机械设计课程复习：第12章蜗杆传动

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第12章齿轮传动和蜗杆传动

《机械基础》（多学时）教学课件
主要缺点是：（1）制造齿轮需要专用的设备和刀具，成本较高；（2）对制造及安装精度要求较高，精度低时，传动的噪声和振动较大；（3）不宜用于轴间距离较大的传动。
《机械基础》（多学时）教学课件
1.1.2齿轮传动的类型
按两轴线的空间位臵，齿轮传动分为：平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动三大类。按齿向不同分为直齿、斜齿、人字齿、曲线齿等类型；根据啮合形式分为外啮合、内啮合两类。齿轮传动的类型、特点及应用见表12-1。
1.6 齿轮常见失效形式及材料选择
1.7 齿轮传动的润滑
《机械基础》（多学时）教学课件
第2节蜗杆传动
2.1 蜗杆传动的类型和特点 2.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸 2.3 蜗杆传动的失效形式 *2.4 蜗轮蜗杆的结构和常用材料 2.5 蜗杆传动的维护
《机械基础》（多学时）教学课件
第1节齿轮传动
《机械基础》（多学时）教学课件
续表
相交轴齿轮传动两轴线相交，轴夹角为90º ，制造和安装简单，传动平稳性较差，承载能力较低，轴向力大用于速度较低、载荷较小而稳定的运转两轴线相交，重合度大，工作平稳，承载能力高用于速度较高及载荷较大的传动两轴线交错，一般成 90º ，传动比大，一般 i=10~80，结构紧凑，传动平稳，噪声振动小，传动效率低，易发热
1.1齿轮传动概述
1.1.1齿轮传动的特点齿轮传动是应用最广的一种机械传动形式，它依靠主动齿轮与从动齿轮的啮合，传递运动和动力。与其他传动相比，齿轮传动的主要特点：（1）传动比恒定效率高；（2）效率高；（3）结构紧凑；（4）工作可靠且寿命长；（5）可实现平行轴、任意角相交轴、任意角交错轴之间的传动。

《机械设计》第12章蜗杆传动

阿基米德蜗杆：αx=20°
标准值
法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆：αn=20°
s
pz=zpx1 px1
2.蜗杆导程角γ和分度圆直径d1 螺纹
蜗杆
ψ πd1
tanψ =
s πd1
=
np πd1
∴ d1
=
Z1 tanγ
m
=
qm
γ πd1
tanγ
=
pZ πd1
=
πmZ πd1
1
=
mZ 1 d1
q
=
Z1 tanγ
具有良好的减摩性、耐磨性、跑合性和抗胶合能力
特点：软硬搭配
蜗杆硬：优质碳素钢、合金结构钢经表面硬化及调制处理
蜗轮软：铸锡青铜、无锡青铜、灰铸铁
1、蜗杆材料
蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造。对于高速重载的传动，蜗杆常用低碳合金钢，如20Cr，20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度 HRC56～62，并应磨削。
MPa
= 12.86MPa < [σ F ]
齿根的弯曲疲劳强度校核合格。
（5）验算传动效率h
蜗杆分度圆速度为
v1
=
π d1n1
60×1000
=
3.14×112×1450 60×1000
m/
s
=
8.54m /
s
vs
= v1
cosλ
8.54
=
m / s = 8.59m / s
cos6.412°
查表4.9得
ρ v = 1°09′(1.15°)
h
(0.95
~
0.97)
tan tan( v)
H
480 d2

《机械设计基础》试题库_蜗杆传动

第12章蜗杆传动习题与参考答案一、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/mB. q=d l mC. q=a/d lD. q=a/m4 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1A. 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1A. 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1A. 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. 40CrB. GCrl5C. ZCuSnl0P1D. L Y1211 蜗轮常用材料是。

A. 40Cr B．GCrl5C. ZCuSnl0P1D. L Yl212 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C. 同时对蜗杆与蜗轮进行变位13 采用变位前后中心距不变的蜗杆传动，则变位后使传动比。

A. 增大B. 减小C. 可能增大也可能减小。

14 蜗杆传动的当量摩擦系数f v 随齿面相对滑动速度的增大而。

A. 增大B. 减小C. 不变D. 可能增大也可能减小15 提高蜗杆传动效率的最有效的方法是。

蜗轮蜗杆传动详解

第十二章蜗杆传动
§蜗杆传动的特点和类型 §圆柱蜗杆传动的主要参数 §蜗杆传动的失效形式、材料和结构 §圆柱蜗杆传动的效率、润滑
《机械设计基础》
Northwest A&F University
第一节蜗杆传动的特点和类型
蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传，蜗轮是从动件。
第三节蜗杆传动的失效形式、材料和结构
二、蜗杆和蜗轮的结构
由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆轴），当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。
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。
Northwest A&F University
蜗杆导程角
蜗轮螺旋角径向间隙标准中心距
第十二章蜗杆传动
符号
d ha
hf da
df
c
a
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 mq
d2 mz
ha m h f 1.2m
d a1 (q 2)m da2 (Z2 2)m
d f 1 (q 2.4)m arctg Z1
q
d f 2 (Z 2 2.4)m
第十二章蜗杆传动
第六节圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
二、蜗杆传动的润滑
➢ 目的：减摩、散热。 ➢ 润滑油的粘度和给油方法可参照表11-5选取。 ➢ 一般根据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法。
蜗杆下置时，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；给油方法：油池润滑：蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的 1/6～1/3。
圆弧圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；

蜗杆传动3

A----散热面积, m2, 指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。
[∆t]----温差许用值，一般取： [∆t]=60~70 ℃
要求油温： t = t0+ ∆t <90 ℃
不能满足要求时，可采取冷却措施：
1）增加散热面积----加散热片；
500 2 由上式可得设计公式： m2d1≥ z2 [σH ] KT2
式中K为载荷系数，取：K =1.1~1.3
m、d1应选取标准值确定。
表12-1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
m
d1
m
d1
m
1 18
(22.4)
1.2 20
2.5 28
4
(35.5)
1.6 22.4
45
20
28
(28)
10.2˚ 7.4˚ 5.14˚
4˚ 3.15˚ 2.58˚ 2.29˚ 2˚ 1.72˚
分析：
η=（0.95~0.97）
tgγ tg(γ+ρ’
)
γ ↑ → η ↑ → 对动力传动，宜采用多头蜗杆
γ 过大 → 蜗杆加工困难
当γ> 28˚ 时，效率η增加很少。
当γ≤ ρ’ 时，蜗杆具有自锁性，但效率η很低。<50%
* 蜗杆未经淬火时需将表中[σH]值降低20%。
§12-6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
一、圆柱蜗杆传动的效率功率损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。
蜗杆主动时，总效率计算公式为：
η=（0.95~0.97）
tgγ tg(γ+ρ’
)
式中:
γ为蜗杆导程角;

机械设计基础第12章蜗轮蜗杆

机械设计基础第12章蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆是一种常见的传动机构，广泛应用于机械设备中。

蜗轮蜗杆传动具有体积小、传动比大、传动平稳等特点，在机械设计中有着重要的应用价值。

蜗轮蜗杆传动是一种通用型的不可逆传动，典型的结构包括蜗轮和蜗杆两个部分。

蜗轮是一种螺旋状的齿轮，其齿面与蜗杆的蜗杆螺旋面相配合。

蜗杆是一种具有螺旋线形状的轴，其作为传动元件，通过旋转运动驱动蜗轮。

蜗轮齿与蜗杆螺旋线的位置关系使得蜗轮只能顺时针旋转，而无法逆时针旋转。

这种结构特点决定了蜗轮蜗杆传动是一种不可逆传动。

蜗轮蜗杆传动的主要工作原理是靠蜗杆的螺旋面与蜗轮的齿轮面的啮合来实现传动。

在传动过程中，蜗杆通过旋转带动蜗轮转动，从而实现动力传递。

由于蜗杆的螺旋面与蜗轮的齿轮面接触面积小，所以传动效率相对较低。

为了提高传动效率，降低摩擦损失，需要在蜗轮齿面和蜗杆螺旋面之间添加润滑油。

蜗轮蜗杆传动具有很高的传动比，可达到1:40以上，因此在机械设备中常常使用蜗轮蜗杆传动来实现大速比的传动。

例如在起重机构中，通常采用蜗轮蜗杆传动来提高起重高度。

此外，蜗轮蜗杆传动还可以实现两个轴的不同速度传动，例如在机械车床中使用蜗轮蜗杆传动来实现工件的不同转速。

在机械设计中，蜗轮蜗杆传动的设计需要根据实际应用情况确定传动比、工作环境要求等参数。

首先需要确定传动比，在确定传动比的同时要考虑传动效率和传动正反转的能力。

其次，需要根据工作环境来选择蜗杆和蜗轮的材料，以提高传动的可靠性和耐用性。

还需要注意蜗杆和蜗轮的几何尺寸和配合精度，以保证传动的准确性和稳定性。

此外，在设计过程中还需要进行强度校核、轴承选择等工作，以确保传动的安全可靠。

总之，蜗轮蜗杆传动在机械设计中具有重要的应用价值。

它的特点是传动比大、传动平稳，适用于需要大速比、不可逆传动的场合。

在设计蜗轮蜗杆传动时，需要根据实际应用情况，确定传动比、材料、尺寸、配合精度等参数，以保证传动的稳定性和可靠性。

机械课件第12章蜗轮蜗杆

由两种或多种材料组成，结合了各种材料的优点，如高强度、耐磨、耐腐蚀等。
蜗轮蜗杆的设计流程
确定传动比
根据实际需求确定蜗轮蜗杆的传动比，以满足工作要求。
设计蜗轮蜗杆的结构
根据实际应用需求，设计蜗轮蜗杆的结构，包括蜗杆的长度、直径、螺旋
线方向等。
选择设计参数
根据工作条件和强度要求，选择合适的模数、压力角、蜗杆直径等设计参数。
蜗轮蜗杆传动由两个交错轴线、相互咬合的蜗轮 02 和蜗杆组成，通过蜗轮的旋转带动蜗杆的旋转。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平 03 稳、自锁等特点，广泛应用于各种机械传动系统
中。
蜗轮蜗杆的传动比计算
01 蜗轮蜗杆的传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿数，即i=z2/z1。
02 传动比的大小取决于蜗轮和蜗杆的齿数比，可以根据实际需求选择合适的齿数比来满足不同的传动要求。
02 传动比的计算是蜗轮蜗杆设计中的重要参数，对于确定传动系统的性能和尺寸至关重要。
蜗轮蜗杆的效率分析
1
蜗轮蜗杆的效率受到多种因素的影响，包括润滑条件、齿面摩擦、齿面磨损、制造精度等。
2
在理想情况下，蜗轮蜗杆的传动效率可以达到 90%以上，但在实际应用中，由于各种因素的影响，效率可能会降低。
校核强度和稳定性
根据设计参数和实际工况，对蜗轮蜗杆进行强度和稳定性的校核，确保其能够满足工作要求。
蜗轮蜗杆的制造工艺
01
02
03
铸造工艺
通过铸造方法制造蜗轮蜗杆的毛坯，常用的铸造工艺有砂型铸造、金属型铸造等。
切削加工
对铸造毛坯进行切削加工，以获得精确的外形和尺寸，包括车削、铣削、磨削等加工方式。

机械设计基础第六版第12章蜗杆传动

ω2
v2 p 2 2
ω2
v2 ω 1
1
ω1 a
r2 r1
p
1
7.中心距 a = r1+r2 = m(z2+q)/2
蜗轮的转向
二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i , 选择 z1 → z2 →计算求得 m、d1 →计算几何尺寸表 12-3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算*
机械设计基础
第十二章蜗杆传动
自用盘编号JJ321001
第12章
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4 §12-5 §12-6
蜗杆传动
蜗杆传动的特点和类型圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸蜗杆传动的失效形式、材料和结构圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
一般蜗杆：40 45 钢调质处理(硬度为220~250HBS) 蜗轮材料： vS >12 m/s时→ ZCuSn10P1锡青铜制造。 vS <12 m/s时→ ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜。 vS ≤6 m/s时→ ZCuAl10Fe3铝青铜。 vS <2 m/s时→球墨铸铁、灰铸铁。
二、蜗杆蜗轮的结构蜗杆通常与轴制成一体 → 蜗杆轴
♦圆柱蜗杆传动 (二）圆弧圆柱蜗杆传动
传动效率高，承载能力大，使用寿命长，体积小，重量轻，结构紧凑。
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： 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；
速度来确定。

《机械设计基础》第12章蜗杆传动

2、重合度大，传动平稳，噪声低；
3、摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高；
4、传动效率低，具有自锁性时，效率低于50%。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于传递运动，而在动力传输中的应用受到限制。
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
γ
β
γ＝β （蜗轮、蜗杆同旋向）
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角α
§12-2 蜗杆传动的参数分析及几何计算
ma1= mt2= m αa1=αt2 =α=20°
在蜗杆蜗轮传动中，规定中间平面上的模数和压力角为标准值，即：
模数m按表12-1选取，压力角取α=20° （ZA型αa＝20º；ZI型αn＝20º）。
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高。
同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高。
三、分类
在轴剖面上齿廓为直线，在垂直于蜗杆轴线的截面上为阿基米德螺旋线。
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
一、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
1、校核公式:
2、设计公式:
式中：a—中心距，mm；T2 —作用在蜗轮上的转矩，T2 = T1 iη； zE—材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取zE=150；钢与铝青铜或灰铸铁配对时，取zE=160。 zρ—接触系数，由d1/a查图12-11，一般d1/a=0.3~0.5。取小值时，导程角大，故效率高，但蜗杆刚性较小。 kA —使用系数，kA =1.1~1.4。有冲击载荷、环境温度高(t>35oC)、速度较高时，取大值。

机械设计基础之蜗轮蜗杆详解

压力角: α=20° 动力传动，推荐：α=25° 分度传动，推荐用 α=15°
蜗轮蜗杆轮齿旋向相同. 蜗轮右旋蜗杆右旋若 ∑ ＝90° ＝β1+β2 β1 t ∵ γ1+β1 ＝90° ∑ β2 ∴ γ 1＝β 2 s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1 只能取标准值。 e s d1
于是有： d1 = mq tgγ1 = px z1 /π d1 = mz1 / d1 = z1 / q
表12－1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
m d1 18 20 22.4 2.5 m d1 (22.4) 28 (35.5) 45 m d1 m 6.3 d1 (80) 112 (63) 80 (100) 140
第12章蜗杆传动
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4 §12-5 §12-6 蜗杆传动的特点和类型圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸蜗杆传动的失效形式、材料和结构圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的强度计算圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
§12-1
蜗杆传动的特点和类型
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°
设计：潘存云
表12-2 蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的推荐值
传动比i 蜗杆头数z1 蜗轮齿数z2 7~13 4 28~52 14~27 2 28~54 28~40 2、 1 28~80 >40 1 >40
4. 蜗杆的导程角γ 将分度圆柱展开得： tgγ1=l/π d1 = z1 px1/π d1 = mz1/d1
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

《机械设计基础(活页式教材)》电子教案蜗杆传动

12.1 蜗杆传动的类型和特点
3.锥蜗杆传动
如图所示，蜗杆为一等导程的锥形螺纹，故称锥蜗杆。涡轮像一个曲线齿圆锥齿轮，故称锥轮。他们的轴线在空间交错，交错角通常为90°。锥蜗杆传动的特点是：啮合齿数多，重合度大，故传动平稳，承载能力高，涡轮能用淬火钢制造，可节省有色金属。
12.1 蜗杆传动的类型和特点
12.2.1 蜗杆传动的主要参数及其选择
12.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
式中、为标准值。ZA型蜗杆，ZI、ZN型蜗杆的法向压力角。
2.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q
由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。
12.1 蜗杆传动的类型和特点
③ 法向直廓圆柱蜗杆(ZN型)
如图所示，亦称延伸渐开线蜗杆。蜗杆的法向剖面N-N上具有直线齿廓，轴向剖面I-I具有外凸曲线。端面齿廓为延伸渐开线。蜗杆可以车制，车削时刀具法向放置，有利于车削＞15°的多头蜗杆，还可以磨削加工。这种蜗杆加工简单，加工精度容易保证，常用于机床的多头精密蜗杆的传动。
阿基米德蜗杆（ZA型）渐开线蜗杆（ ZI型）法向直廓蜗杆（ZN型）锥面包络圆柱蜗杆（ZK型）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
普通圆柱蜗杆传动
圆弧圆柱蜗杆传动
其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而成的。
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
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。

机械设计基础蜗杆传动

2013-7-13 20
山东农业大学机电学院
——蜗杆材料
若按材料分类，主要有碳钢和合金钢。若蜗轮直径很大，可采用青铜蜗杆，同时蜗轮用铸铁。
若按热处理不同分：硬面蜗杆和调质蜗杆。 •首先应考虑选用硬面蜗杆。渗碳钢淬火或碳钢表面/整体淬火＋磨削；氮化钢渗氮处理＋抛光，用于要求持久性高的传动中。 •只有在缺乏磨削设备时才选用调质蜗杆。受短时冲击的蜗杆，不宜用渗碳钢淬火，最好用调质钢。铸铁蜗轮与镀铬蜗杆配对时有利于提高传动的承载能力和滑动速度。
——凑中心距时变位蜗杆传动的中心距
(13.4)
a
1 d1 2xm d 2 2 a a x m
(13.5) (13.6)
由此可以求出变位系数
蜗轮变位系数的常用范围为-0.5 ≦ x ≦+0.5。为了有利于蜗轮轮齿强度的提高，最好取 x 为正值。
2013-7-13
17
山东农业大学机电学院
12.2.4 蜗杆分度圆直径d1
亦称蜗杆中圆直径。为了蜗杆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。参看表12.1。
2013-7-13 12
山东农业大学机电学院
12.2.5 蜗杆直径系数q q d1 / m 12.2.6 蜗杆导程角γ
tan z1 p x z m zm z d 1 1 1 2 d1 d1 d1 q d1
按蜗杆头数不同分类
单头
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。
多头
主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。
2013-7-13
9
山东农业大学机电学院
12.1.3 精度等级的选择
蜗杆的制造蜗杆可以在车床上切制，也可在特种铣床上用圆盘铣刀或指形铣刀铣制。为了保证正确的啮合，蜗轮要用与蜗杆同样大小的滚刀来切制。蜗杆的等级选择由于蜗杆传动啮合轮齿的刚度较齿轮传动大，所以制造等级对它的影响比齿轮传动的更显著。蜗杆传动规定了12个精度等级，对于动力传动要按照 6～9级精度制造。V<7.5m/s，7级精度；v<3m/s，8级精度；v<1.5m/s,9级精度。对于测量、分度等要求运动精度高的传动要按照5级或5 级以上的精度制造。

机械设计基础第12章蜗轮蜗杆分析

机械设计基础第12章蜗轮蜗杆分析蜗轮蜗杆传动是一种常见的传动结构，具有传动比大、传动平稳、结构紧凑等优点。

在机械设计中，蜗轮蜗杆传动的分析和设计至关重要。

本文将详细介绍蜗轮蜗杆传动的原理、分析方法和设计要点。

1.原理蜗轮蜗杆传动是由蜗轮和蜗杆组成的一对斜面传动。

蜗轮有多个齿槽，蜗杆有一根螺旋斜面。

当蜗杆旋转时，通过螺旋斜面与蜗轮的齿槽作用，产生转动传递。

由于蜗杆螺旋斜面的斜度较大，所以每转动一圈，蜗轮只转动少量的角度，这就实现了较大的传动比。

2.分析方法蜗轮蜗杆传动的分析主要包括力学分析和几何分析。

力学分析：（1）传动比计算：蜗轮蜗杆传动的传动比可以根据蜗轮的齿数和蜗杆的斜度来计算，传动比=（蜗轮的齿数）/（蜗杆的斜度）。

（2）传动效率计算：蜗轮蜗杆传动的传动效率通常较低，主要受到摩擦损失和滑动损失的影响。

传动效率可以根据摩擦系数和滑动速度来计算。

（3）定位力计算：蜗轮蜗杆传动中，由于蜗轮与蜗杆之间的斜面接触，会产生一定的定位力。

定位力会严重影响传动的稳定性和精度，需进行合理计算和设计。

几何分析：（1）蜗轮参数计算：根据给定的传动比和蜗杆参数，可以计算蜗轮的齿数和齿轮分度圆直径。

（2）蜗杆参数计算：根据给定的传动比和蜗轮参数，可以计算蜗杆的斜度和蜗杆的导程。

（3）轴距计算：蜗轮和蜗杆的轴距是影响传动稳定性和效率的重要参数，需进行合理计算和确定。

3.设计要点（1）选取合适的材料：蜗轮蜗杆传动通常承受较大的扭矩和摩擦力，所以需选取能够承受高载荷和高摩擦的材料，如合金钢等。

（2）控制传动误差：蜗轮蜗杆传动的传动准确性较低，会产生一定的传动误差。

为了减小传动误差，需进行合理的加工和装配，并采用合适的润滑和控制措施。

（3）考虑安装和维修：蜗轮蜗杆传动通常安装在机械设备内部，为方便安装和维修，在设计时需要考虑蜗轮蜗杆传动的拆卸和装配便捷性。

总结：蜗轮蜗杆传动是一种重要的传动结构，在机械设计中具有广泛应用。

通过对蜗轮蜗杆传动的深入分析和合理设计，可以提高传动的效率和稳定性，满足机械设备的传动需求。

机械设计复习重点

11-7图示为二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，已知主动轮1的转向和旋向，为使Ⅱ轴上两齿轮的轴向力相互抵消。试确定：（1）斜齿轮2、3、4的螺旋线方向；（2）各轴的转向；（3）画出中间Ⅱ轴上的2齿轮受力图（即标出Ft2、Fr2、Fx2的方向）。
I II II I
1 n1 3 4
2
11-8图示斜齿圆柱齿轮---圆柱蜗杆传动。已知斜齿轮的转向如图示，蜗轮的旋向为左旋为使蜗杆轴上的轴向力最小。试确定：（1）斜齿轮1、2的螺旋线方向。（2）确定蜗轮4的转动方向。（3）标出斜齿轮2和蜗杆3的各分力。
第8章轴毂联接
轮毂联接是实现轴和轴上零件之间的周向定位，主要方式有：键联接、花键联接和过盈配合。
复习重点 1. 键连接选择填空
8-1 普通平键的长度应（
B
） B．略短于轮毂的长度 D．是轮毂长度的二倍
A．稍长于轮毂的长度 C．是轮毂长度的三倍
8-2普通平键联接传递动力是靠（
A.两侧面的摩擦力 C.上下面的挤压力
图11-2 齿轮的几何尺寸
11.4 齿轮传动的失效形式对齿轮失效形式的分析有助于准确选择齿轮传动强度设计方法，以及寻求防止或延缓失效最有效、最经济的对策。
齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，其失效形式主要有以下五种： 1. 轮齿折断 2. 齿面点蚀 3. 齿面磨损 4. 齿面胶合 5. 齿面塑性变形
习题 1.机械零件常见的失效形式有哪些？答：断裂、塑性变形、表面失效、破坏正常工作条件引起的失效。 2.机械设计中，避免零件失效的基本要求？
答：
1）强度、2）刚度、 3）寿命
第2章润滑与密封概述
复习重点
1. 摩擦的四种状态：干摩擦、流体摩擦、边界摩擦、混合摩擦 2. 常用润滑剂的性能

第12章蜗杆传动

2.选材 2.选材 1)根据相对滑动速度根据相对滑动速度v 1)根据相对滑动速度vs选材 1)高速重载高速重载: 蜗杆用合金钢,淬火,磨削；（1)高速重载: 蜗杆用合金钢,淬火,磨削；蜗轮用锡青铜；蜗轮用锡青铜；低速重载：蜗杆用45,调质； 45,调质（2) 低速重载：蜗杆用45,调质；铝青铜；蜗轮铝青铜； 3)低速轻载低速轻载：碳钢,不热处理;铸铁; （3)低速轻载：蜗杆碳钢,不热处理;铸铁; 铸铁; 蜗轮铸铁; 三.结构类型 1.蜗杆---整体式蜗杆--1.蜗杆---整体式 2.蜗轮---整体式蜗轮--2.蜗轮---整体式组合式
C
Fr2
Fa1 n1
12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
(不要求)
一.蜗杆的强度:足够; 二.蜗轮的强度计算; 1.齿面接触强度计算与斜齿轮来自似, 2.齿根弯曲强度:富裕.
12-6 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
闭式蜗杆传动的功率损耗包括三部分其中η1-考虑轮齿啮合的功率损耗的效率; η2-考虑轴承中摩擦损耗的效率; η3-考虑搅动箱体内润滑油的油阻的效率;
一个齿高
ra/3
潘存云教授研制
三.蜗杆传动的热平衡计算对于连续工作的闭式蜗杆传动进行该项计算.
1000 P1 (1 − η ) ∆t = ≤ [∆ t ] αt A
其中:∆t------温差,=t—t0; η-----传递效率 A------散热面积 ------------(12-11)
阿基米德蜗杆的工艺性能好， t 是目前应用最广泛的一种蜗杆。
α=200 阿基米德螺旋线
圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
一.圆柱蜗杆传动的主要参数圆柱蜗杆传动的主要参数 [一].主平面主截面主平面(主截面一主平面主截面) 1定义通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。定义:通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面定义通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。讨论主平面内的主要参数（ 2讨论主平面内的主要参数（这是蜗杆传动特有的问题

机械设计基础复习精要：第12章蜗杆传动

154第12章蜗杆传动12.1 考点提要12.1.1 重要的术语和概念蜗杆的传动特点和分类、蜗杆的效率、蜗杆的头数、导程角、直径系数、12.1.2蜗杆传动的滑动速度和效率蜗杆主动时的机构效率为：）（v tg tg ϕγγη+-=)96.095.0( （12-1）蜗杆的功率损耗一般由啮合摩擦，轴承损耗及零件搅油和飞溅损耗。

计算效率时，需要用到当量摩擦角v ϕ，其数值可通过arctgf v =ϕ算出，再结合相对滑动速度查表确定。

增加蜗杆的头数会使导程角增大，从而使效率增大，同时滑动速度也增大；如果增大蜗杆的分度圆直径将使导程角减小，从而使效率下降，而蜗杆的刚度提高。

蜗轮主动的效率为）（’v tg tg ϕγγη-= （12-2）显然若v ϕγ≤，则0≤‘η，机构自锁，显然，如果反行程（蜗轮主动）自锁，正行程的效率（蜗杆主动）一定不大于５０O O /。

蜗杆机构总的效率为啮合效率与轴承效率及搅油效率的乘积。

在设计之初，为近似求出蜗轮的转矩2T ，η数值可按表14-1数值估计。

表１４－１效率与蜗杆头数关系1Z １２３４总效率０.７ 0.8 0.85 0.9 影响蜗杆传动啮合效率的几何因素有：蜗杆的头数Z1，蜗杆的直径系数q﹑蜗杆分度圆直径〔或模数﹑Z1﹑q〕。

由于传动多是减速传动，所以蜗杆多处于高速级。

当蜗杆头数较少时，反行程效率低，机构自锁。

只有蜗杆头数多时才有较高的效率，反行程不自锁（可以蜗轮为主动件），但蜗轮和蜗杆的滑动速度过大，对材料要求很高，易出现磨损和胶合，因此很少采用。

12.1.3普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆蜗轮的正确啮合条件有：1）蜗杆的轴向模数ma1=蜗轮的端面模数mt2且等于标准模数；2）杆的轴向压力角αa1=蜗轮的端面压力角αt2且等于标准压力角；3）蜗杆的导程角γ=蜗轮的螺旋角β且均可用γ表示，蜗轮与蜗轮的螺旋线方向相同。

通过蜗杆轴线并与涡轮端面垂直的平面称中间平面。

机械设计基础总复习-机械设计部分

机械设计基础总复习机械设计部分•一、选择题：本题共20小题，每小题1分，共20分。

•二、填空题：本题共8个小题，15个空，每空1分，共15分。

•三、判断题：本题共10个小题，每小题1分，共10分。

•四、简答题：本题共3个小题，共16分。

•五、画图题：本题共3个小题，共23分。

•六、计算题：本题共3个小题，共16分。

3第10章联接第11章齿轮传动第12章蜗杆传动第13章带传动第14章链传动第15章轴第16章滚动轴承第17章滑动轴承第18章联轴器、离合器和制动器第10章联接1、联接分可拆联接与不可拆联接。

不损坏联接中的任一零件就可以将被联接件拆开的联接称为可拆联接，如螺纹联接、键联接和销联接等。

不可拆联接是指必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如焊接、铆钉联接和粘接等。

2、螺纹联接和螺旋传动都是利用具有螺纹的零件进行工作的，前者作为紧固联接件用，后者则作为传动件用。

3、矩形螺纹传动效率高，但精加工较困难，牙根强度弱，螺旋副磨损后的间隙难以修复和补偿，使传动精度降低。

4、传动效率略低于矩形螺纹，但牙根强度高，工艺性和对中性好，可补偿磨损后的间隙，是最常用的传动螺纹。

5、锯齿形螺纹牙根强度高，单侧传动效率高和反向自锁性能好,用于单向受力的传动中。

6、螺纹升角ψ——在螺纹中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角7、牙型角α---螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边夹角。

8、双头螺柱联接常用于被联接件之一较厚或必须采用盲孔，且需经常拆卸的场合。

9、铰制孔用螺栓联接，螺栓光杆部分与被联接件的螺纹孔之间紧密配合。

10、常用于被联接件之一较厚或必须采用盲孔，且受力不大，不需经常拆卸的场合。

11、装配时预先拧紧，使螺纹联接受到轴向预紧力的作用，即预紧。

目的是保证螺纹联接的可靠性和紧密性，并起到防松作用。

预紧力产生的应力不得的80%。

超过材料屈服极限σs12、联接螺纹一般采用单头三角形螺纹，在静载荷和温度不变的条件下，一般不会自动松动。

机械设计基础第12章蜗杆传动

d1 mq
pz z1 px
tan pz z1 px z1m z1 d1 d1 d1 q
蜗杆导程蜗杆轴向齿距
蜗杆导程角
d1越小（或q越小），越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度
和强度越低。通常，转速高的蜗杆可取较小的d1值，蜗轮齿数z2较大时可取较大的d1值。
当导程角小于当量摩擦角时，蜗轮为主动时则发生自锁。
蜗杆材料：20Cr渗碳淬火；40Cr、35CrMo淬火；45调质
蜗轮材料：ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3
vs 25 m/s 耐磨性好、抗胶合
vs 6 m/s 价格便宜
HT200
vs 2 m/s 经济、低速
二、蜗杆和蜗轮的结构蜗杆结构：通常与轴为一体，蜗杆轴
蜗轮结构：整体式（铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮）组合式（有色金属齿圈＋钢或铸铁轮芯）
二、蜗杆传动的类型因蜗轮是用形状与蜗杆相同的滚刀加工而成，故蜗杆传动的类型是按蜗杆的不同进行分类。
按蜗杆形状分：圆柱蜗杆和环面蜗杆。
圆柱蜗杆用直线刀刃的车刀车削成形，根据刀具安装位置的不同，可加工出阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆等。
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
阿基米德蜗杆：刀具两刃与蜗杆轴线共面；轴面内相当于直线齿条，端面齿形为阿基米德螺线。渐开线蜗杆：用两把车刀，其刀刃顶面切于蜗杆基圆柱；端面齿廓为渐开线，在切于蜗杆基圆柱的剖面内，齿廓的一侧为直线，轴面内为凸廓曲线。蜗杆有左、右旋之分，常用的是右旋蜗杆。
蜗轮径向力
各力方向的确定：类似于斜齿轮
【例】图示蜗杆传动，蜗杆1主动，转向如图。试指出蜗轮2、 3轮齿旋向及转向，并画出蜗杆1上啮合处的作用力三个分力方向。
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