机 械 原理及设计第十一章蜗杆传动电子教案
《机械设计基础》课程教案主题11 蜗杆传动
主题11蜗杆传动一、教学目标1、能计算蜗杆传动的几何尺寸2、掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则3、了解蜗杆传动特点、类型及主要参数4、掌握蜗杆传动几何尺寸的计算5、掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则二、课时分配本章绪论共 5 个单元，本章安排 6个学时。
其中理论学时 5 个学时，实践学时 1 个学时。
三、教学重点蜗杆传动的失效形式和设计准则四、教学难点蜗杆传动的主要参数五、教学内容单元1 蜗杆传动的类型和特点1、蜗杆传动的类型2、蜗杆传动的特点单元2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸的计算在蜗杆传动中，规定通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。
对于阿基米德蜗杆蜗轮，在主平面内蜗杆传动相当于齿轮齿条传动。
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 传动比i=n1／n2=z1／z2蜗杆头数z1=1、2、4、6（单头，i大，易自锁，效率低，但精度好；多头杆，η↑，但加工困难，精度↓）蜗轮齿数z2=iz1，Z2=27～80（2）、模数和压力角（3）、蜗杆分度圆上的导程角（4）、蜗杆分度圆直径和蜗杆直径系数（5）、标准中心距单元3 蜗杆传动的失效形式材料和结构一、蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效形式有齿面胶合、点蚀、齿根折断及磨损二、蜗杆传动的材料和结构单元4 圆柱蜗杆传动的受力分析及强度计算一、圆柱蜗杆传动的受力分析蜗杆与蜗轮轮齿上各方向判断如下。
①圆周力Ft 的方向。
主动轮圆周力Ft1方向与其节点速度方向相反，从动轮圆周力Ft2方向与其节点速度方向相同。
②径向力Fr的方向。
由啮合点分别指向各自轴心。
③轴向力Fa 的方向。
蜗杆主动时，蜗杆轴向力Fa1的方向由“主动轮左、右手定则”判定，即右旋蜗杆用右手（左旋蜗杆用左手），四指顺着蜗杆转动方向弯曲，大拇指指向即蜗杆轴向力Fa1的方向。
二、圆柱蜗杆传动的强度计算单元5 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一、蜗杆传动的效率由式η1=tanγ/tan（γ+ρv）可知，η1随ρv的减小而增大，而ρv与蜗杆、蜗轮的材料、表面质量、润滑油的种类、啮合角以及齿面相对滑动速度有关。
机械设计基础第十一章蜗杆传动
主讲：张晋 主讲：
CH11 机械设计基础
Date: 2012-5-9
Page: 16
主讲：张晋 主讲：
CH11 机械设计基础
11.3
蜗杆传动的失效形式和计算准则
11.3.2 蜗杆传动的计算准则 1、蜗杆传动的失效形式（主要是蜗轮失效） 闭式传动：胶合 点蚀 开式传动：磨损 2、蜗杆传动的强度计算准则 闭式传动：按齿面接触疲劳强度设计 计算热平衡 开式传动: 齿根弯曲疲劳强度计算
[σ F ] = [σ F ]′ ⋅ K HN
Date: 2012-5-9
Page: 27
主讲：张晋 主讲：
CH11 机械设计基础
蜗杆传动的效率、 11.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
11.6.1 蜗杆传动的效率
η1——计及啮合摩擦损耗的效率； Η3——计及溅油损耗的效率； η1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：
11.2
蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在 中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。 在蜗杆传动的设计计算中，均以中间平面上的基本参数和几何尺 寸为基准 。
Date: 2012-5-9 Page: 9
主讲：张晋 主讲：
CH11 机械设计基础
有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度 较前一种差。
Date: 2012-5-9 Page: 19
主讲：张晋 主讲：
CH11 机械设计基础
11.4
蜗杆传动的材料和结构
2.蜗轮的结构
为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当蜗轮直 径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常 用蜗轮的结构形式如下：
蜗杆传动教案范文
蜗杆传动教案范文教案：蜗杆传动【教学目标】1.了解蜗杆传动的基本原理和组成结构；2.掌握蜗杆传动的优点和应用范围；3.能够用蜗杆传动解决实际问题。
【教学重点】1.蜗杆传动的基本原理和组成结构；2.蜗杆传动的优点和应用范围。
【教学难点】蜗杆传动的优点和应用范围的深入理解。
【教学方法】1.讲解与演示相结合的方法；2.案例分析和讨论。
【教学过程】【Step 1】导入与目标检测（5分钟）教师通过引入一个实际应用问题，如机械手臂的控制，让学生思考如何实现这一过程。
然后引导学生讨论可能的传动方式，并引出蜗杆传动。
【Step 2】蜗杆传动的基本原理（15分钟）1.教师通过图示和实物展示蜗杆传动的基本原理，解释蜗杆的构造和工作方式。
2.引导学生分析蜗杆传动的工作原理，包括蜗杆与蜗轮之间的接触、相对运动和传递转矩的过程。
【Step 3】蜗杆传动的组成结构（20分钟）1.教师讲解蜗杆传动的组成结构，包括蜗杆、蜗轮、轴承等。
2.教师通过实物展示和图示，让学生了解蜗杆传动的实际构造。
【Step 4】蜗杆传动的优点和应用范围（20分钟）1.教师讲解蜗杆传动的优点，如传递大功率、承载能力强、平稳运行等。
2.引导学生思考蜗杆传动的应用范围，如机械工程、电气工程、航天工程等。
【Step 5】案例分析与讨论（20分钟）1.教师提供一个实际应用案例，让学生通过蜗杆传动解决问题。
2.学生分组讨论，并在讨论中解决问题。
3.学生展示自己的解决方案，并进行讨论和反思。
【Step 6】小结与延伸（10分钟）1.教师对本节课的内容进行小结，并再次强调蜗杆传动的优点和应用范围。
2.教师提供一些延伸问题，让学生进一步思考和学习。
【Step 7】作业布置（5分钟）布置作业：要求学生选择一个机械设备，探究其传动部分是否采用蜗杆传动，并分析其原因和优点。
【教学反思】本节课通过引入实际问题，让学生在思考中获得对蜗杆传动的认识。
在讲解蜗杆传动的原理和结构时，结合图示和实物展示，使得学生能够更加直观地理解。
机械设计蜗杆传动ppt课件
d1
潘存云教授研制
d 编辑版pp2pt
潘存云教授研制
27
作者： 潘存云教授
表11－2 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
m
d1
m
d1
m
d1
m
d1
1 18
(22.4)
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)
第11章 蜗杆传动
§11-1 蜗杆传动概述及蜗杆传动的类型 §11-2普通蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算 §11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 §11-4圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 §11-5 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
新疆大学专用
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1
作者： 潘存云教授
直径不同的蜗杆。由于切制蜗轮的滚刀必须与蜗杆的形状相当（尺寸相
同），因此对同一模数的蜗杆，有一个分度圆直径就需要一把蜗轮 滚 刀，
这 样 刀 具 品 种 的 数 量 势 必 太 多。
– 为 了 减 少 刀 具 数 量 并 便 于 标 准 化、系 列 化，
国标GB10085-88 准中，对每一个模数 m 规定了
蜗杆的旋向：右旋蜗杆和左旋蜗杆 （一般为右旋）
蜗杆的头数：单头蜗杆(蜗杆上只有一条螺旋线，即蜗杆转一周， 蜗轮转过一齿)；双头蜗杆(蜗杆上有两条螺旋线，即蜗杆转一周， 蜗轮转过两个齿)。
蜗轮形状象斜齿轮，只是它的轮齿沿齿长方向又弯曲成圆弧形，
以便与蜗杆更好地啮合。
编辑版pppt
新疆大学专用
机械设计基础蜗杆传动讲课文档
生活中的实例
第三页，共57页。
第一节 概述
一、蜗杆传动的组成
螺杆与螺纹一样，有单头、多头之分，也有左旋、右旋 之分。蜗轮的形状像斜齿轮，
它的螺旋角的大小、方向和螺
杆螺旋升角的大小、方向相同， 为了改善蜗杆与蜗轮的啮合情
况，通常将蜗轮圆柱表面的母 线做成圆弧形，部分地包围着
蜗杆，故在轴向剖面中，蜗轮 轮齿沿齿宽方向是圆弧形。
第三十一页，共57页。
第三十二页，共57页。
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。
左旋蜗杆
左手定则
第三十三页，共57页。
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。
第三十四页，共57页。
可得蜗杆的分度圆直径可写成
d1mtaz1n
可见，蜗杆的分度圆直径d1不仅与模数有关，而且还与齿 数z1和螺旋线升角λ有关。
第二十二页，共57页。
同一模数的蜗杆，由于齿数z1和螺旋线升角λ的不同， d1
随之变化，致使滚刀规格的数目较多，很不经济。为了较
少滚刀的数量，有利于标准化，国标规定，对应于每一个
第四十四页，共57页。
3.螺栓连接式蜗轮 这种结构的齿圈与轮芯用普通螺栓或铰制孔螺栓连接，由 于装拆方便，常用于尺寸大或磨损后需要更换蜗轮齿圈的
的相互作用力集中于节点P，并按 单齿对啮合考虑；（2）暂不考虑 啮合齿面间的摩擦力。
Fn可分解为三个互相垂直的分力： 圆周力、径向力和轴向力。
第二十九页，共57页。
力的大小
圆周力
Ft1
蜗杆传动教案设计
蜗杆传动教案设计一、教学目标让学生理解蜗杆传动的原理、特点和应用，掌握蜗杆传动的相关计算，培养学生的空间想象能力和分析问题的能力。
二、教学重难点重点：蜗杆传动的特点和主要参数。
难点：蜗杆传动的受力分析。
三、教学准备多媒体课件、蜗杆传动模型。
四、教学过程师：同学们，咱们今天来学习一种新的传动方式，叫蜗杆传动。
大家先看看这个模型，有什么发现呀？生：看着像齿轮，但又不太一样。
师：对啦，这就是蜗杆传动。
那大家想想，蜗杆传动和我们之前学的齿轮传动有什么区别呢？生：好像形状不太一样。
师：非常好，这只是其中一个方面哦。
那蜗杆传动有什么特点呢？生：不知道。
师：蜗杆传动的特点呀，有传动比大、传动平稳、可以自锁等等。
那大家知道蜗杆传动都用在哪些地方吗？生：不太清楚。
师：像一些减速装置呀，就会用到蜗杆传动。
接下来咱们重点来学习一下蜗杆传动的主要参数。
大家看课件，这个是什么呀？生：是蜗杆的直径系数。
师：没错，那它有什么作用呢？生：……师：它呀，会影响蜗杆的尺寸和强度哦。
然后还有蜗杆的头数、蜗轮的齿数这些参数。
那蜗杆传动的受力分析怎么看呢？大家结合这个图来思考一下。
生：有点难理解。
师：别着急，咱们一起来分析分析。
看这里，这个力是怎么来的呢？生：好像是因为转动产生的。
师：对啦，非常棒！那这个力又有什么特点呢？……师：好啦，今天的内容就学到这里，大家都理解了吗？生：差不多理解了。
五、教学反思通过本次教学，学生对蜗杆传动有了初步的认识和理解，但在受力分析部分还需要进一步加强练习和巩固。
在今后的教学中，要更加注重引导学生思考和分析问题，培养学生的自主学习能力。
同时，要多准备一些实例，让学生更好地理解和应用所学知识。
最新机械设计基础教案——第11章 蜗杆传动
第11章 蜗杆传动（一）教学要求1、 了解蜗杆传动特点、类型及主要参数，了解滑动速度、效率2、 掌握蜗轮强度计算方法及蜗杆传动，热平衡计算方法（二）教学的重点与难点1、 蜗杆传动特点、参数计算、特性系数q2、 齿面接触疲劳强度、齿根弯曲强度和热平衡计算（三）教学内容11．1 蜗杆传动的类型及特点用于实现空间交错轴间的运动传递，一般交错角︒=∑90。
其特点是结构紧凑、传动比大、传动平稳、易自锁。
缺点是摩擦磨损大、发热量大，η低。
一、蜗杆传动的类型按蜗杆形式：圆柱蜗杆（常用） 环面蜗杆 锥蜗杆（较少）1、圆柱蜗杆传动：普通圆柱蜗杆（在车床上用直线刀刀刃车削而得到）阿基米德蜗杆（ZA ）——最常用，垂直于轴线平面的齿廓为阿基米德螺线，在过轴线的平面内齿廓为直线，在车床上切制时切削刃顶面通过轴线。
︒=4020α，加工简单，磨削有误差，精度较低，刀子轴线垂直于蜗杆轴线，（图11-4）法向直廓蜗杆（ZN ）——切削时刀刃垂直于轮齿法面，法面齿廓（延伸渐开线~）——直线，轴面齿形为渐开线，端面齿形为一延伸渐开线，磨削有误差、精度较低。
（图11-5）渐开线蜗杆（ZI ）——刀刃平面与蜗杆基圆柱相切，端面齿莆为渐开线，由渐开线齿轮演化而来（Z 小，β大），在切于基圆的平面内一侧齿形为直线，可滚齿，并进行磨削，精度、η高。
适于较高速度和较大的功率。
（图11-6）2、环面蜗杆传动（图11-2）——蜗杆轴向为凹圆弧面，蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上，中间平面内，蜗杆、蜗轮均为直线齿廓，特点：同时啮合齿数多，∵轮齿接触线与蜗杆齿运动的方向近似垂直，∴易于形成动压油膜、效率高，η=90°，承载能力强。
3、锥蜗杆传动（图11-3）——蜗杆齿分布在节锥上的等导程螺旋。
蜗轮——如同曲线齿锥齿轮：特点：同时接触齿数多，重合度大，传动比范围大，侧隙可调。
但传动具有不对称性，正反传动时受力、承载与效率均不同。
较少。
二、蜗杆传动的特点1、 传动比大2、连续啮合，传动平稳，冲击载荷小，噪音低3、具有自锁性，即当P V ≤4、齿面滑动速度VS 大、磨损、发热，容易使润滑失效，η较低，易磨损、胶合。
机械设计课件第11章蜗杆传动
保养蜗杆传动的窍门和故障分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
日常保养
定期检查润滑情况、防止腐蚀和氧化等，
常见故障原因
2
可延长蜗杆传动的使用寿命。
包括蜗杆齿面磨损、蜗杆轴承故障、润
滑油污染等，需进行故障分析。
3
故障维修注意事项
需采用专业的维修工具和方法，保障维 修质量和安全。
总结：深入掌握蜗杆传动理论 与应用
润滑方式
正确选用适合的润滑方式和润滑 剂，可有效降低传动系统的摩擦 和磨损。
传动效率提升
可通过优化结构、降低摩擦损失 等方式来提高蜗杆传动的效率。
了解蜗杆传动的制造工艺和材料选择
加工工艺
常用工艺有机床加工、镗削 加工、铸造等。
材料选择
可选用合金钢、铸铁、黄铜 等材质，根据实际使用情况 选择。
质量控制
蜗杆传动是机械设计中一种非常重要的传动方式，在各类机械系统中应用广 泛。希望通过本课件的学习，能让大家对蜗杆传动的基本概念、计算与设计、 制造工艺与材料选择以及常见故障分析等方面有更深入的了解。
3 应用领域
广泛应用于涡轮增压机、 搅拌机等机械系统中。
掌握蜗杆传动的设计技巧
计算方法
需要考虑的参数有齿数、模数、压力角等，可使用 专业软件辅助计算。
优化设计
可通过增加蜗杆齿数、改变加工工艺等方式来提高 传动效率。
解决蜗杆传动的精度和效率问题
精度管理
需要保证蜗杆和蜗轮的加工精度 和配合质量，避免滑动和磨损。
探索机械设计世界：蜗杆 传动
蜗杆传动是一种广泛运用于机械系统中的传动方式。本课件第11章将深入讲 解其基本概念、优点和应用、计算和设计、故障分析等方面。一起来探索这 个奇妙的机械设计世界吧！
齿轮转动机构装配与蜗杆传动电子教案
一、教案基本信息教案名称：齿轮转动机构装配与蜗杆传动适用课程：机械设计与制造课时安排：2课时教学目标：1. 了解齿轮转动机构的基本原理和装配方法。
2. 掌握蜗杆传动的基本原理和应用。
3. 能够进行齿轮转动机构的装配和蜗杆传动的分析。
教学方法：1. 讲授：讲解齿轮转动机构和蜗杆传动的基本原理和装配方法。
2. 演示：通过实物演示或视频演示齿轮转动机构和蜗杆传动的工作原理和装配过程。
3. 实践：学生分组进行齿轮转动机构的装配和蜗杆传动的分析，教师进行指导。
教学准备：1. 教学PPT2. 实物模型或视频3. 齿轮转动机构装配工具4. 蜗杆传动分析工具二、教学内容和过程第一课时1. 导入（5分钟）教师通过提问或引入实际案例，引导学生思考齿轮转动机构和蜗杆传动在机械中的应用和重要性。
2. 齿轮转动机构的基本原理和装配方法（15分钟）教师讲解齿轮转动机构的基本原理，包括齿轮的啮合原理和传动比等。
讲解齿轮装配的方法和注意事项，包括齿轮的校对和安装等。
3. 齿轮转动机构的实物演示或视频演示（10分钟）教师通过实物演示或视频演示齿轮转动机构的工作原理和装配过程，让学生更直观地理解齿轮转动机构的工作原理和装配方法。
4. 实践：齿轮转动机构的装配（15分钟）学生分组进行齿轮转动机构的装配，教师进行指导。
学生通过实践，加深对齿轮转动机构装配方法的理解和掌握。
第二课时5. 蜗杆传动的基本原理和应用（15分钟）教师讲解蜗杆传动的基本原理，包括蜗杆和蜗轮的啮合原理和传动比等。
讲解蜗杆传动的应用领域和特点。
6. 蜗杆传动的实物演示或视频演示（10分钟）教师通过实物演示或视频演示蜗杆传动的工作原理和装配过程，让学生更直观地理解蜗杆传动的工作原理和应用。
7. 实践：蜗杆传动的分析（15分钟）学生分组进行蜗杆传动的分析，教师进行指导。
学生通过实践，加深对蜗杆传动的理解和掌握。
三、教学评价1. 课堂讲授和实物演示的评价：通过观察学生的听课情况和提问学生的理解程度，评估学生对齿轮转动机构和蜗杆传动的基本原理和装配方法的掌握情况。
齿轮转动机构装配与蜗杆传动电子教案
齿轮转动机构装配与蜗杆传动电子教案第一章：课程介绍1.1 课程背景随着现代机械制造业的快速发展，齿轮转动机构及蜗杆传动在各类机械设备中扮演着举足轻重的角色。
为了使学生掌握齿轮转动机构装配与蜗杆传动的相关知识，提高机械设计、制造和维护能力，特开设此门课程。
1.2 课程目标通过本课程的学习，使学生了解齿轮转动机构及蜗杆传动的基本原理、结构特点、装配方法及应用范围，培养学生具备一定的实际操作能力和创新能力。
第二章：齿轮转动机构基本原理2.1 齿轮的分类及特点介绍齿轮的分类（如直齿轮、斜齿轮、圆柱齿轮等）及各自的特点，帮助学生了解不同类型齿轮的应用场景。
2.2 齿轮传动的基本原理讲解齿轮传动的工作原理，包括齿轮的啮合、传动比、齿轮的材料与热处理等，使学生掌握齿轮传动的基本知识。
第三章：蜗杆传动基本原理3.1 蜗杆传动的分类及特点介绍蜗杆传动的分类（如阿基米德蜗杆、圆柱蜗杆等）及各自的特点，帮助学生了解不同类型蜗杆传动的应用场景。
3.2 蜗杆传动的基本原理讲解蜗杆传动的工作原理，包括蜗杆与蜗轮的啮合、传动比、蜗杆的材料与热处理等，使学生掌握蜗杆传动的基本知识。
第四章：齿轮转动机构装配工艺4.1 齿轮装配工艺介绍齿轮装配的基本工艺，如齿轮的精度等级、装配方法、齿轮间隙的调整等，帮助学生掌握齿轮装配的基本技能。
4.2 蜗杆传动装配工艺介绍蜗杆传动装配的基本工艺，如蜗杆与蜗轮的配合、传动装置的调整等，帮助学生掌握蜗杆传动装配的基本技能。
第五章：齿轮转动机构与蜗杆传动的应用实例5.1 齿轮转动机构应用实例分析具体的齿轮转动机构应用实例，如汽车发动机、减速器等，使学生了解齿轮转动机构在实际工程中的应用。
5.2 蜗杆传动应用实例分析具体的蜗杆传动应用实例，如机床、汽车尾翼等，使学生了解蜗杆传动在实际工程中的应用。
第六章：齿轮转动机构的设计与计算6.1 齿轮设计的基本参数介绍齿轮设计中所需的基本参数，包括模数、压力角、齿数等，并解释这些参数对齿轮性能的影响。
《机械设计基础》电子教案(1) 第十一章 蜗杆传动
• 一、蜗杆传动的组成
• 蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，蜗杆类似于螺杆，蜗轮类似于一个 具有凹形轮缘的斜齿轮，如图11一1所示。一般蜗杆为主动件，蜗轮 为从动件，通常两轴在空间交错成900，主要用于传递空间交错的两 轴之间的运动和动力。
• (3)具有自锁性。当蜗杆的导程角小于轮齿间的当量摩擦角时，可实 现自锁。此时只能蜗杆带动蜗轮旋转，而蜗轮不能带动蜗杆转动。例 如，手动链轮式起吊机械就是利用蜗杆传动的自锁性来制造的，这种 起吊机械在重物吊起后不因物体的自重而落下，解决了起吊过程中的 安全问题。
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第一节 蜗杆传动的组成、特点和类型
• 蜗杆传动按照蜗杆的形状不同，可分为圆柱蜗杆传动[图11-2 (a)]、环 • 面蜗杆传动[图11 -2 (b)]和锥面蜗杆传动[图11一2 (c)]。圆柱蜗杆传
动按照蜗杆的轴面齿形形状不同，可分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧齿 圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动按螺旋面的形状，分为阿基米德圆 柱蜗杆传动、渐开线圆柱蜗杆传动、法面直齿廓圆柱蜗杆传动和锥面 包络圆柱蜗杆传动等。圆柱蜗杆传动机构加工方便，环面蜗杆传动机 构承载能力较强，锥面蜗杆传动机构的结构不对称，不能正、反转。 • 1.普通圆柱蜗杆传动 • 普通圆柱蜗杆传动应用较广，多用直母线刀刃在车床上加工而成。
• 本章主要介绍了普通圆柱蜗杆传动的特点、类型、基本参数、几何关 系、失效形式、强度计算及传动效率等。通过学习，要了解蜗杆传动 的特点、啮合特点、运动关系、类型、失效形式、设计准则;掌握蜗 杆传动的基本参数、几何尺寸、强度、效率、热平衡的选择计算方法; 学会蜗杆传动的受力分析、材料选择。
机械基础蜗杆传动教学教案 中职教育.doc
蜗杆传动蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间交错的两轴间的运动和动力，一般交错角为908, 通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件一、蜗杆传动的特点1.传动比大，结构紧凑。
用于传递动力时，i=8-80,用于传递运动时，i可达1000o2.传动平稳，无噪声。
因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。
3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由损杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。
4.传动效率低。
因为在传动中摩擦损失大，其效率-般为叮二0.7〜0.8,具有自锁性传动时效率门二0. 4〜0. 5。
故不适用于传递大功率和长期连续工作。
5.为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高。
二、蜗杆传动的主要参数蜗杆传动的设计计算中，均以主平面（通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面）的参数和几何关系为基准。
（一）主要参数I.模数、压力角、螺旋升角入与蜗轮的分度圆螺旋角|3为了保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数m xl应等于蜗轮的端面模数蜗杆的轴向压力角ay应等于蜗轮的端面压力角a。
蜗杆分度圆上的螺旋线升角人应等于蜗轮分度圆上的螺旋角|3,旦两者螺旋方向相同。
蜗杆的轴向压力角ax （蜗轮的端面压力角％）为标准压力角20%~ m xl=m l2= m.au=cti2= aX = P通常取蜗杆的头数Z户1〜4。
当Z0时，导程角小，效率低，—般用于分度传动或自锁传动中，Z=2〜4常用于动力传动和有较高效率。
若头数多，导程角大，制造困难。
蜗轮齿数根据传动比和蜗杆的头数决定：Z2=iZ b通常取Z广20〜28, Z?不应少于28齿，以免根切和降低传动的平稳性。
三、蜗杆传动的受力分析1.蜗杆传动回I转方向的确定（1）螺旋方向的判定蜗杆传动与斜齿轮传动一样，也有左旋与右旋之分。
蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定：手心对•着自己，四指顺着蜗杆（蜗轮）的轴线方向摆肩。
（a）右旋蜗杆（b）右旋蜗轮图11 -45蜗杆蜗轮旋向判定若啮合与右手拇指指向一致，该蜗杆（蜗轮）为右旋，反之为左旋。
推荐-高职机械设计基础蜗杆传动、教案 精品
****职业技术学院教案图11-1（1）普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动主要分为如图11－1所示的三种。
a.阿基米德圆柱蜗杆（ZA蜗杆）如图7－4所示，其齿面为阿基米德螺旋面。
加工时，梯形车刀切削刃的顶平面通过蜗杆在轴向剖面I-I具有直线齿廓，法向剖面N-N上齿廓为外凸线，端面上齿廓为阿基米德螺线。
这种蜗杆切制简单，但难以用砂轮磨削出精确齿形，精度较低。
图11-2b.渐开线圆柱蜗杆（ZI蜗杆）如图11-1b所示。
加工时，车刀刀刃平面与基圆或上或下相切，被切出的蜗杆齿面是渐图11-3合，增大了综合曲率半径，因而单位齿面接触应力减小，接触强度得以提高。
瞬时啮合时的接触线方向与相对滑动速度方向的夹角（润滑角）大，易于形成和保持共轭齿面间的动压油膜，使摩擦系数减小，齿面磨损小，传动效率可达95％以上。
在蜗杆强度不削弱的情况下，能增大涡轮的齿根厚度，使涡轮轮齿的弯曲强度增大。
，制造工艺简单，重量轻。
传动中心距难以调整，对中心距误差的敏感性强。
蜗杆分度曲面是圆环面的蜗杆称为环面蜗杆，和相应的涡轮组成的传动称为环面蜗杆传。
它又分为：直廓环面蜗杆传动（俗称球面蜗杆传动）；平面包络环面蜗杆传；渐开线包络环面蜗杆传动和锥面包络环面蜗杆传动。
下面我们看一个环面蜗杆，当其轴向齿廓为直线时图11-4图7-1、压力角α、蜗杆头数z1和涡轮齿数z2及蜗杆等。
进行蜗杆传动设计时，首先要正确地选择参数。
这些参数之间是相互联系地，不能孤立地去确定，而应该根据蜗杆传动地工作条件和加工条件，考虑参数之间地相互影响，蜗杆传动的尺寸计算与齿轮传动一样，也是以模数m作为计算的主要参数。
在中间平面蜗杆的轴向模数和轴向压力角分别与涡轮的端面模数和端为此将此平面内的模数和压力角规定为标准值，标准模数见书中所附表格，标图7-81为蜗杆的轴向齿距（周节）。
增大，则d1变大，蜗杆的刚度给强度相应提高，因****职业技术学院教案表11-1 蜗杆传动的典型结构11.7 普通圆柱蜗杆传动的精度等级选择及安装和维护蜗杆传动精度等级的选择圆柱蜗杆传动在GB10089－88中规定了12个精度等级，1级精度最高，12级精度最低。
《机械设计基础》电子教案 第11章 蜗杆传动
第三节 蜗杆传动的失效形式、设计 准则、材料和结构
三、蜗杆、蜗轮的材料和结构
1.蜗杆、蜗轮的材料 蜗杆和蜗轮材料的合理选择是提高蜗杆传动承载能力和效率 的重要途径之一。根据蜗杆传动的失效形式可知.蜗杆、蜗轮 的材料不仅要有足够的强度.更重要的是有良好的减摩性、耐 磨性和抗胶合能力.且易跑合。因此.蜗杆、蜗轮二者应选用 不同金属、不同硬度的材料。考虑一般蜗杆为主动件.啮合次 数多、直径小.应选用齿面强度高、硬度高、刚性好的材料。 而蜗轮则用耐摩擦、减摩性能好的材料。
2.圆弧齿圆柱蜗杆传动 圆弧齿圆柱蜗杆传动是一种非直纹面圆柱蜗杆.在中间平面上 蜗杆的齿廓为凹圆弧.与之相配的蜗轮齿廓为凸圆弧.这种蜗 杆传动的特点如下。 (1)蜗杆与蜗轮两共扼齿面是凹凸啮合.增大了综合曲率半径. 因而单位齿面接触应力(赫兹应力)减小.接触强度得以提高。
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第一节 蜗杆传动的组成、特点和类 型
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第三节 蜗杆传动的失效形式、设计 准则、材料和结构
二、轮齿的失效形式和设计准则
1.失效形式 与齿轮传动相似.蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、磨损、胶 合和轮齿折断等。由于蜗杆传动的工作齿面间相对滑动速度 较大、发热量大.增大了产生齿面胶合和磨损的可能性.尤其 在润滑不良、散热条件不好时.齿面胶合的可能性更大。因此. 蜗杆传动的承载能力往往受材料副(即蜗杆和蜗轮两者的材料 相互影响)抗胶合能力的限制。当材料副(如表面硬化钢对锡 青铜)抗胶合能力强.润滑、散热条件又好的情况下.亦可能出 现点蚀。
第十一章 蜗杆传动
第一节 蜗杆传动的组成、特点和类型 第二节 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计
算 第三节 蜗杆传动的失效形式、设计准则、
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合d’1=m*（q+2x2）（及当x2≠0时d1≠d’1）。
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(1)若凑中心距：变位前后齿数不变，即 z2 z2
a 1 2 m q z 2 x 2 m a x 2 m ： x 2 a m a
(2)若凑传动比：变位前后中心距不变，即 a a
a 1 2 m q z 2 x 2 m 1 2 m q z 2 :x 2 z 2 2 z 2
旋向相同 ：蜗杆 左(右) 蜗轮 左(右)
γ
= γ
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4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
分析1
z1 少→ i 增加 z1多→ ①η增加
一般
②加工困难
z1=1, 2, 4, 6
分析2
z2 少 → 产生根切
∴ z2 ≥17
→ 传动平稳性不佳 ∴ z2 ≥28
z2 多 → d2 (=m z2) 增加 → 蜗杆跨距增加
合金钢 如：40Cr 20Cr 20CrMnTi ☆对蜗杆要进行必要的合理的热处理措施，以提高其 耐磨性及抗胶合的能力。
●蜗轮 较软（多选青铜）进行时效处理
vs≥3m/s 重要场合： 铸锡青铜 vs ≤4m/s 较重要场合：铝铁青铜 vs < 2m/s 一般场合： 灰铸铁
如：ZCuSn10P1
ZCuSn5Pb5Zn5 如：ZCuAl10Fe3
机 械 原理及设计 （Ⅱ）
第十一章 蜗杆传动
2020年8月8日
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1
第十一章 蜗杆传动
§11-1 §11-2 §11-3 §11-4 §11-5 §11-6
蜗杆传动的特点 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 蜗杆传动的失效形式和材料选择 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 蜗杆、蜗轮的结构设计
7．变位系数 x
变位目的 配凑中心距 配凑传动比 提高传动能力或效率
变位特点 蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位
原因 避免滚刀尺寸变化
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变位前 变位后
d1 mq ：d2 mz2
a
1 2
mq
z2
d1 mq2x2 ：d2 mz2
a12mqz2 x2m
变位后蜗轮的分度圆与节圆仍旧重合d2=d’2=m*z2 或d2=d’2 =m*z’2， 但蜗杆在中间平面上的节线有所改变，不再与分度线重
→ 刚度降低 ∴ z2 ≤80
∴ 28 ≤ z2 ≤80
d2
小
d2
大
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5．传动比 i 和齿数比 u
i n1 n2
蜗杆主动
uz2 1 z1
in1 z2 u n2 z1
蜗轮主动
i 1 u
注意
i n1 z2 d2
n2
z1
d1
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6．中心距 a
a1 2d1d21 2m qz2
注意 a1 2m qz21 2m z1z2
H Z E Z
KT 2 a3
H
a3
KT
2
ZE
Z
H
2
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式中
Z 接触系数
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1．圆柱蜗杆传动
（1）普通圆柱蜗杆传动
a．阿基米德蜗杆(ZA) 最常用
蜗杆齿廓
横截面：阿基米德螺旋线 纵截面：直齿齿条
蜗轮齿廓 中间截面：渐开线
结论 中间平面，蜗杆传动 如同直齿齿条与渐开线齿轮啮合
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b．法向直廓蜗杆(ZN)
蜗杆齿廓 横截面：延伸渐开线 法截面：直廓
N
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c．渐开线蜗杆(ZI)
具体见P242表11-2蜗杆基本参数及蜗轮参数匹配
二．几何尺寸计算(见课本p254表11-3）
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§11-3 蜗杆传动的失效形式和材料选择
一．失效形式和设计准则
●失效形式：齿面点蚀，轮齿折断，齿面胶合，齿面磨损
★滑动速度 vs
vs v1v2
vs cvo1s
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由于蜗杆与蜗轮间有较大的相对滑动，滑动速度较大，润 滑、散热不良时，温升较高，从而增加了胶合与磨损的可 能性，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。 要进行热平衡计算。但充分润滑时：有利于油膜的形成， 滑动速度越大， 摩擦系数越小，提高了传动效率。
蜗杆齿廓：横截面：渐开线 β=8o~45o
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d．锥面包络圆柱蜗杆(ZK)
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（2）圆弧圆柱蜗杆传动(ZC)
中间平面中
蜗杆齿廓：凹圆弧 蜗轮齿廓：凸圆弧
2．环面蜗杆传动
中间平面中： 蜗杆、课件 蜗轮为要参数及几何尺寸计算
一．主要参数
1．模数 m 和压力角α： m a1=mt2=m (标准值)
Fr1 Fr 2 Fa1 tg Ft 2 tg
注意 ①Fr1 Ft1 tg
②T2 T1i
问题 η如何确定？（课件后面讲）
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2·力的方向 注意
Ft 同直齿轮
Fr
Fa
主动轮Fa1 从动轮Fa2
左右手法则 Fa2Ft1
①判断轴向力时：左右手法则只适用于主动件。 ②判断蜗轮转向时，先判断蜗杆的轴向力Fa1，然后确 定蜗轮的圆周力Ft2， Fa1=－ Ft2，蜗轮转向与Ft2方向 相同。
αa1= α t2= α (标准值20o)
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2．蜗杆分度圆直径d1和直径系数q
d1= m q
直径系数 模数
注意：d1 ≠ m z1
分度圆直径
问题 引入直径系数q的目的？限制滚刀数 目及便于滚刀的标准化。
3．蜗杆导程角γ
tgpadZ11Z1dm 1 Z q1
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分析：z1↑(q↓) →γ↑→η↑
如：HT200
☆由于蜗杆轮齿的强度高于蜗轮轮齿的强度，失效经常发生在蜗轮
轮齿上，一般只对蜗轮轮齿进行承课件载能力计算。
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§11-4 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算
一．受力分析（不计入摩擦力）
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1·力的大
小
Fr
Fn
Ft
F'
Fa
Ft1
Fa 2
2 T1 d1
Fa 1
Ft 2
2T2 d2
③作用力与反作用力的关系：
F t 1 F a 2F a 1 课件 F t 2F r 1 F r 2 24
例题 已知：蜗杆右旋及转向 ω1 ，蜗杆主动 要求：确定蜗轮旋向，转向及各分力方向
ω1
Fr1
• Fa1
Ft1
Fa2
Ft2
Fr2
ω1
Ft1 •
Fa2
ω2
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二．强度计算 1．蜗轮齿面接触疲劳强度计算
●设计准则
开式 FF
闭式 HH FH
防,折 防断 磨
防点 ,防 蚀胶合 防折断
●热平衡计算（由于闭式蜗杆传动散热较难，温度升高，易
导致 胶合）
●蜗杆轴刚度计算（由于蜗课杆件 受力变形，影响轮齿正确啮合19 ）
二．材料选择
对材料的要求：足够强度，良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性
●蜗杆 碳钢 如：40 45