蜗轮蜗杆测绘、设计计算及图纸标注

国家标准对普通圆柱蜗杆的压力角规定为： 阿基米德蜗杆轴向压力角取标准值a a ＝20°， 法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆、锥面包络蜗杆的法向压力角取标准值α n ＝20。 （4）蜗杆分度圆直径d 1 为使蜗轮滚刀标准化，蜗杆直径d 1 值必须标准化，测绘时应该注意这一点。具体系列请 参看有关手册。 （5）齿顶高系数h a *、顶隙系数c* 在测得全齿高h 1 ＇和模数ｍ a ＇后，—般可先试取齿顶高系数h a *＝1，顶隙系数c* ＝0.2， 按公式h l ＝2 h a *m a +c*m a 核算所得数值。 如果h l ≠h 1 ＇ ， 说明齿顶高系数h a *和顶隙系数c*取值 不正确，应当重新确定。 我国规定h a *＝1，导程角γ＞30°时，为满足高速重载传动的需要，可采用短齿制，取 h a1 *＝0.8。对渐开线蜗杆、蜗轮可分别取为h a1 *＝1，h a2 *＝2cosγ-1。 为保证蜗轮滚刀的寿命，c* 值可能大于 0.2，某些特殊传动要求 c*值小于 0.2，因此国 家标准规定 c*=0.2，但还可在 0.15~0.35 之间取值。 重新选取h a *和c*后，再用h l 的计算公式核算，直到测得的值h 1 ＇与计算值h l 相符，即可 最后确定h a *和c*
图 8-22 在平台上测蜗轮蜗杆轴线间的距离
种。测量时以直廓样板进行试配。 ① 当蜗杆轴向齿形是直线齿廓时，该蜗杆为阿基米德蜗杆。 ② 当蜗杆法向齿形是直线齿廓时，该蜗杆为法向直廓蜗杆传动。 ③ 当蜗杆在某一基圆柱的切面上剖切齿形是直线齿廓时，该蜗杆为渐开线蜗杆传动。 ④ 当以直廓样板试配的过程中与上述三种类型不符， 蜗杆轴向或法向齿廓也不呈中凹， 就应该 考虑是否属于锥面包络蜗杆。 在缺乏条件的情况下测绘，要准确判断蜗杆齿形是很困难的，所以对要求保证传动精度的蜗杆 副的更换，建议采用成对更换的方法。 （2）模数 确定蜗杆的模数有四种方法。 ① 可根据测量的蜗杆轴向齿距 pz＇查表 8-2 来确定， ② 根据计算公式 h = 2.2ma，则
a ' M' D '1 D '2 2
如 图
图 8-19 测蜗杆蜗轮轴外侧间的距离 L＇ ③ 当中心距不大，用上述方法测量有困难时， 量块测量两轴内侧间的距离 K ' ，如图 8-21 所示，并按下式计算中心距。
可用
图 8-20 测蜗杆蜗轮轴内侧间的距离 L＇
图 8-21 用量块测量两轴内侧间的距离
（6）蜗杆副中心距ａ＇ 蜗杆副中心距的测量对蜗杆传动啮合参数的确定以及对校核所定参数的正确性都是很重要的。 因此，应该仔细测量，力求精确。需要注意的是：只有当根据测绘的几何参数所计算出来的中心距 与实测的中心距 a＇相一致时，才能保证蜗杆传动的正确啮合。 测量中心距时，可利用设备原有的蜗杆和蜗轮轴，清洗后重新装配进行测量。测量时，首先要 测量这些轴的本身尺寸(Ｄ ' 1，D ' 2)与形位公差，以便作为修正测量结果的参考。 常用的测量方法有： 测出两轴外侧 间的距 ① 用高精度游标卡尺或千分尺， 离 L＇ ，如图 8-19 所示，并按下式计算中心距： D ' D '2 a ' L' 1 2 ② 用内径千分尺测出两轴内侧间的距离 M ' ， 8-20 所示，并按下式计算中心距。
ma
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
h ma= h/2.2 2
表 8-2 蜗杆轴向齿距 pz、模数 m 和齿距对照表
pz /mm 3.142 3.175 3.325 3.627 3.990 4.433 4.712 4.763 4.987 5.700 6.283 6.350 6.650 7.254 7.854 7.938 7.980 8.856 9.425 9.525 9.975 11
蜗轮蜗杆的测绘
一、蜗轮、蜗杆齿轮的功用与结构
蜗轮、蜗杆的功用主要用于传递交错轴间运动和动力，通常，轴交角∑＝90°。其优点是传动 比大，工作较平稳，噪声低，结构紧凑，可以自锁；缺点是当蜗杆头数较少时，传动效率低，常需 要采用贵重的减摩有色金属材料，制造成本高。 蜗轮是回转形零件，蜗轮的结构特点和齿轮基本相似，直径一般大于长度，通常由外圆柱面、 内环面、内孔、键槽（花键槽） 、轮齿、齿槽等组成。根据结构形式的不同，齿轮上常常还有轮缘、 轮毂、腹板（孔板） 、轮辐等结构。按结构不同蜗轮可分为实心式、腹板式、孔板式、轮辐式等多种 型式。 蜗杆的结构和轴相似，其结构特点是长度一般大于直径，通常由外圆柱面、圆锥面、螺纹及阶 梯端面等所组成。蜗杆上啮合部分的轮齿呈螺旋状，有单头和多头之分， 单头蜗杆的自锁性能好、 易加工，但传动效率低。 由于圆柱蜗杆工艺性好，尤其是阿基米德圆杆蜗杆，因此，圆柱蜗杆获得了广泛应用。
二、普通圆柱蜗轮、蜗杆的测绘步骤
蜗轮、蜗杆的测绘比较复杂，要想获得准确的测绘数据，就必须具备较全面的蜗杆传动方面的 知识。同时应合理选择测量工具及必要的检测仪器，掌握正确的测量方法，并对所测量的数据进行 合理的分析处理，提出接近或替代原设计的方案，直接为生产服务。 测绘蜗轮、蜗杆时，主要是确定蜗杆轴向模数 ma（即蜗轮端面模数 mt） ，蜗杆的直径系数 q 和 导程角γ(即蜗轮的螺旋角β)。 下面以普通圆柱蜗轮蜗杆测绘为例， 说明标准蜗轮蜗杆的基本测绘步 骤。 1. 首先对要测绘的蜗轮、蜗杆进行结构和工艺分析。 2. 画出蜗轮、蜗杆的结构草图和必须的参数表，并画出所需标注尺寸的尺寸界线及尺寸线。 3. 数出蜗杆头数 z1 和蜗轮齿数 z2。 4. 测量出蜗杆齿顶圆直径 dal、蜗轮喉径 da2 和蜗轮齿顶外圆直径 dae。 5. 在箱体上测量出中心距 a。 6. 确定蜗杆轴向模数 ma (即涡轮端面模数 mt) 7. 确定蜗杆的导程角γ(蜗轮的螺旋角β)，并判定γ及β的方向。 根据计算公式 tgγ= z1ma / d1，因 d1 = da1-2ma 则 γ= tg -1 z1ma / (da1-2ma) 8. 确定蜗杆直径系数 q 根据计算公式 q = d1 / ma 或 q = z1 / tgγ计算出 q 值， 且应按标准系列选取与其相近的标准数值。 9. 根据计算公式，计算出其它各基本尺寸，如齿根圆直径 df1、df2，齿顶高 ha1、ha2，齿根高 hf1、 hf2 等。 10. 所得尺寸必须与实测中心距 a 核对，且符合计算公式： a = ma / 2 (q+z2) 11. 测量其它各部分尺寸，如毂孔直径、键槽尺寸等。
图 8-16 蜗轮喉圆直径 da2 的测量
图 8-17 蜗杆齿高 h l 的测量
② 用游标卡尺测量蜗杆的齿顶圆直径 da1＇ ③ 和蜗杆齿根圆直径 df1＇ ，并按下式计算： d ' d f1 ' h1 a1 2 （4）蜗杆轴向齿距 pz ＇ 测量蜗杆轴向齿距 pz ＇可以用直尺或游标 卡尺在蜗杆的齿顶圆柱上沿轴向直接测量，如图 8-18 所示。为了精确起见，最好多跨几个轴向齿距， 然后将所测得的数除以跨齿数，就是蜗杆的轴向齿 距。 图 8-18 蜗杆轴向齿距的测量 （5）蜗杆齿形角α 蜗杆齿形角可用角度尺或齿形样板在蜗杆的轴向剖面和法向剖面内测量，将两个剖面的数值 都记录下来，作确定参数时的参考。也可以用不同齿形角的蜗轮滚刀插入齿部作比较来判断。
12. 13. 14. 15.
根据使用要求，确定蜗轮、蜗杆的精度，一般为 7~9 级。 用类比法或查资料确定配合处的尺寸公差和形位公差。 用粗糙度量块对比或根据各部分的配合性质确定表面粗糙度。 尺寸结构核对无误后，绘制零件图。
三、普通圆柱蜗杆、蜗轮的测绘
1. 几何参数的测量 （1）蜗杆头数 z1〔齿数)、蜗轮齿数 z2 目测确定 z1，并数出 z2。 （2）蜗杆齿顶圆及蜗轮喉圆直径 da1，da2 可用高精度游标卡尺或千分尺直接测量，用游标卡尺测量蜗轮喉圆直径 da2 的方法如图 8-16 所 示。测量时，可在三、四个不同直径位置上进行，取其中的最大值。当蜗轮齿数为偶数时，齿顶圆 直径就是将卡尺的读数减去两端量块高度之和，当蜗轮的齿数为奇数时，可按圆柱齿轮奇数齿所介 绍的方法进行。 （3）蜗杆齿高 h l 蜗杆齿高 hl 可按以下方法测量： ① 用高精度游标卡尺的深度尺或其他深度测量工具直接测量蜗杆齿高，如图 8-17 所示。
3.537 3.625 4 4.043 4.233 4.500 4.548 5
33.340 34.930 35.470 36.510 37.700 38.100 39.900 41.270
10.612 11.117 11.289 11.622 12 12.127 12.700 13.138
如图 8-17 所示，用游标卡尺的深度尺或其他测量工具直接量得 h，则 ma 即可算出。 ③ 根据计算公式 da2 = mt (z2+2) ，则
m t ma
d a2 z2 2
④ 如图 8-18 所示，用钢直尺测量蜗杆的轴向齿距 pz，根据计算公式 pz= maπ，则
ma
pz
以上四种方法求出的 ma，均应按标准模数系列选取与其相近的标准模数。 如果计算结果与标准的模数不相符，那么这个蜗轮可能是变位的蜗轮，需要进一步确定变位系 数 x2。 （3）压力角 a 国家标准对普通圆柱蜗杆的压力角规定为：阿基米德蜗杆轴向压力角取标准值 aa＝20°，法向 直廓蜗杆、渐开线蜗杆、锥面包络蜗杆的法向压力角取标准值αn＝20。 （4）蜗杆分度圆直径 d1 为使蜗轮滚刀标准化，蜗杆直径 d1 值必须标准化，测绘时应该注意这一点。具体系列请参看有 关手册。 （5）齿顶高系数 ha*、顶隙系数 c* 在测得全齿高 h1＇和模数ｍa＇后，—般可先试取齿顶高系数 ha*＝1，顶隙系数 c* ＝0.2，按公 式 hl＝2 ha*ma+c*ma 核算所得数值。如果 hl≠h1＇ ，说明齿顶高系数 ha*和顶隙系数 c*取值不正确， 应当重新确定。 我国规定 ha*＝1，导程角γ＞30°时，为满足高速重载传动的需要，可采用短齿制，取 ha1*＝ 0.8。对渐开线蜗杆、蜗轮可分别取为 ha1*＝1，ha2*＝2cosγ-1。 为保证蜗轮滚刀的寿命，c* 值可能大于 0.2，某些特殊传动要求 c*值小于 0.2，因此国家标准 规定 c*=0.2，但还可在 0.15~0.35 之间取值。 重新选取 ha*和 c*后，再用 hl 的计算公式核算，直到测得的值 h1＇与计算值 hl 相符，即可最后 确定 ha*和 c*
m/mm 5.053 5.080 5.559 6 6.064 6.350 6.569 7 7.074 7.257 7.580 8 8.085 8.467 8.590 9 9.095 9.236 9.061 10 10.106 10.159
11.110 11.400 12.570 12.700 13.300 14.140 14.290 15.710
a ' K'
D '1 D '2 2
在划线平台上测出 L ' 1 及 L ' 2，如图 8-22 所示，再分别测出蜗杆、蜗轮轴径 D1， D2，并按下式计算中心距：
a ' L '1 L '2 D '1 D '2 2 2
2. 基本参数的确定 （1）蜗杆齿面齿形的判别 普通圆柱蜗杆根据齿面齿廓曲线的不同 分为阿基米德蜗杆(ZA)、 法向直廓蜗杆(ZN)、 渐开线蜗杆(ZI)和锥面包络蜗杆(ZK)等四
m/mm 1 1.011 1.058 1.155 1.270 1.411 1.500 1.516 1.588 1.814 2 2.021 2.116 2.309 2.500 2.527 2.540 2.822 3 3.032 3.175 3.500
pz /mm 15.870 15.950 17.460 18.850 19.050 19.950 20.640 21.990 22.220 22.800 23.810 25.130 25.400 26.500 26.990 28.270 28.580 29.020 30.160 31.420 31.750 31.920