认识蜗杆蜗轮及蜗杆传动教案

项目三机械传动装置及零部件
课题三自动换刀装置及零部件
任务一认识蜗杆、蜗轮及蜗杆传动
【课题名称】
蜗杆传动与齿轮传动的润滑和维护
【教学目标与要求】
一、知识目标
1）了解蜗杆传动的主要特点及传动比的计算方法。

2）熟悉基本参数和几何尺寸的计算方法。

3）了解蜗杆传动的主要失效形式和常用材料。

二、能力目标
能够计算蜗杆传动比，能应用几何尺寸公式计算蜗杆和蜗轮的基本参数。

三、素质目标
熟悉蜗杆传动的特点。

四、教学要求
1）熟悉蜗杆传动的主要特点及基本参数。

2）能应用几何尺寸公式计算蜗杆与蜗轮本参数。

【教学重点】
蜗杆传动的主要特性及传动比计算。

【难点分析】
蜗杆的直径系数q及中间平面的作用。

【分析学生】
1）蜗杆传动的两轴成空间90º交错，所以才需要中间平面来确定蜗杆与蜗轮的参数与几何尺寸的关系，讲课中要讲清中间平面的概念及位置。

2）蜗轮的失效主要是滑动速度过大而引起的胶合，要作图表示，使学生能够理解。

【教学思路设计】
用比较法来学习蜗杆传动，注意蜗杆传动特点是两轴交错，传动比大，滑动速度大等。

【教学安排】
2学时（90分钟）
【教学过程】
一、蜗杆传动
蜗杆传动的两轴成空间90º交错，蜗杆类似于螺杆，蜗轮类似于斜齿轮。

1.蜗杆传动的类型
蜗杆分为圆柱形蜗杆和圆弧形蜗杆两种。

蜗杆传动按螺旋面的形状分为阿基米德螺杆传动、渐开线蜗杆传动等，以阿基米德螺杆传动为最常见。

2.蜗杆传动的传动比
蜗杆传动的蜗杆有单头和多头之分，以
z、2z分别表示蜗杆的头
1
数和蜗轮的齿数。

其传动比为
122112z z n n i ==
由于1z 很小，常取单头蜗杆，其传动比比齿轮传动的传动比大得
多，一般28=i ～80。

1. 蜗杆传动的特点
传动平稳，传动比大，能够自锁是蜗杆传动的主要优点，这是由
于蜗杆是连续的螺旋形齿，所以其传动平稳且噪声很小。

自锁只能是
蜗杆带动蜗轮，而不能用蜗轮带动蜗杆，这在起重设备中非常有用，如自动升降晾衣架、钓鱼竿的收放线装置和手拉葫芦起重机。

但是蜗杆传动效率低，需要用青铜制造蜗轮，成本较高。

二、基本参数和几何尺寸计算
由于蜗杆与蜗轮成空间90º交错，需要借助中间平面来分析两轮
的基本参数，规定经过蜗杆的轴线与蜗轮的轴线相垂直的平面去截蜗
杆传动，所得到的蜗杆轴面和蜗轮端面的形状作为研究基本参数和几
何尺寸的平台。

1. 基本参数
（1） 模数和压力角关系
用角标x 和t 分别表示轴面和端面参数，则关系为：
m m m ==t2x1 ； ααα==t2x1
模数标准值可查相关表格，标准压力角仍为20º。

（2）蜗杆分度圆直径1d 与导程角r 1111111πππtan d m z d m z d p z r x === r mz d tan 11=
由式可知，由于r tan 的关系，分度圆1d 必然是无理数，给设计和制造带来了极大的不便，所以令q r z =tan 1，称q 为直径系数，所以 q m r mz d 111tan ==
q 值是蜗杆传动所特有的，1d 、q 与m 之间的关系，考虑蜗杆直径
的强度，所以规定了最小的1d 为18 mm ，最大的1d 为200 mm 。

在传动中，由于两轴空间交错，所以蜗杆的导程角r 必须与蜗轮
的螺旋角相等，且方向相同。

(3）蜗杆头数1z 和蜗轮齿数2z
常取1z 为1、2、4，头数越多，传动效率越大，但越难加工。

通
常单头蜗杆应用较多，由于加工要求避免出现切齿干涉，蜗轮常选齿
数为28～80。

蜗杆传动的基本参数为m 、α、z 、1d 和1*a =h ，2.0*=c 。

2.几何尺寸计算
（略）
三、失效形式、材料和结构
1. 失效形式
由于蜗杆与蜗轮的两轴处于空间交错的状态，所以其相对接触面
的滑动速度非常大，使接触表面产生摩擦，发热严重，导致齿面胶合
和磨损，这是蜗杆传动的主要失效形式。

2. 选用材料
防止出现胶合的最佳方法是提高表面硬度和选用不同的材料，所
以蜗杆常选用中碳钢,经表面淬火后可以提高硬度和耐磨性，如45、
40Cr 钢等。

而蜗轮选用铸造青铜，如ZCuSn10P1。

对于不重要或低速
齿轮，也可以选用强度较高的铸铁来制造蜗轮。

四、润滑与维护 蜗杆传动的滑动速度大，油可以起到润滑和降温的作用。

当
s m 10s v ，采用喷油润滑，一般选用油浴润滑，最好将蜗杆浸入油中。

五、小结
1）蜗杆传动的最大特点是传动比大，两轴成空间交错状态，且
有自锁功能。

常用阿基米德蜗杆，其基本参数是在中间平面上测得的。

直径系数是蜗杆传动所特有的，正确啮合时，除了模数和压力角相等
外，还要求蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角，而且方向相同。

2）常用蜗杆为单头，蜗轮齿数为28～80。

蜗杆为中碳钢淬火，
蜗轮选用铸造锡青铜。

六、布置作业
任务二 链传动
【课程名称】
链传动
【教学目标与要求】
一． 知识目标
1） 了解链传动的组成、主要优缺点及传动的类型。

2） 了解链传动的传动比、安装与维护。

二． 能力目标
1）能比较链传动和带传动的主要优缺点及应用场合。

2）能够计算链传动的传动比，会进行链传动的安装与维护。

三、素质目标
1）了解链传动的特点及类型。

2）熟悉链传动的安装与维护。

四、教学要求
1）能分析比较两种传动的特点及应用场合。

2）熟悉链传动的安装与维护。

【教学重点】
链传动的特点及应用。

【难点分析】
链传动能否得到准确的传动比？与带传动相比的优势在哪里？传动比还是不能得到瞬时准确数值。

这部分内容比较难以理解。

【教学方法】
教具与实物演示或课件演示、讲授与学生动手及课堂练习相结合。

【学生分析】
学生对于瞬时传动比的理解有困难，演示教具从宏观上看不出瞬时的变化，需要画图加以说明，但超过教材的要求，只好要求学生认同教师的结论。

【教学安排】
2学时（90分钟）
【教学过程】
一、导入新课
复习带传动的内容，总结出带传动的优、缺点。

大家平时还能见到的另一种传动――自行车上用的链传动，它能否比带传动在传动比方面更准确一些呢？由此引出本次课的新内容。

二、讲授新课
1. 链传动
先演示实物或课件，使学生对链传动有感性认识。

相比之下，由于有齿的关系，链传动是齿的啮合与分开，从宏观上它应当是传动比准确，但实际上只是传动一周时的传动比不变；而在两齿之间的大部分区域，其传动比是微小变化的，所以只能说明是平均传动比准确。

链传动的突出优点是能在高温、多尘等恶劣条件下工作，这是带传动所不可比拟的，其主要缺点是有冲击、噪声大。

常用的链传动有套筒滚子链和齿形链，前者应用较广泛。

2．链传动的组成
链传动由主动链轮、从动链轮和链条组成。

常用的链传动有套筒滚子链和齿形链，前者应用较广泛。

按用途可分成起重链、牵引链和传动链。

套筒滚子链由5个零件组成。

3．链传动的特点
链传动的特点主要是平均传动比准确，能在高温、潮湿等条件下工作，但有噪声。

4．链传动的传动比
链传动的传动比等于主动轮的转速与从动轮的转速之比，也等于从动轮的齿数与主动轮的齿数之比。

5．链传动的安装与维护
链传动安装时，链条太松易掉链，会产生振动；太紧则会影响传动。

链条为标准件，其标记为链号及节数，如自行车链条为10号，节距可查相关标准，为15.87 mm。

三．小结
链传动的优点是可得到准确的平均传动比，可以恶劣的条件下工作；其缺点是有冲击和噪声。

四．布置作业。