第七讲 讲义 蜗杆
涡轮蜗杆原理PPT课件
常见问题原因分析
• 1、减速机发热和漏油。蜗轮减速机为了提高效率，一 般均采用有色金属做蜗轮，蜗杆则采用较硬的钢材，由 于它是滑动磨擦传动，在运行过程中，就会产生较高的 热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从 而在各配合面产生间隙，而油液由于温度的升高变稀， 容易造成泄漏。主要原因有四点，一是材质的搭配是否 合理，二是啮合磨擦面的表面质量，三是润滑油的选择， 添加量是否正确，四是装配质量和使用环境。 2、蜗轮磨损。蜗轮一般采用锡青铜，配对的蜗杆 材料一般用45钢淬硬至HRC45一55,还常用40C:淬硬 HRC50一55，经蜗杆磨床磨削至粗糙度RaO. 8 fcm, 减速机正常运行时，蜗杆就象一把淬硬的“锉刀”，不 停地锉削蜗轮，使蜗轮产生磨损。一般来说，这种磨损 很慢，象某厂有些减速机可以使用10年以上。如果磨 损速度较快，就要考虑减速机的选型是否正确，是否有 超负荷运行，蜗轮蜗杆的材质，装配质量或使用环境等 原因。
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。
第13页/共33页
9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
中间平面上的参数作为设计基准
一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择
第4页/共33页
按蜗杆的外形分类
圆 柱 蜗 杆 传
环 面 蜗 杆
动
第5页/共33页
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
第6页/共33页
二、蜗杆传动的类型
1、按蜗杆形状分
环面蜗杆传动
蜗杆传动课件
蜗杆传动课件蜗杆传动课件蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，它通过蜗杆和蜗轮之间的啮合来实现转动传递。
在工业领域中，蜗杆传动广泛应用于各种机械设备中，如起重机、输送机、搅拌机等。
本文将介绍蜗杆传动的原理、特点以及应用。
一、蜗杆传动的原理蜗杆传动是一种通过蜗杆和蜗轮之间的啮合来实现转动传递的机械传动方式。
蜗杆是一种螺旋形状的轴，蜗轮则是一个具有螺旋槽的圆盘。
当蜗杆旋转时，它的螺旋形状会使蜗轮产生旋转运动。
由于蜗杆的斜面角度较小，蜗轮的转速相对较低，但扭矩较大。
这使得蜗杆传动适用于需要大扭矩和较低转速的场合。
二、蜗杆传动的特点1. 大传动比：蜗杆传动的传动比可以达到较大的数值，通常在10:1至60:1之间。
这使得蜗杆传动在一些需要较大减速比的设备中非常实用。
2. 紧凑结构：由于蜗杆传动的传动比较大，所以可以通过较小的尺寸实现较大的减速比。
这使得蜗杆传动在空间有限的场合中非常适用。
3. 自锁性：蜗杆传动具有自锁性，即在没有外力作用下，蜗杆传动可以防止被传动部件的逆转。
这使得蜗杆传动在一些需要防止逆转的场合中非常有用，如起重机的升降装置。
4. 传动效率较低：由于蜗杆传动的摩擦损失较大，所以传动效率相对较低。
通常情况下，蜗杆传动的传动效率在50%至80%之间。
因此，在对传动效率要求较高的场合中，蜗杆传动可能不是最佳选择。
三、蜗杆传动的应用1. 起重机：蜗杆传动广泛应用于各种起重机中，如桥式起重机、门式起重机等。
蜗杆传动的大传动比和自锁性使得起重机的升降装置更加安全可靠。
2. 输送机：蜗杆传动也常用于输送机中，用于驱动输送带或链条的运动。
蜗杆传动的紧凑结构和大传动比使得输送机的传动装置更加节省空间且具有较大的减速比。
3. 搅拌机：蜗杆传动还广泛应用于各种搅拌机中，如混凝土搅拌机、食品搅拌机等。
蜗杆传动的大扭矩和较低转速使得搅拌机可以更好地完成搅拌工作。
总结蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，它通过蜗杆和蜗轮之间的啮合来实现转动传递。
《蜗杆传动上课版》课件
04 传动比
蜗杆与蜗轮之间的转速之
比，决定了传动的减速或
增速效果。
蜗杆传动的应用范围
工业制造领域
用于各种机械设备中 的减速或增速传动， 如纺织机械、印刷机
械等。
交通运输领域
用于车辆、船舶和飞 机中的传动系统，如 发动机、变速器等。
农业机械领域
用于拖拉机、收割机 等农业机械中的传动
系统。
新能源领域
在风力发电、太阳能 发电等新能源领域中 ，蜗杆传动也得到了
切削加工是制造蜗杆传动的关键步骤， 需要精确控制切削参数和刀具几何形状 ，以保证蜗杆的精度和表面质量。
材料选择应根据使用要求和工作环境， 选择合适的材料和规格，以确保蜗杆传 动的性能和寿命。
热处理对于提高蜗杆传动的硬度和耐磨 性至关重要，包括淬火、回火和表面处 理等工艺。
蜗杆传动的维护保养
定期检查蜗杆传动的润滑 状况，确保润滑良好以减 少摩擦和磨损。
智能化控制
结合现代控制技术， 实现蜗杆传动的智能 化控制，提高传动精 度和效率。
拓展应用领域
探索蜗杆传动在更多 领域的应用，扩大其 使用范围。
04
蜗杆传动的设计与计算
蜗杆传动的设计原则
高效性
蜗杆传动应尽可能地提高传动效率， 减少能量损失。
稳定性
保证蜗杆传动的长期稳定运行，减少 维护和更换的频率。
材料和许用应力选择
根据计算结果，选择合适的材 料和确定许用应力，以确保蜗 杆传动的安全性和可靠性。
润滑和散热设计
考虑蜗杆传动的润滑和散热需 求，设计合理的润滑和散热系
统。
蜗杆传动的优化设计
参数优化
对蜗杆传动的参数进行 优化设计，以提高其性
能和降低制造成本。
蜗杆传动PPT演示课件
Fa1
从动轮转向 n2
Fr1
机械基础部分
20
圆周力
Ft——主反从 同
径向力
Fr——指向各自 的轴线
轴向力 Fa1——蜗杆左右手螺旋定则 蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向
机械基础部分
21
例1：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗 杆和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。
铸锡青铜：适用于齿面滑动速度 较高的传动。 （抗胶合能力强，抗点蚀能力差）
蜗轮常用材料有：铸铝青铜：vs≤ 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差） 灰铸铁： vs≤ 2 m/s 的场合，且要进行时效 处理，防止变形。
机械基础部分
6
二、蜗杆、涡轮的结构
1. 蜗杆的结构 蜗杆常和轴做成一个整体。
★无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。
机械基础部分
5
由于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料不仅要求有足够的强度， 更重要的是具有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此常采用 青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。
蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、 20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用 45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。
机械基础部分
1
蜗杆传动
机械基础部分
2
第7章蜗杆传动
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。一般蜗杆为主动件，用于传 递交错轴间的回转运动和动力，通常两轴交错角∑为90˚ 。
机械基础部分
3
§7.1 蜗杆传动的类型和特点 §7.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 §7.3 蜗杆传动的材料和结构 §7.4 蜗杆传动的强度计算 §7.5 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡 §7.6 蜗杆传动的安装与维护
【精品 机械 培训讲义】第七章 齿轮传动3
d2 da2
de2
a
❖中间平面（或主平面）；此面内的参数为基准
df2
❖Σ=90°，蜗杆蜗轮旋向相同
❖正确啮合的条件
maa11
mt2
t2
m
2.蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比
头数：1~4
z2min 28 z2max 80
头数越多，效率越高。 根据效率和传动比选择
z2 i12 z1
表7-10
➢力的大小：
圆周力
Ft1
2T1 d1
Fa2
轴向力
Ft 2
2T2 d2
Fa1
径向力 Fr1 Fr2 Ft2 tan
T ➢蜗杆和蜗轮
➢ 上的转矩： 2
T1iη
Fr2
Fa2
Ft2
C
C
Fa1 Ft1
Fr1
❖力的方向和蜗轮转向的判别
例题
圆周力
Ft—主反从同
径向力
Fr—指向各自 的转动中心
Fa
轴向力
3.蜗杆分度圆直径
表7-9
4.圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
蜗杆分度圆直径 表7 9
蜗轮分度圆直径 齿顶高、齿根高 蜗 杆 轴向齿矩 蜗 轮 端面齿矩
d2 mz2
ha ham m hf (ha c )m 1.2m
p1 pt2 m
中
心
矩
a
1 2
(d1
d2
)
表7-8
三、蜗杆传动的受力分析
§7-10 蜗杆传动
一、蜗杆传动的组成和特点
1、概述 组成：蜗杆和蜗轮 传动：空间交错轴
常为主动件 旋向：主要是右旋
2、蜗杆传动的类型
1）、按蜗杆形状分类
机械设计蜗杆课件
检验方法
蜗杆的检验包括几何形状检测、硬度 测试和传动效率测量等多个方面。
蜗杆传动的改进方法与趋势
1 改进方法
2 未来发展趋势
采用新型材料、减小传动间隙和优化润滑 系统等方法可以改善蜗杆传动的性能。
随着科技的进步，蜗杆传动将趋向于高效、 可靠和智能化。
案例分析
探索蜗杆传动在工程领域中的应用实例，包括挖掘机的转向系统、工业搅拌 器的传动装置等。
机械设计蜗杆课件
机械设计蜗杆课件是一个深入了解蜗杆工作原理和应用的必备资源。通过本 课件，您将掌握蜗杆传动的设计、制造、检验和维护等关键知识，并了解该 传动方式的改进方法和未来趋势。
蜗杆的基本概念和工作原理
• 蜗杆的定义 • 蜗轮与蜗杆的匹配 • 蜗杆的工作原理
蜗杆传动的特点及应用
优点
蜗杆传动具有传动比大、承载能力高等优势。
缺点
蜗杆传动的效率较低且制造成本相对较高。
应用领域
蜗杆传动在起重机、机床、风力发电等多个领域得到广泛应用。
蜗杆的设计和制造
1
设计要点
蜗杆的设计涉及材料选择、传动比计算和极限工况分析等方面。
2
制造工艺
蜗杆的制造过程包括材料加工、热处理和精密加工等步骤。
蜗杆的检验和维护
பைடு நூலகம்
1
维护保养
2
蜗杆传动需要定期润滑和检查齿轮磨 损情况，以保证其正常运行。
涡轮蜗杆课件
涡轮蜗杆啮合
1、先将涡轮蜗杆的参数进行调整，调整如下：
先说涡杆：
蜗杆的头数（Z1）蜗杆的模数（M）
涡轮的齿数（Z2）蜗杆特性系数（Q）蜗杆长度（L）
以上蜗杆可以直接调整上面的参数，其他的参数可以不调整
2、再说涡轮：
涡轮模数（M）涡轮齿数（Z2）
蜗杆特性系数（Q）涡杆头数（Z1）涡轮宽度（B）
以上为涡轮要修改的参数
为了保证能够正确的啮合，一定要将涡轮蜗杆的参数调整一致，不要同一个参数2个数据值将上面的参数改好之后就可以直接进行装配啮合了，装配啮合时要计算涡轮蜗杆的中心距
中心距=M*Z2+M*Q的一半
也就是中心距等于涡轮模数乘数涡轮齿数加上蜗杆模数乘以蜗杆特性系数和的一半
1、涡轮蜗杆传动比：传动比=涡轮齿数/蜗杆头数
2、头数表示的是螺杆上螺旋线的条数
3、特性系数表示螺杆的粗细
3、运动仿真：
先将涡轮进行装配到合适的位置采用销钉装配
在讲蜗杆进行装配，此时蜗杆的位置由上面的中心距离控制（也是销钉装配）
4、进入机构开始制作仿真
涡轮蜗杆我们一般讲蜗杆作为主动的也就是说伺服电机在蜗杆的位置
涡轮节圆直径为分度圆等于涡轮模数乘以涡杆直径系数 D=MQ
这个为蜗杆，下面的节圆直径自动计算不需要填
属性里面的螺旋角为正切值：atan(蜗杆特性系数X模数)。
机械原理—蜗杆传动概述课件
受力分析
法向力与切向力
蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮受到法向力 和切向力的作用。这些力的大小和方 向随着传动状态的变化而变化。
摩擦力分析
蜗杆传动中的摩擦力是影响传动效率 的重要因素。分析摩擦力的性质和变 化规律有助于提高传动效率。
动态特性
动态响应
蜗杆传动的动态响应包括速度、加速度和位移的变化。这些动态特性的变化规 律影响传动的稳定性和精度。
其传动精度和效率。
寿命预测
基于应力寿命的预测方法
根据材料的S-N曲线和应力水平，预测蜗杆和蜗轮的寿命。
基于磨损的寿命预测
通过监测蜗杆和蜗轮的磨损量，预测其寿命。这种方法适用于润滑 不良或低速重载的情况。
基于疲劳断裂的寿命预测
通过疲劳试验或有限元分析，预测蜗杆和蜗轮的疲劳寿命。这种方 法适用于高循环载荷的情况。
热设计。
设计实例
实例一
某减速器蜗杆传动的设计，通过参数优化和材料选择，实现了高 效率和长寿命。
实例二
某大型设备蜗杆传动的优化设计，采用特殊的润滑和热设计，确 保了稳定可靠的运行。
实例三
某精密仪器中的蜗杆传动，紧凑的设计满足了空间限制，同时保 证了高精度和高稳定性。
THANKS
感谢观看
传动需求。
维护简便
蜗杆传动的结构简单， 维护方便，使用寿命较
长。
应用领域
01
02
03
工业领域
蜗杆传动广泛应用于各种 工业机械中，如印刷机、 包装机、纺织机等。
汽车领域
汽车变速器和转向器中常 采用蜗杆传动，实现动力 的传递和变速。
航空领域
在飞机起落架和发动机系 统中，蜗杆传动也得到了 广泛应用。
02
振动与噪声
《机械设计基础》第7章 蜗杆传动
tanγ= z1/q d1 = q m q是d1与m的比值，不一定是整数。 m一定时，q越小（或d1越小）导程角γ越大，传动效率 越高，但蜗杆的强度和刚度降低。 设计蜗杆传动，在刚度准许的情况下，要求传动效率高 时q选小值；要求强度和刚度大时q选大值。
蜗杆直径系数q
q = d1/m
P1----蜗杆传动输入功率，kW；ks----为散热系数，根据箱体周围通风 条件，一般取ks =10～17[w/(m2·℃)]；自然通风良好地方取大值，反 之取小值； η----传动效率；A----散热面积m2。 t0----周围空气温 度℃ 通常取20℃； [t1]----许可的工作温度，通常取70～90℃。
齿圈与轮芯用铰制孔螺栓联接。由于装拆方便，常用尺寸较大或磨损后 需要更换蜗轮齿圈的场合.
浇铸式：（图7-10c） 该型式仅用于成批生产的蜗轮。齿圈最小厚度c=2m，但不小于10 mm
§7-4 蜗杆传动的强度 计算 蜗杆传动的受力分析
蜗轮旋转方向的判定
蜗轮旋转方向，按照蜗杆的螺旋线旋向和旋转方
蜗杆传动的特 点
§7-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺 寸 概念（图7-6）
连心线：蜗杆轴线与蜗轮轴线的公垂线。 中间平面：圆柱蜗杆轴线和连心线构成的平面。 所以中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线 齿轮与齿条（直线）的啮合
规定：设计计算以中间平面参数及其几何尺寸关系为准。 主要参数
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 ； 3.蜗杆导程角γ； 4.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q ；5.中心距a。
5.中心距a。
标准蜗杆传动其中心距计算公式：
a=
d1+d2 2
= m (q+z2) 2
《蜗轮蜗杆》PPT课件
淬火钢* 250 230 210 180 160 120 90
HT 150、HT 200 渗碳钢 130 115 90 — — — —
HT 150
调质钢 110 90 70 — — — —
* 蜗杆未经淬火时需将表中[σH]值降低20%。
精选PPT
21
7.5 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
作速度向量图，得: vS = v2 2+ v1 2 = v1 / cos γ v2 = v1 tgγ 蜗轮的转向: CW
精选PPT
2
ω2
v2
p
1
t
ω2 2 ω1
v2 p
1
γγ vS v1 t
23
表12-6 当量摩擦系数和当量摩擦角
蜗轮材料
蜗杆齿面硬度
滑动速度 vs m/s
0.01 0.10 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 8.00 10.0 15.0 24.0
式中：T1 、T1分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。
T2= T1 i η
精选PPT
18
7.4.2 圆柱蜗杆传动的强度计算
1.接触疲劳强度
蜗轮齿面的接触强度计 算与斜齿轮相似，仍以 赫兹公式为基础。以蜗 轮蜗杆的节点处啮合相 应参数代入即可。
H
11
Fn •
1 2
b
1 12
1
2 2
E1
E2
精选PPT
19
m/s时→ ZCuAl10Fe3铝青铜。 m/s时→球墨铸铁、灰铸铁。
精选PPT
17
7.4 圆柱蜗杆传动的强度计算
7.4.1 力分析
ω2
《蜗杆蜗轮传动》课件
蜗杆蜗轮传动的特点
高传动比
蜗杆蜗轮传动的传动比通常较大，可以实现 较大的减速或增速。
传动平稳
由于蜗杆和蜗轮的啮合是线性的，因此传动 过程相对平稳，振动和冲击较小。
结构紧凑
蜗杆蜗轮传动装置结构紧凑，占用空间小， 适用于空间受限的场合。
脂润滑
将润滑脂填入蜗杆蜗轮接触区，起到润滑作用。脂润滑适用于低速重载的工况 。
润滑对蜗杆蜗轮传动效率的影响
润滑作用
良好的润滑可以减少摩擦和磨损，降低热量产生，提高传动效率。
润滑不良的影响
如果润滑不良，会导致摩擦和磨损增加，热量积累，降低传动效率，甚至引起蜗杆蜗轮的烧伤和咬合 。
04
蜗杆蜗轮传动的安装 和维护
02
蜗杆蜗轮传动的组成 和工作原理
蜗杆蜗轮传动的组成
蜗杆
通常是一根斜面的圆柱体，具有螺旋线，常与蜗 轮配合使用。
蜗轮
具有与蜗杆相配合的轮齿，通常为圆盘形状。
箱体
用于支撑和固定蜗杆和蜗轮，确保其正常运转。
蜗杆蜗轮的工作原理
转动运动
当蜗杆转动时，蜗轮会随 之转动，从而实现转动运 动。
传动比
蜗杆蜗轮的传动比是根据 蜗杆和蜗轮的齿数比来确 定的，通常为1:1或1:2。
《蜗杆蜗轮传动》 PPT课件
目 录
• 蜗杆蜗轮传动的概述 • 蜗杆蜗轮传动的组成和工作原理 • 蜗杆蜗轮传动的效率和润滑 • 蜗杆蜗轮传动的安装和维护 • 蜗杆蜗轮传动的发展趋势和未来展望
01
蜗杆蜗轮传动的概述
蜗杆蜗轮传动的定义
蜗杆蜗轮传动是一种机械传动方式， 通过蜗杆和蜗轮的啮合来实现动力的 传递。
蜗杆传动知识
第七章 蜗杆传动 第一节 蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，用来传递空间两交错轴的运动和动力。
如图7-1所示。
通常两轴交错角为90°,蜗杆为主动件。
一、蜗杆传动的类型如图7-2所示，根据蜗杆的形状，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动（图a ），环面蜗杆传动（图b ）,和锥面蜗杆传动(图c )。
圆柱蜗杆传动，按蜗杆轴面齿型又可分为普通蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。
普通蜗杆传动多用直母线刀刃的车刀在车床上切制，可分为阿基米德蜗杆（ZA 型）、渐开蜗杆（ZI 型）和法面直齿廓蜗杆（ZH 型）等几种。
如图7-3所示，车制阿基米德蜗杆时刀刃顶平面通过蜗杆轴线。
该蜗杆轴向齿廓为直线，端面齿廓为阿基米德螺旋线。
阿基米德蜗杆易车削难磨削，通常在无需磨削加工情况下被采用，广泛用于转速较低的场合。
图7-1蜗杆传动如图7-4所示，车制渐开线蜗杆时，刀刃顶平面与基圆柱相切，两把刀具分别切出左、右侧螺旋面。
该蜗杆轴向齿廓为外凸曲线，端面齿廓为渐开线。
渐开线蜗杆可在专用机床上磨削，制造精度较高，可用于转速较高功率较大的传动。
蜗杆传动类型很多，本章仅讨论目前应用最为广泛的阿基米德蜗杆传动。
二、蜗杆传动的特点(1)传动比大，结构紧凑。
单级传动比一般为10～40(<80)，只传动运动时（如分度机构），传动比可达1000。
(2)传动平稳，噪声小。
由于蜗杆上的齿是连续的螺旋齿，蜗轮轮齿和蜗杆是逐渐进入啮合又逐渐退出啮合的，故传动平稳，噪声小。
(3)有自锁性。
当蜗杆导程角小于当量摩擦角时，蜗轮不能带动蜗杆转动，呈自锁a) b) c) 图7-2蜗杆传动的类型状态。
手动葫芦和浇铸机械常采用蜗杆传动满足自锁要求。
(4)传动效率低。
蜗杆蜗轮啮合处有较大的相对滑动，摩擦剧烈、发热量大，故效率低。
一般η＝0.7～0.9，具有自锁性能的蜗杆效率仅0.4。
(5)蜗轮造价较高。
为了减摩和耐磨，蜗轮常用青铜制造，材料成本较高。