蜗杆传动详细介绍
蜗杆传动
H1 1000P 1 (1 )
W
式中：P1—蜗杆传动的功率，KW
—蜗杆传动的总效率
单位时间由箱体外壁散发到空气中的热量为
H 2 aW A(t1 t0 )
式中 aw—表面散热系数 A—箱体的散热面积
W
t1—箱体的工作温度，在800以内
t0—周围空气温度， t0=200
根据热平衡条件H1=H2可求得箱体的工作温度和应满 足的要求为
式中 px 蜗杆轴向齿距；z1－蜗杆头数； u－齿数比，导程角大，传动效率高； 导程角小，传动效率低。
普通蜗杆传动的m与d1搭配值 (注：d1与m的比值称为蜗杆直径系数q）
3 、传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2
n1 Z 2 i n2 Z1
蜗杆头数Z1通常取为：1，2，3，4，或6
确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的方法同外啮合圆柱齿轮 传动，也可按照主动件左右手定则来判断。而轴向力Fa的方向 则可根据相应的圆周力Ft的方向来判定，即Fa1与 Ft2方向相反， Ft1与 Fa2的方向相反。
力的方向判断例题
2. 蜗杆传动的计算载荷
计算载荷=K*名义载荷
K K A K K
1000 P 1 (1 ) t1 t0 80C C aW A
在既定工作条件下，保持正常油温所需要的散热面积， 对于散热肋布置良好的固定式蜗杆减速器，其散热面 积可用下式估算：
A 9 105 a1.88 m2 式中a为传动中心距，mm
若t>80℃或有效的散热面积不足时,则必须 采取措施,以提高其散热能力
1
d1n1
m/s
式中：
d1--蜗杆分度圆直径，mm
n1--蜗杆的转速，r/min
机械基础之蜗杆传动
机械基础之蜗杆传动1. 概述蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，用于将大扭矩通过蜗杆传递给小扭矩的蜗轮。
它是一种精密传动装置，因其传递扭矩平稳可靠而被广泛应用于各种工业机械设备中。
2. 结构蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。
蜗杆是一种带有螺旋齿的圆柱形轴，其外形类似于蜗牛的螺旋壳。
蜗轮是一种带有封闭螺旋槽的圆盘，其形状与蜗杆的齿相匹配。
蜗轮的齿数通常为1，而蜗杆的螺旋齿数通常为多个。
3. 工作原理当蜗杆转动时，其螺旋齿会将蜗轮推动转动。
由于蜗杆的斜面设计，每转动一圈，蜗轮只转动一颗齿。
这种结构使得蜗杆传动具有很大的减速比，通常可以达到20:1以上。
同时，由于蜗杆和蜗轮的齿轮接触表面较大，使得传动效率较低。
4. 优点和应用蜗杆传动具有以下优点： - 减速比大：通常可以达到20:1以上的减速比。
- 扭矩传递平稳：由于每转动一圈蜗杆，蜗轮只转动一颗齿，使得扭矩传递非常平稳可靠。
- 自锁性：由于摩擦力的存在，在没有外力作用下，蜗杆传动可以固定位置，不会自动转动。
蜗杆传动广泛应用于各种工业机械设备中，如： - 起重机械：使用蜗杆传动可以实现对重物的精确起重与放下。
- 工业机械：这种传动方式可以用于带有大扭矩输出要求的设备，如搅拌机、制动器等。
- 游乐设备：蜗杆传动可以用于旋转设备的减速与传动。
5. 注意事项在使用蜗杆传动时，需要注意以下几点： - 润滑：蜗杆传动的润滑非常重要，可以使用润滑油或润滑脂对齿轮进行润滑，以确保传动效率和寿命。
- 定期维护：定期检查蜗杆传动的磨损情况，并及时更换磨损严重的零部件，以延长传动的使用寿命。
- 负载限制：应根据蜗杆传动的设计参数和工作环境确定其负载限制，以防止传动失效或损坏。
6. 总结蜗杆传动是一种重要的机械传动方式，通过蜗杆和蜗轮的组合，可以实现大扭矩到小扭矩的平稳传递。
其优点包括减速比大、扭矩传递平稳和自锁性，广泛应用于工业机械设备中。
在使用蜗杆传动时，需要注意润滑、定期维护和负载限制等细节，以保证传动的正常运行和寿命。
第八章 蜗杆传动
第八章 蜗杆传动8-1 基础知识一、蜗杆传动的类型及特点根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动等。
圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。
普通圆柱蜗杆又可分为（1）阿基米德蜗杆（ZA 蜗杆），在垂直于蜗杆轴线的平面上，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓为直线；（2）渐开线蜗杆（ZI 蜗杆），这种蜗杆的端面齿廓为渐开线；（3）法向直廓蜗杆（ZN 蜗杆），其端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线；（4）锥面包络蜗杆（ZK 蜗杆），一种非线性螺旋齿面蜗杆。
二、蜗杆传动的参数和几何尺寸1、 普通圆柱蜗杆传动的主要参数图8-1 普通圆柱蜗杆传动（1）模数m 和压力角α蜗杆和蜗轮啮合的中间平面上，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1212a t a t m m mαα===（2）蜗杆的分度圆直径1d 蜗杆的分度圆直径1d q m =⨯，m 为模数，q 为蜗杆的直径系数，已有标准值,且与模数相匹配。
1d q m = （8-1） （3）蜗杆头数1z蜗杆头数1z 通常取为1、2、4、6，也可根据要求的传动比和效率来选定。
（4）导程角γ 111111tan a z z P P z m z d d d q γππ==== （8-2）（5）传动比i 和齿数比u 传动比12n i n =，齿数比21z u z =，（1n 、2n 为蜗杆和蜗轮的转速，单位为r/min ，2z 为蜗轮的齿数）当蜗杆主动时，有 1221n z i u n z === （8-3）（6）蜗轮齿数2z 蜗轮齿数主要根据传动比来确定，通常规定2z 大于28，一般不大于80。
（7）蜗杆传动的标准中心距12211()()22a d d q z m =+=+ （8-4） 变位蜗杆的中心距为 1221(2)2a d d x m '=++ （8-5）2、 蜗杆传动的几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动主要参数的基本公式中心距 12211()()22a d d q z m =+=+ （标准传动中心距） 1221(2)2a d d x m '=++ （变位后实际中心距） 蜗杆轴向齿距a P m π=蜗杆导程1z P mz π=蜗杆分度圆直径1d mq =蜗杆导程角111tan //mz d z q γ==蜗轮变位系数2222z z x '-=（2z '为变位后齿轮的实际齿数） （8-6） 如图8-2 所示图8-2 普通圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸三、普通圆柱蜗杆承载能力的计算1、 蜗杆传动的失效形式和设计准则蜗杆传动的失效形式有点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。
蜗轮蜗杆传动详解
§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。
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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；
第八章蜗杆传动
轴向力：
Fa1
Ft 2
2T2 d2
18
判定蜗轮转向 ：
受力方向
19
3、蜗杆传动的强度计算
蜗杆传动强度计算特点： ⑴ 只计算蜗轮的强度
（蜗杆的刚度） ⑵ 闭式：按齿面接触疲劳强度设计
校核齿根弯曲疲劳强度 开式：按齿根弯曲疲劳强度设计 ⑶ 考虑胶合→热平衡计算→验算油温
20
1）蜗轮齿面接触疲劳强度计算
2.传动平稳, 噪音低 3.可自锁, 结构紧凑 缺点:
1.Ｖs大→效率低, 发热大→可自锁时η＜50％
2.需贵重金属→价高
3.不宜用于大功率长期工作
9
8.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
蜗杆轴线 a 主平面 (主截面)：
通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮 轴线的平面
蜗轮轴线 a
10
γ a—a
1
Z1 1， 2， 4， 6
效率 0.7， 0.8， 0.9， 0.95
24
2、蜗杆传动的滑动速度
V1 ——蜗杆节点圆周速度
V2——蜗轮节点圆周速度
蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs
VS
V1
cos
d1n1
60 1000 cos
V1
较大的VS：
• 易发生齿面磨损和胶合
• 使传动效率下降
25
3、蜗杆传动的润滑
蜗杆传动单位时间的发热量为
1 1000P(1)
自然冷却方式，单位时间散热量为
αd——箱体表面散热系数
S ——箱体散热面积
2 d St1 t0
t1 ——油的工作温度
t0——环境温度，一般取20°
达到热平衡时
1000P1 d St1 t0
机械基础---蜗杆传动
二、蜗杆的基本参数
（1）模数和压力角 中间平面 过蜗杆的轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中 间平面。
在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条于渐开线 齿轮的啮合。
中间平面
以蜗杆的轴面参数、蜗轮的端面参数为标准参数，标准 压力角为α=20° （2）蜗杆的分度圆直径d1
即为蜗杆螺纹的中圆直径，简称中径，取值已被标准化
蜗杆传动
结构与特点 基本参数 材料 结构 传动比与几何尺寸计算
蜗杆传动的失效与维护
蜗杆传动
蜗杆传动的特点
蜗杆传动的组成： 由
蜗杆、蜗轮和 机架
组成
只能以蜗杆为主动件、蜗 轮从动件，传递空间交错 轴间的运动和动力
蜗杆传动的类型
类 型
圆柱蜗杆传动 圆弧面蜗杆传动
圆柱蜗杆
圆弧面蜗杆
蜗杆传动由于摩擦大，传动效率低，所以工作时发热量 较大。
在闭式传动中，如果不能及时散热，会使传动装置及润 滑油的温度不断升高，促使润滑条件恶化，最终导致胶 合等齿面损伤失效。
当工作油温t0 > 80℃ 时，须采取散热措施： 1）加散热片---增大散热面积（S↑）； 2）在蜗杆轴端加装风扇---加速空气的流通 3）在箱内装循环冷却水管或用循环油冷却 4）压力喷油循环润滑
蜗轮、蜗杆的材料不仅要求具有足够的强度，更重
要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。 蜗杆采用碳素钢或合金钢：表面光洁、硬度高。 蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。 ◆ 蜗杆 高速重载传动 一般传动： 15Cr、20Cr 渗碳淬火 55 ~ 62 HRC
40、45、40Cr 表面淬火45 ~ 55 HRC
《机械设计基础》第12章 蜗杆传动
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。
机械原理蜗杆传动
b)蜗杆法面齿形
c主要参数及几何尺寸
★中间平面（主平面）
——通过蜗杆轴线并垂 直 于蜗轮轴线的平面 ：
蜗杆的轴（x面）
蜗轮的端面（t面）
主要参数
1、模数m、压力角 α ★标准参数——∵中间平
面内→相当于齿轮齿条啮
合∴取中间平面的参数为
标准参数※
① 标准压力角 = 20
1、润滑油及其添加剂
为提高蜗杆传动的抗胶合性能，常采用黏度较大的矿物油、或在润滑油中加入适量 的添加剂，如抗氧化剂、抗磨剂、油性极压添加剂等。在表11-20中列出了蜗杆传动常用 的润滑油牌号。
2、润滑油粘度及给油方法
在表11-21中列出了不同滑动速度时推荐选用的润滑油运动粘度值，供设计时选用。
闭式蜗杆传动常用润滑方法主要有油池浸油润滑、循环喷油润滑等方式。具体选择可根 据蜗杆传动的滑动速度大小确定。若采用压力喷油润滑，应注意控制油压，并应使喷油 嘴对准蜗杆啮入端；蜗杆正反转时两边都要装喷油嘴。
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
滑动轴承为 η3＝0.9７~0.9８
vs
v21
v1
cos
v1
d1n1
60 1000
mz1n1
60 1000
v2
d2n2
60 1000
mz2n2
60 1000
γ
（二）蜗杆传动的润滑
第十二章 蜗杆传动
（c）中间平面上蜗杆与蜗轮的啮合相当于直齿 条与渐开线齿轮的啮合
（ii）法向直廓蜗杆：ZN 蜗杆 （a）刀具切削刃顶面垂直螺旋线的法面，磨削较
困难 （b）端面齿廓为延伸渐开线，轴向齿廓为凸廓，
法向齿廓为直线
（iii）渐开线蜗杆：ZI 蜗杆 （a）刀具切削刃顶面与蜗杆基圆相切，专用机床
磨削 （b）端面齿廓为渐开线，轴向齿廓为凸廓
d2
mz 2
z2
n2 z1
d1 mq q
6、蜗轮齿数：26 z2 iz1 80
z2 啮合区 传动平稳性
z2
d
不变
2
m不变
m
蜗轮轮齿弯曲强度
d2 蜗杆跨距 蜗杆弯曲刚度
7、标准中心距：a d1 d2 mq z2
2
2
8、蜗杆螺旋角和蜗轮螺旋角
3、具有自锁性：
4、摩擦损失较大，传动效率低，传动功率小 5、制造成本高，需耗用有色金属
二、蜗杆传动的类型：按蜗杆形状分 1、圆柱蜗杆传动
（1）普通圆柱蜗杆 传动：按蜗杆齿廓 曲线分 （i）阿基米德蜗 杆：ZA蜗杆 （a）刀具切削刃顶 面通过蜗杆轴线， 磨削困难 （b）端面齿廓为阿 基米德螺旋线，轴 向齿廓为直线，法 向齿廓为凸廓
（2）ZA蜗杆： a 200
ZN、ZI、ZK蜗杆： n 200
（3）m：表12-1
2、蜗杆分度圆直径 （1）为限制蜗轮滚刀数目及便于滚刀标准化，每
一标准模数规定一定数量的蜗杆分度圆直径
（2）蜗杆直径系数： q d1 m
3、蜗杆头数： z1 1,2,4,6
z1
i
青铜蜗轮 （4）拼铸式：适于成批制造
第9讲-蜗杆传动分析
2.蜗杆导程角(是指蜗杆分度圆柱面)
蜗杆导程角
tg g
=
z1 px
pd1
=
z1p m pd1
= z1 m d1
在其他条件相同的情况下， g 越大则传动效率越
高，但考虑到 g 太大时，效率增量小而制造较困难， 因此在动力传动中，g 角的一般范围为：g =15～30 0
3.蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q
应用 中小功率的动力传动或操纵机构中。一般：
P 50 kw v 15 m s i 5～80
二. 蜗杆传动的类型 蜗杆分类：根据蜗杆母体形状蜗杆可分为圆柱蜗杆，环 面蜗杆和锥蜗杆三类。
圆柱蜗杆最为常用，本章介绍圆柱蜗杆。 蜗杆还可以分为左旋右旋、单线和多线; 常用的是右旋蜗杆；蜗杆的线数就是蜗杆的齿数。
开式传动的主要失效形式为疲劳断齿和磨损，因 此应进行轮齿弯曲疲劳强度计算。
此外因蜗杆传动可分离性差，一般还应校核蜗杆 的刚度；蜗杆传动结构紧凑，效率较低，发热严重， 一般还应进行热平衡计算。
一. 接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算
计算原理与齿轮传动相同，影响强度的因素也大 致一样。接触强度和弯曲强度的计算公式分别为：
§3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
材料 蜗杆副材料要求：减摩、耐磨、抗胶合。
蜗杆是细长件，一般采用中碳钢、中碳合金钢调 质处理或低碳合金钢渗碳淬火。硬表面蜗杆能充分发 挥材料的潜能，值得提倡，但是必须要有专用的磨削 设备。
蜗轮常用铸造青铜。滑动速度大应采用含锡量大 的锡磷、锡锌铅青铜（价格相应也贵）；滑动速度较 小时可采用不含锡的铝铁青铜或黄铜；低速重载情况 下，也可采用铸铁。
4.齿数和传动比
蜗杆齿数z1少，传动比大，但效率低；齿 数多，效率高，但太多会导致加工困难，故蜗
蜗杆传动知识
蜗杆传动知识§10—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（如图10-1）。
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，∴适于中心功率的传动。
一、蜗杆传动的类型按蜗杆形式：圆柱蜗杆（常用），图10-1 环面蜗杆图10-2锥蜗杆（较少）图10-3 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10-4）单刀：导程用︒≤3γ；双刀：导程用︒3 γ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10-5）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10-6）锥面包络圆柱蜗杆（ZK ）——不能在车床上加工，而只能在特种铣床上用梯形齿圆盘刀具加工，加工时，工件作螺旋运动，刀具绕轴线作回转运动，铣刀或砂轮轴线与蜗杆轴线成Y 角，刀具绕自身轴线作回转运动，刀刃回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面（图10-7），在各剖面内齿形均为曲线，可磨削，精度好，生产率高。
蜗轮用齿形尺寸与之啮合的蜗杆相同的滚切滚切，滚切外径略大，滚切时的中心距与啮合时中心距相同。
圆弧圆柱蜗杆（ZC ）（Niemamm 蜗杆）（德国人）（图10-8）——与普通圆柱蜗杆比，齿廓形状不同，蜗杆的螺旋齿面是用刃边与凸圆弧形刀具切制，所在在中间平面内，蜗杆齿廓是凹圆弧形，而配对蜗轮的齿廓为凸弧形。
蜗杆传动详细介绍
效率的主要参数之一，η1随 γ 的增大而提高，当
γ=45°-ρv/2 时，效率 η1 最大。
一般取2 .3=0.95~0.96
提示：
设计完成后，需验算η ，
若与初选值相差太远，
则需重选η再设计。
估算总效率
z1=1,
=0.7
z1=2, z1=4 z1=6
=0.8 =0.9 =0.95
13.6 圆柱蜗杆传动的强度计算
（2）只需进行蜗轮轮齿的强度计算，对蜗杆必要时应进行刚 度校核。
一般情况下，蜗轮轮齿很少发生弯曲疲劳折断，只有当 z2>80~100或开式传动时，才对蜗轮进行弯曲疲劳强度计算。 因此，对闭式蜗杆传动，仅按蜗轮齿面接触强度进行设计， 而无需校核蜗轮轮齿的弯曲强度。
6.蜗杆传动具有那些特点？它为什么要进行热平衡计算？若 热平衡计算不合要求时怎么办？
失效常发生在蜗轮轮齿上。为蜗轮轮齿的齿面胶合、点蚀、 磨损、轮齿折断等。
蜗轮轮齿折断
蜗轮齿面磨损
蜗轮齿面胶合
蜗杆齿面点蚀
13.2.2 材料选择 要求：强度足够，减摩、耐磨、易跑合和抗胶合。
蜗杆 蜗轮
高速重载 低速中载
低碳合金钢+渗碳淬火 中碳钢或中碳合金钢+表面淬火
中碳钢+调质
vs≥12~26 m/s 重要传动 vs≤10 m/s 一般传动 vs<2 m/s 不重要传动
13.5 蜗杆传动受力分析和效率计算 13 d2
Fa1
F a1F t2tan F t1
Fr2 Fn sinn Ft2 tan Fr1
方向： 与斜齿类似。
n1
Fa2
Fa1 ● Ft2
1
Ft1
Ft2
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。
2
第四章 蜗杆传动设计
( MPa)
弹性系数 铜或铸铁蜗轮 与钢蜗杆组合时 Z 160 MPa
E
设计式 ： m d1 9 K AT2 (
2
z2 HP
ZE
)2
(m m3 )
使用系数 同齿轮传动
3．弯曲疲劳强度条件
借用斜齿轮弯曲强度公式、考虑蜗杆传动特点
1.64K AT2 YFaY FP 校核式： F 2 m d1 z2
导程角
滑动速度 vS (m / s)
arc tg ( z1m / d1 )
vS n1d1 /(60000cos )
12°31‘44" 10°7‘29"
7.1 10.9 与选材时 与选材时 假定相符 假定相符 1°20‘ 0.855 1°10‘ 0.85
当量摩擦角V 总效率
表4-9
第四章 蜗杆传动设计
一、蜗杆传动的类型及其特点
1. 类型
(1) 普通圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆 用直母线刀刃加工 锥面包络圆柱蜗杆 盘铣刀放置在蜗杆齿 槽的法向面内，各剖 面齿廓均为曲线
车刀切削平面通过 蜗杆轴线、轴向剖 面为直线齿廓
用于不太重要场合
广泛应用
阿基米德蜗杆
锥面包络圆柱蜗杆
(2) 圆弧圆柱蜗杆传动
H 2616 (3 a 0.95)(245 z2 )
9K AT2' Z E 2 设计式 ：m d1 ( ) H z2 HP
2
(mm3 )
初估值
H 3.19 ~ 1.1
两轴线平行
两轴线交错
直齿
斜齿
人字齿
两轴线相交
螺旋齿
蜗杆
直齿
弧齿
实例： 闭式普通圆柱蜗杆传动，平稳载荷、工作寿命 5 年、8 h /天、
蜗杆传动简介
蜗杆传动简介蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90°。
蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。
1、简介蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件。
蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。
蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，涡轮转过一齿，若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，涡轮转过两个齿。
2、特点1.传动比大，结构紧凑。
蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1~4），蜗轮齿数用Z2表示。
从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比I=10-80；在分度机构中，I可达1000。
这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。
2.传动平稳，无噪音。
因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪音都比较小。
3.具有自锁性。
蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。
4.蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。
尤其是具有自锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。
5.发热量大，齿面容易磨损，成本高。
3、传动类型按蜗杆形状的不同可分：1．圆柱蜗杆传动2．环面蜗杆传动3．锥蜗杆传动/4、传动应用蜗杆传动常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。
当要求传递较大功率时，为提高传动效率，常取Z1=2～4。
此外，由于当γ1较小时传动具有自锁性，故常用在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。
它还广泛应用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中,其原因是因为使用轮轴运动可以减少力的消耗,从而大力推广。