蜗杆传动失效形式
10-03蜗杆传动的失效形式、材料和结构[7页]
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观察结构
10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗杆传动
蜗轮结构：螺栓联接式， 蜗轮齿圈和轮芯常用铰制孔用螺栓联接，定位面处采用过盈配合，螺 栓与孔采用过渡配合。齿圈和轮芯的螺栓孔要一起铰制，螺栓数目由剪切强度确定。
观察结构
10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗轮结构：组合浇注式， 在轮芯上预制出榫槽，浇注上青铜轮缘并切齿。
10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗杆传动
蜗杆传动齿面间的滑动速度：蜗杆与蜗轮齿廓在节点处有较大的相对滑动速度 ，其方向沿蜗杆 螺旋线的切料和结构
蜗杆传动
蜗杆传动的失效形式：
蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。由于蜗杆传动 中的相对速度较大，效率低，发热量大，所以蜗杆传动的主要失效形式是蜗轮齿面胶合、点蚀 及磨损。
蜗杆传动
观察结构
10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗杆结构：蜗杆与轴常做成一体，称为蜗杆轴。
蜗杆传动
观察结构
10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗杆传动
蜗轮结构：分为整体式和组合式。铸铁蜗轮或直径小于 100 mm 的青铜蜗轮做成整体式。
10.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗杆传动
蜗轮结构：压配式， 齿圈和轮芯用过盈配合联接，配合面处制有定位凸肩。
蜗杆、蜗轮常用材料：
蜗杆材料一般用碳钢或合金钢制成。为了提高其耐摩性，通常要求蜗杆淬火后磨削或抛光。 蜗轮材料常用青铜。锡青铜具有良好的耐磨性和抗胶合能力，但抗点蚀能力低，价格较高， 用于滑动速度 的重要传动。铝铁青铜，锰青铜等机械强度高，价格低，但耐磨性和抗胶合能力 稍差，适用于 的场合。对于 对效率要求也不高的蜗杆传动，蜗轮材料可用灰铸铁。
闭式蜗杆传动的主要失效形式
闭式蜗杆传动的主要失效形式闭式蜗杆传动是一种广泛使用的机械传动装置，它的失效形式也是业内关注的焦点。
因此，对闭式蜗杆传动的主要失效形式进行详细介绍，可以帮助人们在设计和使用时尽量避免出现问题。
首先，闭式蜗杆传动的主要失效形式之一是轴承失效。
轴承失效是指轴承在使用过程中出现故障，造成传动效率降低或者传动装置不能正常运行。
轴承失效的原因可以归纳为轴承结构设计不合理、轴承材料品质低劣、轴承环境及温度条件不正常以及轴承的润滑状况不佳等几大类。
因此，在使用蜗杆传动时，应注意选择合适的轴承，并给予良好的润滑保养，以避免轴承失效。
其次，闭式蜗杆传动的主要失效形式之二是齿轮损坏。
齿轮损坏是指齿轮在使用过程中出现断裂、磨损或缺口等情况，造成传动效率降低或者传动装置不能正常运行。
一般情况下，齿轮损坏的原因有：齿轮材料品质低劣；齿轮精度不够；齿轮装配不当；齿轮的润滑不足；齿轮的可靠性低等。
因此，在使用蜗杆传动时，应注意选择合适的齿轮材料，确保齿轮精度，尽量避免装配失误，保证润滑状况，以避免齿轮损坏。
再次，闭式蜗杆传动的主要失效形式之三是螺杆磨损。
螺杆磨损是指螺杆在使用过程中出现磨损，造成传动效率降低或者传动装置不能正常运行。
螺杆磨损的原因可以归纳为螺杆结构设计不合理、螺杆材料品质低劣、螺杆工作状态不正常、螺杆润滑条件不佳等几大类。
因此，在使用蜗杆传动时，应注意选择合适的螺杆，并给予良好的润滑保养，以避免螺杆磨损。
最后，闭式蜗杆传动的主要失效形式之四是螺母失效。
螺母失效是指螺母在使用过程中出现断裂、磨损或缺口等情况，造成传动效率降低或者传动装置不能正常运行。
螺母失效的原因可以归纳为螺母结构设计不合理、螺母材料品质低劣、螺母装配不当、螺母的润滑不足等几大类。
因此，在使用蜗杆传动时，应注意选择合适的螺母，并给予良好的润滑保养，以避免螺母失效。
总之，闭式蜗杆传动的主要失效形式包括轴承失效、齿轮损坏、螺杆磨损和螺母失效。
这些失效形式都是由于设计、材料或者润滑状况不当而导致的，因此，应注意选择合适的材料，确保设计精度，保证润滑状况，以避免上述失效形式的发生。
蜗杆传动的主要失效形式
蜗杆传动的主要失效形式蜗杆传动是一种常见的减速传动形式，其由蜗杆和蜗轮组成，具有传动平稳、噪声小、可靠性高等优点。
然而，蜗杆传动在使用过程中仍然存在一些主要的失效形式，这些失效形式会影响蜗杆传动的使用寿命和传动性能。
本文将从磨损、疲劳、过载、振动等方面分析蜗杆传动的主要失效形式。
1. 磨损蜗杆传动在长期的使用过程中，由于受到剧烈的运动和重压，蜗轮表面容易产生磨损现象。
蜗轮表面的磨损会导致接触区域的面积减小，接触压力增大，进而引起接触应力集中和表面疲劳断裂。
此外，由于蜗杆和蜗轮摩擦磨损，表面光洁度降低，表面粗糙度增大，导致噪声加大，甚至会使传动失效。
2. 疲劳蜗杆传动在高强度工作状态下，由于蜗杆和蜗轮的接触应力集中，容易引起疲劳损伤。
蜗杆传动的失效形式多为表面疲劳斑块、疲劳裂纹和疲劳断裂。
蜗杆和蜗轮表面的疲劳损伤对传动寿命的影响非常大，因此在设计和制造过程中需要考虑蜗杆和蜗轮的材料选择和表面处理等因素，以减缓疲劳损伤的发生。
3. 过载蜗杆传动在过载时容易引起齿面的破坏，导致传动的失效。
特别是在启动和运行时，若突然出现过载，齿轮齿面将承受极大的载荷，引起齿面的塑性变形、剥落和磨损等现象，严重影响传动的使用寿命和性能。
4. 振动蜗杆传动在运行时会产生一定的振动，若振动幅度过大，会导致蜗杆和蜗轮之间的接触失效，进而引起严重的传动失效。
因此，在传动的设计和制造中，需要采取相应的措施，如降低振动幅度、加强接触区域的强度等，以提高传动的可靠性和使用寿命。
综上所述，蜗杆传动的主要失效形式包括磨损、疲劳、过载和振动等方面。
在传动的设计和制造中，需要针对这些失效形式采取相应的措施，以提高传动的可靠性和使用寿命。
机械设计(7.3.1)--蜗杆传动的失效形式、设计准则、常用材料
6-3 蜗杆传动的失效形式、计算准则、常用 三、蜗杆和蜗轮的结
材料
三、蜗杆和蜗轮的结 构 (1) 蜗杆 -- 蜗杆
构
蜗杆齿 - 螺 牙
动力运动
轴:
输入端
(2) 蜗轮 :
整体式
过盈面
轮缘
轮芯
骑缝
螺钉
过盈组合式
轮缘
螺拴
轮芯
螺栓组合式
轮芯
拼铸组合式
— 热平衡核算 , 系统过热问题 , 检验
(2) 开式传动—齿根弯曲强度准则
6-3 蜗杆传动的失效形式、计算准则、常用 材料
二、蜗杆和蜗轮的常用材
二、蜗杆和蜗轮的常用材 料
料1. 蜗杆
蜗杆常用材料：
蜗杆为轴类件 , 工作中除承ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接 触啮合力外 , 还承担弯曲和扭转载 荷 , 因此使用钢材 . 常用 : 碳素结构 钢、合金结构钢 , 并经热处理提高性 能。 2. 蜗轮
6-3 蜗杆传动的失效形式、计算准则、常用材
料
一、蜗杆传动的失效形式和计算
准●则蜗杆传动的失效主要发生在蜗轮上 , 由材料和结构决
定
● 蜗轮齿的主要失效形式 :
● 计算胶准合 , 点蚀 , 磨损 , 断齿 则(1) 闭式传动—齿面接触强度准则
— 齿根弯曲强度准则
磨损影响 .
选取许用应力时考虑胶合和
滑油工作温度 .
高速重载传动： 15Cr, 20Cr, 20CrMoTi 等 渗碳
淬火 ,58~63HRC 40, 45, 40Cr, 40CrNi 等 表面
淬火 ,45~50HRC 蜗一轮般常传用动材：料4：0 45 调质 ,220~300HBW
蜗轮为盘类件 , 只要轮齿受力。
机械设计基础讲义第八章蜗杆传动
（a ）圆柱蜗杆传动 （b ）环面蜗杆传动 （c ）锥面蜗杆传动图8.2 蜗杆传动的类型机械设计基础讲义第八章蜗杆传动具体内容 蜗杆传动特点与类型；蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算；蜗杆传动的效率、热平衡计算及润滑；蜗杆传动受力分析与计算载荷；蜗杆传动失效形式与设计准则；蜗杆传动材料与许用应力；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算；蜗杆传动的结构设计。
重点 蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算；蜗杆传动受力分析；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算。
难点 蜗杆传动受力分析。
第一节 蜗杆传动的特点与类型蜗杆传动由蜗杆与蜗轮构成（图8.1），用于传递交错轴之间的运动与动力，通常两轴间的交错角︒=∑90。
通常蜗杆1为主动件，蜗轮2为从动件。
一、蜗杆传动的特点1、优点传动比大；工作平稳，噪声低，结构紧凑；在一定条件下可实现自锁。
2、缺点发热大，磨损严重，传动效率低（通常为0.7～0.9）；蜗轮齿圈常使用铜合金制造，成本高。
二、蜗杆传动的类型根据蜗杆形状的不一致，蜗杆传动可分为圆杆蜗杆传动、环面蜗杆传动与锥面蜗杆传动三种类型，如图8.2所示。
图8.1 蜗杆传动 1－蜗杆，2－蜗轮根据加工方法不一致，圆柱蜗杆传动又分为阿基米德蜗杆传动（ZA型）、法向直廓蜗杆传动（ZN型）、渐开线蜗杆传动（ZI型）与圆弧圆柱蜗杆传动（ZC型）等。
前三种称之普通圆柱蜗杆传动，见图8.3所示。
（a）阿基米德蜗杆（b）法向直廓蜗杆（c）渐开线蜗杆图8.3 普通蜗杆的类型第二节圆柱蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算在普通圆柱蜗杆传动中，阿基米德蜗杆传动制造简单，在机械传动中应用广泛，而且也是认识其他类型蜗杆传动的基础，故本节将以阿基米德蜗杆传动为例，介绍蜗杆传动的一些基本知识与设计计算问题。
一、蜗杆传动的基本参数通过蜗杆轴线并垂直于蜗杆轴线的平面称之中间平面，见图6.4。
在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条与齿轮的啮合。
因此，设计圆柱蜗杆传动时，均取中间平面上的参数与几何尺寸作为基准。
蜗杆传动的失效形式和维护
2~5
5~10
>10
润滑油牌号
680
460
320
220
润滑方式
油浴润滑
油浴或喷油润滑
喷油润滑
蜗杆传动的散热
蜗杆传动由于摩擦大，传动效率低，所以工作时发热量大。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。一般应当控制箱体的平衡温度t<75~85℃,如果超过这个限度，应提高箱体散热能力，可考虑采取下面的措施：在箱体外壁增加散热片如图2(a)；在蜗杆端装置风扇进行人工通风如图2(b)；在箱体油池内装蛇形冷却水管如图2(c)；采用压力喷油循环润滑如图2(d)等，如图1所示。
图2பைடு நூலகம்
蜗杆传动的维护
1）按说明书要求定期更换润滑油，牌号、油量要符合要求。
2）变速换档时要注意在低速或停车状态下进行，以防撞击齿轮。
3）如有异常声音及时停车检查，并作定期维修
蜗杆传动的失效形式和维护
蜗杆传动的失效形式
蜗杆传动失效形式与齿轮传动类似，有疲劳点蚀、齿面胶合、齿面磨损、轮齿折断等，如图1所示。
一般情况下失效总是在蜗轮上发生。蜗杆的刚度、强度不够使传动失效。由于蜗杆传动齿面滑动速度较大、发热量大、磨损较为严重，所以一般开式传动的失效形式主要是由于润滑不良、润滑油不洁而造成磨损；一般润滑良好地闭式传动失效形式主要是胶合、点蚀。
点蚀胶合磨损
折断
图1
蜗杆传动的润滑
润滑对蜗杆传动具有特别重要的意义。由于蜗杆传动摩擦产生的发热量较大，所以要求工作时有良好的润滑条件。润滑的主要目的在于减摩与散热，提高蜗杆传动的效率，防止胶合及减少磨损。蜗杆传动的润滑方式主要有油池润滑和喷油润滑。
机械设计试题及答案第九章蜗杆传动知识讲解
图9—4
【例9－1】图9－5为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。已知：蜗轮传递的转T2=405N·m，蜗杆 减速器的传动比 i12＝22，蜗杆转速n1＝480r/min传动较平稳，冲击不大。工作时间为每天 8 h，要求工作寿命为5 年（每年按 300工作日计）。试设计此蜗杆传动。
答案：增加 9－32 在蜗杆传动中，其它条件相同；若增加头数，则滑动 速度会怎样改变？
（l）增加；（2）减小；（3）保持不变；（4）或增加，或减小 答案：增加
9－33 对于蜗杆传动进行正变位时，蜗杆的节圆直径d1与分度圆直径 d1 比较，有什么关系？
（1） d1 ＞ d1 ；（2） d1 ＜ d1 ；（3） d1 ＝ d1
9－41 要使蜗杆传动的工作齿面间建立连续润滑油膜，以形成液体摩擦， 则其滑动速度的方向与接触线之间的理想夹角为多大？
（1） 0 ；（2） 40；（3） 50 ；（4） 90 。
答案： 90
9－42 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了什么？
（1）防止润滑油受热后膨胀外溢，造成环境污染； （2）防止润滑油温度过高后使润滑条件恶化； （3）防止蜗轮材料在高温下机械性能下降； （4）防止蜗杆蜗轮发生热变形后，正确啮合受到破坏。 答案：防止润滑油温度过高后使润滑条件恶化 9—43 蜗杆传动在校核后发现蜗杆刚度不够时，在下列措施中，哪种对 提高蜗杆的刚度无效？
答案：28~80
9－18 蜗杆蜗轮的材料除要求具有足够的强度外，更重要的是应具有良好的 ___________等性能
答案：跑合和耐磨 9－19 普通蜗杆的精度等级有12种，其中______最高，________最低，常 用的是____________。
蜗杆传动的失效形式失效形式
锥蜗杆
蜗杆分左旋和右旋。
蜗杆还有单头和多头之分。
左 旋
右 旋
二、蜗杆传动的类型
1、按蜗杆形状分
环面蜗杆传动
圆柱蜗杆传动 锥蜗杆传动
2、根据齿面形状不同分为：
普通蜗杆传动
圆弧圆柱蜗杆传动
3、阿基米德蜗杆
在轴剖面：直线齿廓
法剖面：凸曲线
垂直轴剖面：阿基米德螺线
车削加工，不能磨削，精度低。
蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同 在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合
一、蜗杆传动的失效形式
失效形式：主要是齿面胶合、点蚀和磨损，而且 失效通常发生在蜗轮轮齿上。 设计准则：通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条 件计算蜗杆传动的承载能力。
在选择许用应力时，要适当考虑胶合和磨损失效 因素的影响。 对闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆强 度和刚度进行计算。
9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
蜗轮蜗杆减速机 - 工作条件 1、蜗轮减速机的蜗杆转速不能超过 1500r/min。 2、工作环境温度为-40℃-+40℃，当工作 环境温度低于0℃时，起动前润滑油必须加 热至0℃以上，当工作环境温度高于40℃时， 必须采取冷却措施。 3、蜗轮减速机入轴可正反转动。
按蜗杆的外形分类
圆 柱 蜗 杆 传 动 环 面 蜗 杆
导程角：
tan Z1 Pa1 / d1 Z1m / d1
圆柱蜗蜗轮蜗杆正确啮合条件是：蜗杆的轴面模数
m
a1
模数mt2和端面压力角αt2，即
和轴面压力角αa1应分别等于蜗轮的端面
m
1
a1
=mt2 =m
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
蜗杆传动的失效形式和设计准则1齿面相对滑动速度vs
式中：P1—蜗杆传动传递的功率(KW)；Ks—散热系数，一般取 Ks=10～17[W/(m2·℃)]；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;t0—环境温度(℃),一般取20℃;t1—润滑油的工作温度 (℃) ；[t1]—润滑油许用温度(℃)，一般取70～90 ℃。
一、蜗杆传动的效率
闭式蜗杆传动总效率包括： 考虑轮齿啮合齿面间摩擦损失时的效率；—（主要考虑） 考虑轴承摩擦损失的效率； 考虑浸入油池中的零件搅动润滑油时的溅油损耗率。 蜗杆传动的总效率为： (0.95～0.97 ) tan tan( v ) 其中 ——蜗杆导程角； v——当量摩擦角， v arctan fv ， fv 为当量摩擦系 数,主要与蜗杆传动的材料、表面硬度和相对滑动速度有关。
机械设计基础第24页三蜗轮齿面弯曲疲劳强度计算由于蜗轮轮齿的齿形比较复杂通常近似地将蜗轮看作斜齿轮按圆柱齿轮弯曲强度公式来计算化简后齿根弯曲强度的校核公式为f2为蜗轮的齿形系数机械设计基础第25页155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总效率包括
机械设计基础
学习情境2：数控系统显示画面及操作
式中：T2=T1iη ， η 为蜗杆传动的效率。
第21页
一、蜗杆传动的受力分析
机械设计基础
Ft 2
Ft1
⊙
Fr 2 Fx 2
Fx1
Fr1
第22页
机械设计基础
二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
对于钢制蜗杆对青铜或铸铁蜗轮（指齿圈），蜗轮齿 面接触疲劳强度的校核公式为 ：
KT2 KT2 H 520 520 2 2 [ H ] 2 d1d 2 m d1 z2
《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。
蜗杆传动的失效形式
磨削加工
通过精确的磨削加工，提高蜗杆 的齿面精度和表面粗糙度，减少 摩擦和磨损。
热处理
对蜗杆进行适当的热处理，提高 其硬度和抗疲劳性能，延长使用 寿命。
选择合适的润滑油
粘度适中
选择粘度适中的润滑油，既能起到良好的润滑作用，又能减 小摩擦损失。
抗磨性好
选用具有良好抗磨性能的润滑油，以减少齿面磨损和擦伤。
蜗轮的失效形式
蜗轮齿面磨损
与蜗杆齿面磨损类似，蜗 轮齿面也会因摩擦而逐渐 磨损，导致传动效率降低。
蜗轮齿断裂
当蜗轮承受过大的载荷或 受到冲击时，可能会导致 其齿断裂。
蜗轮热损伤
在高温环境下，蜗轮材料 也可能会发生热损伤，如 软化、变形等，影响其承 载能力和使用寿命。
03
防止蜗杆传动失效的措施
提高蜗杆的制造精度
蜗杆传动的失效形式
• 蜗杆传动的简介 • 蜗杆传动的失效形式 • 防止蜗杆传动失效的措施 • 蜗杆传动的维护与保养
01
蜗杆传动的简介
蜗杆传动的定义
蜗杆传动是一种常见的机械传 动方式，由蜗杆和蜗轮组成， 通过蜗杆的旋转运动来驱动蜗 轮的旋转运动。
蜗杆通常是一个具有螺旋线的 轴，而蜗轮则是一个具有与蜗 杆相匹配的齿廓的齿轮。
定期清洗传动系统，清除积存的 的性能， 定期更换润滑油，以保证润滑效
果。
在更换润滑油时，应选择适当的 润滑油型号和规格，并按照规定
的操作步骤进行。
THANKS
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当蜗杆旋转时，其螺旋线与蜗 轮的齿廓相互作用，从而传递 运动和动力。
蜗杆传动的特点
高传动比
蜗杆传动的传动比通常较大，可以在1:100到 1:1000之间，因此适用于需要大减速比的场合。
机械设计考试题库(带答案)
机械设计模拟题一、填空题（每小题2分，共20分）1、机械零件的设计方法有理论设计经验设计模型试验设计。
2、机器的基本组成要素是机械零件。
3、机械零件常用的材料有金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料。
4、按工作原理的不同联接可分为形锁合连接摩擦锁合链接材料锁合连接。
5、联接按其可拆性可分为可拆连接和不可拆连接。
6、可拆联接是指不需破坏链接中的任一零件就可拆开的连接。
7、根据牙型螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹。
8、螺纹大径是指与螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，在标准中被定为公称直径。
9、螺纹小径是指螺纹最小直径，即与螺纹牙底相切的假想的圆柱直径。
10、螺纹的螺距是指螺纹相邻两牙的中径线上对应两点间的轴向距离。
11、导程是指同一条螺纹线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴线距离。
12、螺纹联接的基本类型有螺栓连接双头螺栓连接螺钉连接紧定螺钉连接。
13、控制预紧力的方法通常是借助测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。
14、螺纹预紧力过大会导致整个链接的结构尺寸增大，也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断。
15、螺纹防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松、破坏螺旋运动关系防松。
16、对于重要的螺纹联接，一般采用机械防松。
17、受横向载荷的螺栓组联接中，单个螺栓的预紧力F₁为。
18、键联接的主要类型有平键连接半圆键连接楔键连接切向键连接。
19、键的高度和宽度是由轴的直径决定的。
20、销按用途的不同可分为定位销连接销安全销。
21、无键联接是指轴与毂的连接不用键或花键连接。
22、联轴器所连两轴的相对位移有轴向位移径向位移角位移综合位移。
23、按离合器的不同工作原理，离合器可分为牙嵌式和摩擦式。
24、按承受载荷的不同，轴可分为转轴心轴传动轴。
25、转轴是指工作中既承受弯矩又受扭矩的轴。
26、心轴是指只受弯矩不承受扭矩的轴。
27、传动轴是指只受扭矩不受弯矩的轴。
蜗轮蜗杆传动承载能力计算
普通圆柱蜗杆传动承载能力计算(一)蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀(齿面接触疲劳破坏)、齿根折断、曲面胶合及过度磨损等。
由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上。
因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。
由于蜗杆与蜗轮齿面间有较大的相对滑动，从而增加了产生胶合和磨损失效的可能性，尤其在某些条件下(如润滑不良),蜗杆传动因齿面胶合而失效的可能性更大。
因此，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。
在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。
在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。
因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。
此外，闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。
由上述蜗杆传动的失效形式可知，蜗杆、蜗轮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。
蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。
高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr，并经渗碳淬火；也可用40、45号钢或40Cr并经淬火。
这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。
通常要求蜗杆淬火后的硬度为40～55HRC，经氮化处理后的硬度为55～62HRC。
一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45号钢，并经调质处理，其硬度为220～300HBS。
常用的蜗轮材料为铸造锡青铜(ZCuSnlOPl，ZCuSn5Pb5Zn5)、铸造铝铁青铜(ZCuAl10Fe3)及灰铸铁(HTl5O、HT2OO)等。
锡青铜耐磨性最好，但价格较高，用于滑动速度Vs≥3m/s的重要传动；铝铁青铜的耐磨性较锡青铜差一些，但价格便宜，一般用于滑动速度Vs≤4m/s的传动；如果滑动速度不高(Vs<2m/s)，对效率要求也不高时，可采用灰铸铁。
为了防止变形，常对蜗轮进行时效处理。
(二)蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析和斜齿圆柱齿轮传动相似。
蜗轮蜗杆的材料选择
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1.2 蜗轮蜗杆的材料选择
❖ 由于蜗杆传动啮合摩擦较大, 且由于蜗轮滚刀 的轮齿尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同, 被加 工出来的蜗轮齿形难以和蜗杆齿精确共轭, 必 须跑合才能逐渐理想；因此, 材料副的组合必 须具有良好的减磨和跑合性能以及抗胶合性 能。所以蜗轮常采用青铜或者铸铁做齿圈, 并 且可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相匹配。
有高的低温韧性，能适合寒带地区使用。
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（2）表面或者整体淬火钢
经火焰或感应淬火45~50HRC，如45.40Cr、 40CrNi、35CrMo、34CrMo4及42Cr、Mo4 （德国）。
（3）调质钢
表面硬度30~35HRC，如40Cr、 40CrNi、 42CrMo、 35CrMo、40CrMnMo等。对于一 般的传动，也可以用45调质钢， 255~270HBS（渗碳钢表面受短时冲击过载 时易出现裂纹，韧性稍差，此时常改用调质 钢调质处理。
第1 节 蜗轮蜗杆常用材料及热处理
1.1 蜗杆传动失效形式：
蜗杆传动的失效形式和齿轮传动的失效
形式类似
失效形式 发生的难易程度
磨损
最常发生
胶合
常发生
点蚀 疲劳折断
易发生
.
偶尔发生
下面是一个蜗杆的磨损很情况
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❖ 由于蜗杆传动类似于螺旋传动，啮合效率较 低、相对滑动速度较大，磨损和胶合最易发 生，点蚀也会出现。尤其当润滑不良，散热 不好时出现的可能性更大。
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1.2.1 蜗杆材料
❖ 一般用合金钢或碳钢制成，大部分蜗杆的齿 面经渗碳淬火等热处理获得较高的硬度，按
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 １２ ３ ４ 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。
开式蜗杆传动的主要失效形式
开式蜗杆传动的主要失效形式开式蜗杆传动的主要失效形式1. 引言开式蜗杆传动是一种常见的传动方式，它具有紧凑、可靠、承载能力高等优点，因此广泛应用于机械设备中。
然而，随着使用时间的增加和工作环境的变化，开式蜗杆传动也会出现一些失效形式，对传动系统的正常运行产生影响。
本文将对开式蜗杆传动的主要失效形式进行全面评估，并探讨其影响因素以及对策。
2. 蜗杆磨损蜗杆磨损是开式蜗杆传动中最常见的失效形式之一。
由于工作时蜗杆与蜗轮之间的相对运动，会产生接触磨损和摩擦磨损。
接触磨损主要由于局部高温和高压引起，摩擦磨损则是由于摩擦力和摩擦热导致。
3. 蜗轮齿面疲劳蜗轮齿面疲劳是开式蜗杆传动中另一个常见的失效形式。
蜗轮在高速运转的情况下，由于受到重复载荷作用，容易引起齿面的裂纹和断裂。
这种失效形式主要与蜗轮材料的强度、设计参数以及润滑条件等因素有关。
4. 蜗轮变形和变位蜗轮变形和变位也是开式蜗杆传动中的一种常见失效形式。
当传动系统受到外界载荷或温度变化等因素影响时，会导致蜗轮变形或变位。
这会使得蜗轮的齿廓形状和配合间隙发生变化，进而影响传动效率和传动精度。
5. 油膜性能退化开式蜗杆传动在工作时需要润滑油膜的支持，以减小齿面磨损和摩擦，并降低传动噪音。
然而，随着使用时间的增长和油品性能退化，油膜的质量会下降，从而降低传动系统的工作效果，甚至引起故障。
6. 影响因素与对策开式蜗杆传动的失效形式受到多种因素的影响，如工作负载、温度、材料选择和润滑条件等。
为了减少失效形式的发生和延长传动系统的使用寿命，我们可以采取以下对策：- 选择适当的材料，提高传动部件的强度和耐磨性；- 合理设计传动参数，减小磨损和摩擦；- 加强油润滑，保证油膜性能，并定期更换润滑油；- 控制工作负载和温度，避免传动系统超负荷和过热。
7. 个人观点与理解开式蜗杆传动作为一种常见的传动方式，其失效形式必然对传动系统的正常运行产生一定影响。
在实际工程中，我们应该关注并加以预防常见的失效形式，从而提高传动系统的可靠性和寿命。
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1、
蜗杆传动的
主要参数
2、蜗杆传动的计算公式
教学过程设计及知识点传授：
二、蜗杆传动的材料
要求：1）足够的强度；2）良好的减摩、耐磨性；3）良好的抗胶合性
蜗杆材料
40、45，调质HBS220~300——低速，不太重要
40、45、40Cr，表面淬火，HRC45~55——一般传动
15Cr、20Cr、12CrNiA、18CrMnT1、O20CrK渗碳淬火、HRC58~63——高速重载
蜗轮材料
铸造锡青铜（ZCuSn10P1，ZCuSn5P65Zn5）——VS≥3m/s时，减摩性好，抗胶合性好，价贵，强度稍低。
铸造铝铁青铜（ZcuAl10Fe3）——VS≤4m/s，减摩性、抗胶合性稍差，但强度高，价兼
铸铁：灰口铸铁；球墨铸铁。——VS≤2m/s，要进行时效处理、防止变形。
三、蜗杆、蜗轮的结构
Ft——“主反从同”，Fr——指向轴线
Fa1——蜗杆左（右）手螺旋定则，
板书设计：一、
二图三
教后反思：
设计准则：为按齿根弯曲疲劳强度为设计准则
闭式传动：主要失效是胶合和点蚀
设计准则：按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，另计算热平衡和蜗杆刚度。
在蜗杆传动中，由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高干蜗轮轮齿强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。由于蜗杆传动中的相对速度较大，效率低，发热量大，所以蜗杆传动的主要失效形式是蜗轮齿面胶合、点蚀及磨损。
教法
学法
讨论：
各种常用材料的性能特点
比如：
强度、
硬度、
塑性、
韧性
教学过程设计及知识点传授：
这种结构多用于尺寸不大或工作温度变化较小的场合，见图7—10b。
（2）螺栓联接式蜗轮齿圈和轮芯常用铰制孔用螺栓联接，定位面A处采用过盈配合，螺栓与孔采用过渡配合。齿圈和轮芯的螺栓孔要一起铰制。螺栓数目由剪切强度确定。这种联接方式装拆方便，常用于尺寸较大或磨损后需要更换齿圈的蜗轮。
1． 蜗杆结构
蜗杆与轴常做成一体，称为蜗杆轴
2．蜗轮结构
蜗轮结构分为整体式和组合式。铸铁蜗轮或直径小于100㎜的青铜蜗轮做成整体式，如图7—10a所示。为了降低材料成本，大多数蜗轮采用组合结构，齿圈用青铜，而轮齿用价格较低的铸铁或钢制造。齿圈与轮芯的联接方式有以下三种:
（1）压配式齿圈和轮芯用过盈配合联接。配合面处制有定位凸肩。为使联接更可靠，可加装4-6个螺钉，拧紧后切去螺钉头部。由于青铜较软，为避免将孔钻偏，应将螺孔中心线向较硬的轮芯偏移2-3㎜。
课题
蜗杆传动失效形式、设计准则
课型
新授课
备课
时间
05.15
教法
学法
教学重点
1、蜗杆传动失效形式、设计准则2、常用材料
教学难点
蜗杆传动失效形式、设计准则
上课时间
05．20
检查人签字
教学过程设计及知识点传授：
引入：主要参数
阿基米德蜗杆传动中间平面上的齿廓为直线，夹角为2α=40°蜗轮在中间平面上齿廓为渐开线，压力角等于20°。主平面内参数：蜗杆——轴面；蜗轮——端面。
（3）组合浇注式在轮芯上预制出榫槽，浇注上青铜轮缘并切齿。该结构适于大批生产。
2、力的方向和蜗轮转向的判别
Ft——“主反从同”，Fr——指向轴线
Fa1——蜗杆左（右）手螺旋定则，
根据蜗杆齿向伸左手或右手，握住蜗杆轴线，四指代表蜗杆转向，大拇指所指代表D蜗杆所受轴向力Fa1的方向，Ft2的方向与Fa1相反，Ft2的方向即为W2转向。
1.模数m和压力角α
2.传动比I，蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2径d1，蜗杆直径系数q
5.中心距a
新授内容：
一、蜗杆传动失效形式、设计准则
1、失效形式：点蚀，齿根折断，齿面胶合和磨损
尖效：蜗轮——最常见失效是齿面胶合和过度磨损。
2、设计准则
开式传动——主要失效是齿面磨损和轮齿折断
例：画出图示蜗杆传动的三个分力方向并确定蜗轮转向
小结：1、蜗杆传动特点、类型及主要参数。
2、蜗杆传动几何尺寸的计算。
3、蜗杆传动的失效形式和设计准则。
作业与思考：
1、确定蜗杆头数 和蜗轮的齿数 要考虑哪些问题？
2、何谓蜗杆蜗轮机构的中间平面？
在中间平面内，蜗杆蜗轮传动相当于什么传动？
教法
学法
讨论：
力的方向和蜗轮转向的判别