等级。

若制造厂与订货者双方有专门协议时，应按协议的规定进行蜗杆、蜗轮精度的验收、评定。

本标准规定的公差值是以蜗杆、蜗轮的工作轴线为测量的基准轴线。

若实际测量基准不符合本规定，应从测量结果中消除基准不同所带来的影响。

(4) 传动的检验与公差蜗杆传动的精度主要以传动切向综合误差∆F ic′、传动一齿切向综合误差∆f ic′和传动接触斑点的形状分布位置与面积大小来评定。

(5)蜗杆传动的侧隙规定本标准按蜗杆传动的最小法向侧隙大小，将侧隙种类分为八种：a、b、c、d、e、f、g和h。

最小法向侧隙值以a为最大，h为零，其它依次减少（图右所示）。

侧隙种类与精度等级无关。

蜗杆传动的侧隙要求，应根据使用要求用侧隙种类的代号(字母)表示。

各种侧隙的最小法向侧隙j nmin 值按“蜗杆、蜗轮各项误差的公差数值表”中规定。

蜗轮蜗杆设计参数

圆柱蜗轮、蜗杆设计参数选择蜗轮和蜗杆通常用于垂直交叉的两轴之间的传动（图1）。

蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮的轮齿顶面常制成环面。

在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。

蜗杆轴向剖面类是梯形螺纹的轴向剖面，有单头和多头之分。

若为单头，则蜗杆转一圈蜗轮只转一个齿，因此可以得到较高速比。

计算速比（i）的公式如下：i=蜗杆转速n1蜗轮转速n2=蜗轮齿数z2蜗杆头数z11、蜗轮蜗杆主要参数与尺寸计算主要参数有：模数（m）、蜗杆分度圆直径（d1）、导程角（r）、中心距（a）、蜗杆头数（或线数z1）、蜗轮齿数（z2）等，根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸，其中z1、z2由传动要求选定。

（1）模数m 为设计和加工方便，规定以蜗杆轴项目数mx和蜗轮的断面模数mt 为标准模数。

对啮合的蜗轮蜗杆，其模数应相等，及标准模数m=mx=mt。

标准模数可有表A查的，需要注意的是，蜗轮蜗杆的标准模数值与齿轮的标准模数值并不相同。

表A图1图2（2）蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。

但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。

为了减少蜗轮滚刀数目，在规定标准模数的同时，对蜗杆分度圆直径亦实行了标准化，且与m 有一定的匹配。

蜗杆分度圆直径d1与轴向模数mx之比为一标准值，称蜗杆的直径系数。

即q=蜗杆分度圆直径模数=d1m d1=mq有关标准模数m 与标准分度圆直径d1的搭配值及对应的蜗杆直径系数参照表A （3）蜗杆导程角r 当蜗杆的q 和z1选定后，在蜗杆圆柱上的导程角即被确定。

为导程角、导程和分度圆直径的关系。

tan r=导程分度圆周长 = 蜗杆头数x 轴向齿距分度圆周长 =z1px d1π =z1πm πm q =z1q相互啮合的蜗轮蜗杆，其导程角的大小与方向应相同。

（4）中心距a 蜗轮与蜗杆两轴中心距a 与模数m 、蜗杆直径系数q 以及蜗轮齿数z2间的关系式如下：a=d1+d22 =m q(q+z2)蜗轮各部尺寸如表C2、蜗轮蜗杆的画法(1) 蜗杆的规定画法参照图1图2 （2）蜗轮的规定画法参照图1图2 （3）蜗轮蜗杆啮合画法参照图1图2.蜗轮蜗杆设计（2）设计原则：根据给定的中心距及传动比（或按照结构及设计的要求自定中心距和传动比）然后从蜗杆传动中心距标准值系列表中选取中心距的标准系列值，然后从经验公式先估算相关参数值，估算后在参考标准值系列表，确定标准值。

2023秋期国开电大专科《机械设计基础》在线形考(形考任务1至4)试题及答案

2023秋期国开电大专科《机裁裁计基砒》在线形考（形考值务1至4）裁题及答案钝明,•费弗叠理于2023/UJr速用于（B升电文2023&JW点位形考,・2023款Jtt唐领栽止时同，2024年1Λ79o形考值务1祺题及答案1.机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。

（）A.正确B.不正确［答案］A2.机构都是可动的。

（）A.正确B.不正确［答案］A3.机构中的主动件和从动件，都是构件。

（）A.正确B.不正确［答案］A4.机器是由机构组合而成的，机构的组合一定就是机器。

（）A.正确B.不正确［答案］B5.作用于刚体上某点的力，作用点沿其作用线移动后，其对刚体的作用效果改变了。

（）A.正确B.不正确库案］B6.在两个力作用下的构件称为二力构件。

（）A.正确B.不正确［答案］B7.悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的重力和绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。

（）A.正确8.不正确［答案］B8.合力一定大于分力。

（）A.正确B.不正确［答案］B9.若力的作用线通过矩心，则力矩为零。

（）A.正确B.不正确［答案］A10.力偶无合力。

（）A.正确B.不正确［答案］A11.刚体上作用力偶的力偶矩大小与矩心的具体位置无关。

（）A.正确B.不正确［答案］A12.组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。

（）A.正确B.不正确［答案］A13.在平面机构中，齿轮副是低副。

（）A.正确B.不正确［答案］B14.在平面四杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就必有曲柄。

（）A.正确B.不正确［答案］B15.曲柄滑块机构曲柄为主动件时，有死点位置。

（）A.正确B.不正确［答案］B16.对于曲柄滑块机构来说，取不同的构件做机架，可以得到定块机构、摇块机构和导杆机构等。

（）A.正确B.不正确［答案］A17.曲柄的极位夹角越小，机构的急回特性也越显著。

（）A.正确B.不正确［答案］B18.压力角就是作用于构件上的力和速度的夹角。

华科机械设计第4章-蜗杆传动设计

推荐α0＝20～24°，常取α0＝23°
2、齿廓圆弧半径ρ
推荐ρ＝（5～5.5）m z1＝1～2时，取ρ＝5m ； z1＝4时，取ρ＝5.5m 3、蜗轮变位系数χ2 推荐χ2 ＝0.7～1.2 ，应使χ2≤1.5，以免齿顶变尖 χ2 的计算方法同普通圆柱蜗杆传动几何尺寸计算与普通圆柱蜗杆传动相仿，详见表 4－2
●
－向外 z2
－向里 Fa4 Fa3
●
输出 z4
Ft 4
n3 n4 z3
中间轴
Ft 2 n2
●
Ft 3
Ft 1 z1
Fa2 n1
径向力均指向各自轮心
蜗杆、蜗轮均为右旋
Fa1 输入
机械设计
第四章蜗杆传动设计－强度条件
二、普通圆柱蜗杆传动齿面接触疲劳强度计算特点：1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）
Fa1－轴向力
3、力的方向（蜗杆主动）
Ft1 Fa 2
Fa1 Ft 2
Fr1 Fr 2
圆周力：蜗杆上Ft 1与转向相反同齿蜗轮上Ft 2与转向相同径向力： Fr1和Fr2指向各自的轮心轮轴向力：蜗杆上Fa1用主动轮左右手定则判定左旋蜗杆用左手定则右旋蜗杆用右手定则
机械设计
第四章蜗杆传动设计
§4-1 概述一、蜗杆传动的特点用于空间交错轴间的传动，通常Σ=90° 从运动关系看，相当于螺杆与螺母运动传动比大， i = 10~80，故结构紧凑；传动平稳，噪声小；
可实现自锁；摩擦发热大、传动效率低；制造成本较高(蜗轮常用青铜合金制造)
机械设计
第四章蜗杆传动设计－概述
减摩性好
蜗杆为细长轴零件，选材时应保证足够的强度和刚度

上海海事大学《机械设计基础》教学大纲

《机械设计基础》（54学时）教学大纲一、课程名称1、中文名称：机械设计基础2、英文名称：ELEMENTS OF MACHINE DESIGN3、课程号：21100430二、学时总学时54 学时其中：授课45-48 学时实验6-9 学时三、考核方式（考试）四、适用专业工业设计、轮机工程等专业五、课程简介本课程涉及机械原理和机械设计两部分内容。

原理部分：主要介绍常用机构的结构、运动分析与综合等方面的基本知识，包括平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系等；设计部分：主要介绍通用零部件设计计算的基本方法和步骤，包括螺栓、键、带与带轮、齿轮、蜗杆蜗轮、轴、轴承、联轴器与离合器等。

六、本门课程在教学计划中的地位、作用和任务本课程是一门培养学生掌握简单机械分析与设计的基本能力的技术基础课。

本课程的教学内容着重基本知识、基本理论、基本方法和设计技能的训练。

它的主要任务是培养学生掌握常见机构的组成、运动特性和机械动力学的基本知识，初步具备分析基本机构的组成与工作原理的能力；掌握通用机械零件的工作原理、设计计算及使用维护的基本知识；初步学会正确使用标准、规范、手册、图表等有关技术资料。

七、课程内容和教学要求（一）绪论内容包括：本课程研究对象和内容、本课程的地位和作用、机械设计一般过程。

教学要求：必须掌握机器、机构、机械及构件、零件的基本概念；了解本课程的研究对象及主要研究内容。

其余作一般了解。

（二）平面机构的自由度内容包括：运动副及其分类、平面机构运动简图、平面机构的自由度。

教学要求：必须掌握平面运动副类型、平面机构运动简图的作图方法、平面机构自由度计算方法及机构具有确定运动的判断条件。

（三）平面连杆机构内容包括：铰链四杆机构的基本形式和特性，根据曲柄存在条件判断机构类型，铰链四杆机构的演化。

教学要求：上述内容必须掌握。

（四）凸轮机构内容包括：凸轮机构的类型、特点和应用，从动件的常用运动规律，凸轮机构压力角。

教学要求：掌握凸轮机构的组成，几种常用的从动件运动规律及其特性，基圆半径对压力角的影响。

机械设计蜗杆传动

法向力可分解为三个分力：
圆周力：Ft 轴向力：Fa 径向力：Fr 且有如下关系：
Ft1 = -Fa2 = - 2T1 / d1 Fa1 = -Ft2 = - 2T2 / d2
Fr1 = -Fr2 = - Ft2 tgα
ω2
潘存云教授研制
Fa2 Fr2 α Ft2
ω2
Fa1
潘存云教授研制
Fr1
Ft1
式中：T1 、T2分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。
普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
名称
蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径齿顶高齿根高顶圆直径根圆直径
蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距径向间隙
中心距 2020/8/3
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 =mq
d2=mz2
ha=m
ha=m
df =1.2m 潘存云教授研制
df =1.2m
da1=m(q+2) da1=m(Z2+2) df1=m(q-2.4) df2=m(Z2-2.4)
2020/8/3
2 蜗杆传动的类型
最常用
阿基米德蜗杆
普通圆柱渐开线蜗杆
蜗杆传动法向直廓蜗杆
圆柱蜗杆传动
锥面包络圆柱蜗杆
类型
环面蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动
锥蜗杆传动
锥蜗杆传动特点：
潘存云教授研制
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）2020/制8/3 造安装简便，工艺性好。
1.25 20
2.5 28 (35.5)
4
22.4
45
11..66
2200 q=12.5 2288 潘存云教授q3研.=制1517.53(258.5)

非标准结构蜗杆传动的设计应用

普通圆柱蜗杆包括Ｚ型（Ａ阿基米德蜗杆）Ｚ、Ｎ型（延伸渐开线蜗杆）Ｚ型（开线蜗杆）种。及Ｉ渐三可
过于低下的传动效率不仅浪费能源，而且使得蜗杆
传动的耦合件处于一种不良的机械摩擦状态，大大
缩短了零件使用寿命，给选材、械加工和热处理等机
带来不便。传统的以加大蜗杆头数来增大导程角，从
根据不同的用途和使用要求分别选用相应型号的蜗
杆传动形式，以利于蜗杆及蜗轮加工的经济性。
而提高机械传动效率的方法。得高精度机械切削使加工成为必然。高精度机械加工即意味着高投入、高
合理选用、精准的加工精度等方面。
２非标准结构蜗杆传动应用
蜗杆传动的标准设计受自锁性、效率和承载能
力等因素的影响，制了蜗杆传动向更广阔的机械限
另外，在某些特殊应用场合，根据需要对蜗杆的直径系数和导程角随机选用，以满足特殊的运动传
效率低下，使得蜗杆传动的使用范围受到限制。着随
工业化水平的突飞猛进，型化和非标准设计的以微
蜗杆的传动效率：
ｒａＡＦａ（＋Ｐ］／ｎ／ｔｎ）＝ｔ
导程角 —ａｃａ（／ｄ）ｒｔｎＳｎ２；
（）１
中图分类号：Ｈ１２４Ｔ３．４

普通圆柱蜗轮蜗杆传动设计计算

传动比
蜗轮蜗杆传动的传动比等于蜗轮齿数与蜗杆头数之比。它是蜗轮蜗杆传动设计中的重要参数，决定了传动的方向和减速比。
传动效率
蜗轮蜗杆传动的效率取决于多个因素，如模数、压力角、润滑条件等。在理想情况下，单头蜗杆传动的效率约为 90%，多头蜗杆传动的效率会相应降低。
03
蜗轮蜗杆传动的强度计算
蜗杆的强度计算
02
蜗轮蜗杆传动的设计参数
蜗杆的几何参数
模数
模数是蜗杆设计中的重要参数，它决定了蜗杆的尺寸和传动效率。模数越大，蜗杆的直径就越大，传动效率越高，但同时也会增加蜗杆的弯曲和剪切应力。
压力角
压力角是蜗杆螺旋线与蜗轮齿面接触点处的法线方向与蜗轮轴线之间的夹角。压力角的大小对蜗杆传动的平稳性和传动效率有影响。通常，较小的压力角可以获得更好的传动平稳性，但也会降低传动效率。
蜗轮的几何参数
齿数
蜗轮的齿数是蜗轮的一个重要参数，它决定了蜗轮的传动比和传动能力。齿数越多，传动比就越大，但同时也会增加蜗轮的尺寸和重量。
分度圆直径
分度圆直径是蜗轮的一个关键参数，它决定了蜗轮的大小和强度。分度圆直径越大，蜗轮的承载能力就越强，但同时也会增加蜗轮的尺寸和重量。
传动的基本参数
定期更换润滑剂：根据工作条件和润滑剂的使用情况，定期更换润滑剂以保证良好的润滑效果。
06
蜗轮蜗杆传动设计计算的实例分析
设计实例一
总结词：基础设计
详细描述：该实例主要介绍了普通圆柱蜗轮蜗杆传动的基本设计计算过程，包括蜗杆的几何参数、传动效率、承载能力等方面的计算。
设计实例二
总结词
高温环境适应性
防尘密封
通过密封圈、密封垫等密封件，防止灰尘、杂质等进入蜗轮蜗杆的接触表面。

机械原理—蜗杆传动分析

轴向力：
轴向力：
Fx1
2T2 d2
Ft2
◆主动轮Fx1用左、右手定则
T2
uT1
9.55
10 6
P1
n2
◆从动轮用对应关系求：Fx2=-Ft1
n2 T2
Fr2
Ft1 Ft2
Fx2
Fx1
Fr1 n1
T1
★力的对应关系： Ft1 Fx2 Fx1 Ft2 Fr1 Fr2
（三）蜗杆传动的计算载荷Pc
⒉ 蜗杆轴刚度计算
影响蜗杆传动性能的弹性变形主要是蜗杆的挠曲变形。引起蜗杆产生挠取变形的作用力主要有径向力Fr和圆周力Ft。在这两个力的作用下，蜗杆将在两个方向上产生弹性变形。为简化计算，通常把蜗杆螺纹部分视为以蜗杆齿根圆直径为直径的轴段。于是可得
y
yt21
yt22
l3 48EI
Ft21 Fr21 y
式中：[y]—最大许用挠度，[y]=d1/1000 ；其余参数见教材。
普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
（一）蜗杆传动的效率
蜗杆传动
123
总效率
搅油或溅油效率
蜗杆传动啮合效率
1
tan
tan v
2 0.95 ~ 0.99
根据蜗杆传动的滑动
速度由表11-8选取，
轴承效率一对滚动轴承为 η3＝0.99~0.995
轮齿面的胶合→按滑动速度查 H （见表）。
蜗轮齿根的弯曲疲劳强度计算
当蜗轮齿数过多（z2＞80）, m↓ ↓时, 可能出现轮齿折断
F
1.53KT2 d1d 2 m
YFa2Yβ
F
m2d1
1.53KT2
z2 F

普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计

普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体，结构形式见图<蜗杆的结构形式>，其中图a所示的结构无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法；图b所示的结构则有退刀槽，螺旋部分可以车制，也可以铣制，但这种结构的刚度比前一种差。

当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将蜗杆与轴分开制作。

图<蜗杆的结构形式>常用的蜗轮结构形式有以下几种:1)齿圈式(图a) 这种结构由青铜齿圈及铸铁轮芯所组成。

齿圈与轮芯多用H7/r6配合，并加装4～6个紧定螺钉(或用螺钉拧紧后将头部锯掉),以增强联接的可靠性。

螺钉直径取作(1.2～1.5）m,m为蜗轮的模数。

螺钉拧入深度为(0.3～0.4)B,B为蜗轮宽度。

为了便于钻孔，应将螺孔中心线由配合缝向材料较硬的轮芯部分偏移2～3mm。

这种结构多用于尺寸不太大或工作温度变化较小的地方，以免热胀冷缩影响配合的质量。

2)螺栓联接式(图b) 可用普通螺栓联接，或用铰制孔用螺栓联接，螺栓的尺寸和数目可参考蜗轮的结构尺寸而定，然后作适当的校核。

这种结构装拆比较方便，多用于尺寸较大或易磨损的蜗轮。

3)整体浇注式(图c) 主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。

4)拼铸式(图d) 这是在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿。

只用于成批制造的蜗轮。

图<蜗轮的结构形式>蜗轮的几何尺寸可按表<普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式>、表<蜗轮宽度顶圆直径及蜗杆齿宽的计算公式>中的计算公式及图<普通圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸>、图<普通圆柱蜗杆传动>所示的结构尺寸来确定；轮芯部分的结构尺寸可参考齿轮的结构尺寸。

图<普通圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸>图<普通圆柱蜗杆传动>。

普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算

普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算如图11 - 13所示，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。

故在设计蜗杆传动时，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。

（一）普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择普通圆柱蜗杆传动的主要参数有模数m、压力角a、蜗杆头数ｚ１．、蜗轮齿数ｚ２及蜗杆的直径d．等。

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a和齿轮传动一样，蜗杆传动的几何尺寸也以模数为主要计算参数。

蜗杆和蜗轮啮合时，在中间平面上，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即ma1=mt2=maa1=at2ZA蜗杆的轴向压力角仅。

为标准值(200)，其余三种(ZN、ZI、ZK)蜗杆的法向压力角口。

为标准值( 200)，蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为tanαa=tanαn/cosγ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，常用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀①来加工与其配对的蜗轮。

这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一种对应的蜗轮滚刀。

对于同一模数，可以有很多不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多蜗轮滚刀。

显然，这样很不经济。

为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化，就对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1而把比值称为蜗杆的直径系数。

d．与q已有标准值；常用的标准模数m和蜗杆分度圆直径d，及直径系数q见表11 -2。

如果采用非标准滚刀或飞刀切制蜗轮，d1与q值可不受标准的限制。

3．蜗杆头数ｚ１．蜗杆头数z，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，如要提高效率，应增加蜗杆的头数。

但蜗杆头数过多，又会给加工带来困难。

所以，通常蜗杆头数取为1、2、4、6 04．导程角y蜗杆的直径系数q和蜗杆头数Zl选定之后蜗杆分度圆柱上的导程角γ也就确定了。

辽宁科技大学2024年全国硕士研究生入学考试《机械设计》考试大纲

辽宁科技大学2024年全国硕士研究生入学考试《机械设计》考试大纲科目代码：803I.考试性质《机械设计》考试是为辽宁科技大学机械学院招收机械类硕上研究生而设置的具有选拔性质的全国统一入学考试科目，其目的是科学、公平、有效地测试学生掌握大学本科阶段机械设计的基本知识、基本理论和基本设计计算方法的程度，以及灵活运用本学科的综合知识分析与解决常用机构、通用机械零部件和简单机械装置设计问题的能力。

评价的标准是高等学校本科毕业生能达到的及格或及格以上水平，以保证被录取者具有一定的机械设计与分析素养，并有利于其他高等院校和科研院所相关专业上的择优选拔。

U.考查目标《机械设计》是研究机械设计理论和方法的设计性质的技术基础课，是机械工程学科的基础，是机械类各个学科专业的基础理论课程。

要求考生：1、要求掌握的基本知识掌握机械设计的基本知识：机械零件的主要类型、性能、结构特点、应用、材料、标准等。

2、要求掌握的基本理论和方法掌握机械设计的基本理论和方法：机械设计的基本原则；机械零件的工作原理，简化的物理模型与数学模型，受力分析，应力分析，失效分析等。

掌握机械零件工作能力计算准则：计算载荷，条件计算，强度计算（静强度与疲劳强度）摩擦、磨损与润滑，寿命以及热平衡稳定性等。

掌握改善载荷和应力的分布不均匀性，提高零件疲劳强度，降低或增加摩擦，改善局部品质，提高零部件工艺性的途径和方法。

3、要求掌握的基本技能掌握零件设计计算、结构设计和制图技能。

H1考试形式和试卷结构1、试卷满分及考试时间本试卷满分为150分，考试时间为180分钟2、答题方式答题方式为闭卷，笔试。

可带用具：科学计算器、直尺。

3、试卷内容结构填空和选择题40分分析计算题80分（含螺栓20分；齿轮及蜗杆传动30分；轴承20分；其它10分）简答题30分（5小题，每小题6分）IV.试卷题型结构自命题试题类型应避免单一化，题型可以包括判断题、选择题、填空题、简答题、论述题、计算题或证明题等。

机械设计基础-蜗杆传动设计

蜗杆传动设计
2. 蜗杆传动的滑动速度蜗杆蜗轮传动时,在蜗杆蜗轮的啮合面间会产生很大的滑动速度 vs 。滑动速度 vs 的大小对齿面之间的润滑情况、齿面的失效形式、发热以及传动效率等都有很大的影响。滑动速度vs的方向沿蜗杆螺旋线方向,见图 5-6 ,其大小可用下式计算
蜗杆传动设计
图 5-6 蜗杆传动的滑动速度
蜗杆传动设计
图 5-3 蜗杆蜗轮的螺旋方向
蜗杆传动设计
二、蜗杆传动的基本参数蜗杆传动的基本参数与基本尺寸计算是以中间平面上的
参数与尺寸为基准的。如图 5-4 所示,通过蜗杆的轴线,且垂直于蜗轮的轴线的平面称为蜗杆传动的中间平面。
蜗杆传动设计
图 5-4 蜗杆传动的几何尺寸
蜗杆传动设计
1. 模数和压力角与齿轮传动一样,蜗杆传动的几何尺寸计算也以模数 m 作为主要参数。我国规定的模数 m 的标准值见表 5-1 ,阿基米德蜗杆蜗轮的压力角标准值为 α =20° 。
蜗杆传动设计
蜗杆传动设计
蜗杆传动设计
3 )蜗杆轴的刚度验算蜗杆通常为细长轴,过大的弯曲变形将导致啮合区域接触不良,因此当蜗杆轴的支承跨距较大时,应根据刚度计算准则校核其刚度。
蜗杆传动设计
三、蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 1. 蜗杆传动的效率闭式蜗杆传动的总效率通常包括三部分:啮合齿面间摩
蜗杆传动设计 3. 蜗杆蜗轮的中心距蜗杆传动的中心距是指蜗杆与蜗轮轴线之间的垂直距离。
标准蜗杆传动的中心距为
一般蜗杆传动的中心距 a 按表 5-5-中的数值选取。
蜗杆传动设计
蜗杆传动设计 4. 蜗杆蜗轮的传动比设蜗杆的转速为 n1 ,蜗轮的转速为 n2 ,其传动比 i 为

蜗杆传动设计一般步骤

蜗杆传动设计一般步骤例题：设计一混料机用的闭式普通圆柱蜗杆传动。

已知：蜗杆输入功率p1=10kw，蜗杆转速n1=1460r／min，传动比i=20，单向转动载荷平稳，批量生产。

解：1、选择材料确定许用应力考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不太高，蜗杆选用45钢制造，调质处理，齿面硬度220～250hbs；蜗轮轮缘选用铸铝磷青铜zcusn10p1，又因批量生产，采用金属模铸造。

由表8-21得：［σh］=2000 mpa，［σf］=70 mpa。

2、按齿面接触疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径d1确定蜗杆、蜗轮的齿数：由表8—17取z1＝2，则z2=iz1＝20×2=40。

蜗轮转矩t2：由表8—24估计η′=0.8，则确定载荷系数：查表8—10，取k=1.1。

将各参数代入式（8—53）1 查表8—18，按m2d1≥4611mm3，选取m=8 mm，d1=80 mm3.验算效率蜗杆导程角γ由式（8—46）得所以滑动速度：当量摩擦角ρv：查表8—23，得ρv=1°34′效率：现取η=0.85扭矩t2：与初估误差较大，故重新计算查表8—18可知原设计合用4.验算蜗轮疲劳弯曲强度齿形系数yf：蜗轮的当量齿数2 由表8—26查取yf =1.52弯曲强度足够5.计算蜗杆和蜗轮的主要几何尺寸(略)。

6.热平衡计算。

所需散热面积：取t0=20℃，t=70 ℃，ks=15 w／(m2·℃) ，根据式8—57，所需的最小散热面积7.选择精度等级：因为这是一般动力传动，v2=1.22m/s＜3 m/s，故取8级精度。

8.蜗杆和蜗轮的结构设计，绘制蜗杆和蜗轮的零件工作图绘制(略)。

3 。

蜗轮蜗杆传动设计

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二、蜗轮蜗杆传动设计
—设计实例
1、蜗轮轮齿齿面接触强度计算（1）选材料：确定许用接触压力[σH] 蜗杆用45钢，表面淬火45-50HRC；蜗轮用ZCuSn10P1（10-1锡青铜）砂型铸造。由表查得 [σH]=200。（2）选用蜗杆头数z1，确定蜗轮齿数z2 传动比i=n1/n2=960/70=13.71 因为传动比不大，为了提高传动效率，可选z1=2 则z2=i·z1=13.71×2=27.42，取z2=27。
mm
式中：Zρ为蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数。
K为载荷系数。其它的符号含义与齿轮传动部分相同。
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三、蜗轮蜗杆传动设计
—普通蜗杆传动的承载能力计算
许用接触应力[σH],根据蜗轮材料的不同，可在下两表中选取。 1、蜗轮材料为灰铸铁及铸铝铁青铜时，其许用应力直接在下表选取：
考虑啮合摩擦损耗是蜗杆的传动效率：
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三、蜗轮蜗杆传动设计
—普通蜗杆传动的参数与尺寸
导程角γ增大时，传动效率将提高，导程角γ 与蜗杆头数z1之间有如下关系：
显然，当蜗杆头数z1增多时，导程角γ增大，从而使传动效率提高。但头数增多给制造带来困难，且效率提高不显著，故通常蜗杆头数取为1 、2、4、6 。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于运动传递，而在动力传输中的应用受到限制。
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三、蜗轮蜗杆传动设计
—蜗杆传动类型
普通圆柱蜗杆传动
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
其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
圆柱蜗杆传动位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
圆弧圆柱蜗杆传动
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普通圆柱蜗轮蜗杆计算公式

普通圆柱蜗杆传动设计计算编号：产品型号：HYD-001计算者：简工零件件号：蜗杆 / 蜗轮HYD01/HYD02日期：2012.12.6注：“度.分秒”标注示例 — 56.0638 表示56度6分38秒；35.596 表示35度59分60秒（即36度）。

项目符号数据几何参数：蜗杆类型ZA（阿基米德蜗杆）旋向右旋模数（蜗杆轴向，蜗轮端面）m6mm蜗杆头数Z11蜗轮齿数Z230蜗杆轴向齿形角αt20度蜗杆分度圆直径d154mm蜗杆直径系数q9蜗轮名义分度圆直径d2180mm蜗杆传动标准中心距a0117mm蜗杆传动中心距a117.5mm蜗轮变位系数x20.08333蜗轮切向变位系数xs20蜗杆切向变位系数xs10齿顶高系数h*a1顶隙系数c0.2蜗杆导程p18.84956mm蜗杆分度圆柱导程角γ 6.34019度,6゜20′25″蜗杆齿顶高h a16mm蜗轮齿顶高h a2 6.5mm蜗杆齿根高h f17.2mm蜗轮齿根高h f2 6.7mm全齿高h13.2mm蜗杆齿顶圆直径d a166mm蜗杆齿根圆直径d f139.6mm蜗轮喉圆直径d a2193mm蜗轮顶圆直径参考值d e2205mm蜗轮齿根圆直径d f2166.6mm蜗轮齿根圆环面半径r234.2mm蜗轮咽喉母圆半径r g221mm蜗杆螺牙计算总长 L076.8mm蜗杆螺牙实际总长L120mm蜗杆法向弦齿厚名义值s n19.367mm蜗杆法向弦齿高h n1 6.005mm蜗杆齿槽底法向宽度bf 4.19mm蜗杆齿顶法向宽度sa 5.05mm蜗杆齿面导圆柱半径r Z0mm螺旋线母线与端截面间的夹角20度,20゜0′0″蜗轮齿宽角θ80度蜗轮轮缘宽度最小值B2 min44mm蜗轮滚切时是否面切或装配干涉？否蜗轮滚切时是否根切？否总重合度:ε 2.15传动效率:η0.742公差值：检验项目组合：蜗轮：ΔF P + ΔF Pk + Δf Pt ；蜗杆：Δf h + Δf hL（单头蜗杆），Δf Px + Δf hL（多头蜗杆）；另外，3、4、5 级蜗杆传动必须检验ΔFi'c + Δfi'c ，并以此作为权威检验结果。