东北石油大学机械设计复习材料第十一章 蜗杆传动
机械原理与设计期末复习2
第11章蜗杆传动作业与参考答案一、填空题1．在润滑良好的情况下，减摩性好的蜗轮材料是（青铜类），蜗杆传动较理想的材料组合是蜗杆选用（碳素钢或合金钢），蜗轮选用（青铜类或铸铁）。
2．有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知z l=2，q=8，z2=42，中间平面上模数m=8 mm，压力角α=20°，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径d1=（ 64 ）mm，传动中心距a=（ 200 ）mm。
蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角γ=arctan（ 0.25 ）。
蜗轮为（左）旋，蜗轮分度圆柱上的螺旋角β=（ 14.036° ）。
3．限制蜗杆的直径系数q是为了限制（蜗轮滚刀的数目），便于滚刀的标准化。
4．闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分：（啮合功率损耗）、（轴承摩擦损耗）和（搅油损耗）。
5．蜗杆传动设计中，通常选择蜗轮齿数z2>26是为了保证传动的（平稳性），z2<80是为了防止蜗轮尺寸过大引起蜗杆（跨距大）或蜗杆的（弯曲刚度）过低。
6．蜗杆传动中，蜗杆导程角为γ，分度圆圆周速度为v1，则其滑动速度v s为（v l／cosγ），它使蜗杆蜗轮的齿面更容易产生（磨损）和（胶合）。
7．减速蜗杆传动中，主要的失效形式为（轮齿点蚀）、（弯曲折断）、（齿面胶合）和（磨损），常发生在（蜗轮轮齿上）。
8．对闭式蜗杆传动，．通常按（蜗轮齿面接触疲劳）强度进行设计，而是按（蜗轮齿根弯曲疲劳）强度进行校核；对于开式蜗杆传动，则通常只需按（蜗轮齿根弯曲疲劳）强度进行设计。
9．在圆柱蜗杆传动的参数中，（模数m ）和（压力角及特征系数q）为标准值，（齿数z l、z2 ）和（中心距）必须取整数。
10．蜗杆传动的主要失效形式为（齿面胶合）、（磨损）。
提高蜗杆传动承载能力的措施有选用（高强度蜗轮材料），（变位）等。
11．蜗杆传动中蜗杆的螺旋线方向与蜗轮的螺旋线方向（相同）；蜗杆的（轴面）模数为标准模数，蜗轮的（端面）压力角为标准压力角；蜗杆的（分度圆柱）直径为标准直径。
第十一章 蜗轮蜗杆传动
5、效率、润滑、热平衡计算
1 2 3
（1——啮合效率，就是螺旋传动的效率）
1 tg tg V
—螺旋线升角； V——当量摩擦角； 2——轴承摩擦损失； 3——搅油损失；
2 3 0.95 ～0.96
蜗杆传动的润滑P303（自学内容） 蜗杆传动的热平衡计算
2 Fr2
Fa2 Ft2 Ft1 Fa1
Ⅰ
1
Fr1
为标准值。
（1）蜗轮齿数；（2）蜗轮分度圆直径；（3）蜗杆头数4；（4）蜗杆
分度圆直径；
6、为了凑中心距或改变传动比，可采用变位蜗杆传动，这时
。
（1）仅对蜗杆进行变位；（2）仅对蜗轮进行变位；（3）同时对蜗杆、
蜗轮进行变位；
2
7、蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中 2 最易发生。
（1）点蚀与磨损；（2）胶合与磨损；（3）轮齿折断与塑性变形；
m 2
q
z2
2
2）凑传动比
a a
m 2
q
z2
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m 2
q
z2
z2 z2 2
z2 z2 2
三、普通蜗杆传动设计
1、受力、应力分析
Ft2
Fr2
Fa2 Fa1
Fr1 Ft1
n1
左、右手定则
Ft1 Fa2
Ft2 Fa1
Fr1 Fr2
蜗轮滚刀（参数）=蜗杆（参数）
d1=20 d1=20 （才能保证蜗轮滚刀和蜗轮的中心距一致）
d1=22 d1=22（标准值）
q d1 m
《机械设计》第11章 蜗杆传动(正式)
第十一章 蜗杆传动
垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在 中间平面
内蜗杆与蜗 轮的啮合就 相当于渐开 线齿条与齿 轮的啮合。 在蜗杆传动 的设计计算 中，均以中 间平面上的 基本参数和 几何尺寸为 基准。
第十一章 蜗杆传动
一、主要参数
1、模数 m 和压力角α
蜗杆与蜗轮啮合时，在中间平面内蜗杆传动相当于齿轮与齿条 的啮合传动， 蜗杆的轴向模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力 角相等，并将此平面内的模数和压力角规定为标准值。
蜗杆直径系数：q = d1 / m → d1 = m q
q值越小，即蜗杆直径 d1 越小，则升高γ越大，传动效率越高， 但直径 d1 变小会导致蜗杆的刚度和强度削弱，设计时应综合考虑。
当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提
高。因此，对于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足
够的刚度。
环面蜗杆传动
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；
锥蜗杆传动 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；可节约有色金属。
第十一章 蜗杆传动
1
(1) 普通圆柱蜗杆传动
阿基米德蜗杆（ ZA 蜗杆） 蜗杆用直线刀刃的梯形车刀 加工，刀刃通过蜗杆的轴平面。在 垂直于蜗杆轴线的剖面内。
第十一章 蜗杆传动
(2) 圆弧圆柱蜗杆传动(ZC蜗杆) 如图所示，蜗杆在轴向平面内具有凹圆弧齿廓，与蜗轮组成凹凸
啮合传动形式。 这种蜗杆传动承载能力大、效率高、耐磨，在冶金、建筑、化工
等机械中得到广泛的应用。
第十一章 蜗杆传动
蜗杆传动(含答案)
蜗杆传动之阳早格格创做一、推断题（精确 T，过得 F）1. 二轴线空间接错成90°的蜗杆传动中，蜗杆战蜗轮螺旋目标应相共. （）2. 蜗杆传动的主仄里是指通过蜗轮轴线并笔直于蜗杆轴线的仄里. （）3. 蜗杆的直径系数为蜗杆分度圆直径与蜗杆模数的比值，所以蜗杆分度圆直径越大，其直径系数也越大. （）4. 蜗杆传动的强度估计主假如举止蜗轮齿里的交战强度估计. （）5. 变位蜗杆传动中，是对于蜗杆举止变位，而蜗轮没有变位. （）二、单项采用题1. 与齿轮传动相比，（）没有克没有及动做蜗杆传动的便宜.A 传动稳固，噪声小B 传动比不妨较大C 可爆收自锁D 传动效用下2. 正在尺度蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若删大蜗杆直径系数，将使传动效用（）.A 落矮B 普及C 没有变D 删大也大概减小3. 蜗杆直径系数的尺度化是为了（）.A 包管蜗杆有脚够的刚刚度B 缩小加工时蜗轮滚刀的数目C 普及蜗杆传动的效用D 减小蜗杆的直径4. 下列公式中，用（）决定蜗杆传动比的公式是过得的.5. 普及蜗杆传动效用的最灵验要领是（）.A 减少蜗杆头数B 减少直径系数C 删大模数D 减小直径系数三、挖空题1. 正在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效用越___________，自锁性越____________.2.模数，则蜗杆分度圆直径蜗轮齿_________________mm，蜗轮的分度圆直径________________mm，传动核心距________________mm，传动比___________，蜗轮分度圆上的螺旋角_____________.3. 阿基米德蜗杆传动变位的主要手段是为了_____________________战____________________.四、简问题1. 蜗杆传动的精确啮合条件是什么？2. 为何连绝处事的关式蜗杆传动要举止热仄稳估计？可采与哪些步伐去革新集热条件？3. 蜗杆传动为什么普遍采用钢蜗杆战铜蜗轮动做配对于资料？4. 蜗杆传动的主要做废形式战估计规则？5. 与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要劣、缺面有哪些？五、分解估计题1. 已知一戴式输送机用阿基米德蜗杆传动，传播的功率均动比，蜗杆头数，直径系数，蜗杆导程角标如图所示.试供：（1）蜗轮的转背及各力指背；（2）估计蜗杆战蜗轮所受个分力的大小.2. 图示蜗杆传动中，蜗杆为主动件.试正在图上标出蜗杆（或者蜗轮）的转背，蜗轮的螺旋线目标，蜗杆、蜗轮所受各分力的目标.3. 图示为单级蜗杆传动.已知蜗杆1、3均为左旋，轴Ⅰ为输进轴，其回转目标如图所示.试供：（1）各蜗杆战蜗轮的螺旋线目标；（2）轴Ⅱ战轴Ⅲ回转目标；（3）蜗轮2战蜗杆3所受的各力.4. 图示为斜齿圆柱齿轮-蜗杆传动.已知齿轮1的螺旋线目标战Ⅰ轴的转背.试供：（1）绘出Ⅱ轴、Ⅲ轴的转背；（2）推断齿轮2的螺旋线目标，蜗杆3、蜗轮4旋背（使Ⅱ轴上轴启所受轴背力最小）；（3）正在啮合面处，绘出齿轮2、蜗杆3所受各分力.5. 图示为蜗杆——斜齿圆柱齿轮传动.已知蜗杆主动，螺旋目标为左旋，大齿轮转背如图所示.试供：（1）各轴的转背；（2）为使Ⅱ轴上二轮的轴背力对消一部分时齿轮3、4的螺旋线目标；（3）蜗轮2战齿轮3所受各分力目标.6. 图示传动系统中，1、5为蜗杆，2、6为蜗轮，3、4为斜齿圆柱齿轮，7、8为直齿锥齿轮.已知蜗杆1为主动，央供输出齿轮8的回转目标如图所示.试决定：（1）各轴的回转目标；（2）思量轴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上所受轴背力能对消一部分，定出各轮的螺旋线目标；（3）绘出各轮的轴背力目标.参照问案一、推断题（精确 T，过得 F）1. T2. F3. F4. T5. F二、单项采用题1. D2. B3. B4. C5. A三、挖空题1. 矮佳3. 凑配传动比凑配核心距四、简问题相共.即为2. 蜗杆传动效用较矮，处事是收热量大，如果爆收的热量没有克没有及即时集劳，则随着油温的降下将使润滑油黏度落矮，进而使润滑状态变坏，以至会引导胶合.所以蜗杆传动必须举止热仄稳估计，以包管单位时间内的收热量能正在共一时间内集劳进去，进而保护良佳的润滑状态，包管蜗杆传动正常处事.步伐：①正在箱体中壁加集热片以删大集热里积；②正在蜗杆轴端加拆风扇举止人为透气；③正在箱体油池内加拆蛇形火管用循环火热却；④采与压力喷油循环润滑，润滑油用过滤器滤去纯量，并经热却器热却.3. 蜗杆传动中啮合齿里间的相对于滑动速度较大，摩揩大，收热量大，蜗轮齿里的胶合、面蚀战磨益是主要的做废形式；共时，对于蜗杆战蜗轮的资料没有但是要具备脚够的强度，更要害的是该当具备良佳的跑合性、减摩性战耐磨性，所以普遍采与题中的配对于资料.4. 主要做废形式为齿里磨益、齿里胶合、齿里面蚀、轮齿合断.估计规则：①蜗轮齿里交战疲倦强度估计，以蜗轮齿里抗面蚀本领估计为主，共时思量磨益战胶合与交战应力及滑动速度有关，用落矮许用交战应力的要领去对于磨益战胶合正在条件性估计；②蜗轮齿根蜿蜒疲倦强度估计；③蜗杆与轴常常造成一体，要按轴的估计要领估计蜗杆轴的强度战刚刚度；④蜗杆传动效用矮，收热量大，对于关式蜗杆传动要举止热仄稳估计.5. 蜗杆传动的主要便宜：①传动比大而且准确；②传动稳固，噪声小；③不妨真止自锁；④传动的效用比较矮；⑤齿里间的相对于滑动速度大，温降下，摩揩比较宽沉.五、分解估计题1. 解：（1）蜗轮转背及各力指背如图所示.（2）各分力大小的估计估计各分力大小2. 解：3. 解：4. 解：5. 解：6. 解：。
机械设计第11章蜗杆传动
锥蜗杆
§11-2 （普）蜗杆传动旳主要参数及几何尺寸计算
在中间平面内，(普)蜗杆传动相当于齿轮齿条旳啮合 传动。故设计时，均取中间平面上旳参数和尺寸为基准， 并沿用齿轮传动旳计算关系。
中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。
2α
中间平面
§11-2 （普）蜗杆传动旳主要参数及几何尺寸计算
（一）主要参数及其选择
传动比 :
i
=
-n-1n2
= -zz-12-
≠
--d-2d1
∵ d1= m q , d2= m z2 z1= q tanγ= d1 /m tanγ
∴
i = -nn-21- = -zz-12-
= --d-2-/-m--d1 /m tanγ
= ---d-2--d1 tanγ
§11-2 （普）蜗杆传动旳主要参数及几何尺寸计算
第十一章 蜗杆传动
§11-1 §11-2
§11-3 §11-5
§11-6
蜗杆传动旳类型 一般圆柱蜗杆传动旳主要参数 及几何尺寸计算 一般蜗杆传动旳承载能力计算 一般圆柱蜗杆传动旳效率、 润滑及热平衡计算 圆柱蜗杆与蜗轮旳构造设计
本章学习旳基本要求：
熟练掌握旳内容 1）蜗杆传动旳特点及应用，蜗杆传动主要参数旳合理选择及
一般圆柱 蜗杆传动
圆弧圆柱 蜗杆传动
渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆
锥面包络圆柱蜗杆
渐开线
基圆
α
渐开线蜗杆
§11-1 蜗杆传动旳类型
阿基米德蜗杆
一般圆柱 渐开线蜗杆
蜗杆传动 法向直廓蜗杆
类 型
圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
圆弧圆柱 蜗杆传动
锥面包络圆柱蜗杆
延伸渐开线
机械设计作业集第11章答案
班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第十一章 蜗杆传动一、选择题11—1与齿轮传动相比，___D____不能作为蜗杆传动的优点。
A 传动平稳、噪声小 B 传动比可以较大 C 可产生自锁 D 传动效率高11—2阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当与直齿条与_B _齿轮的啮合。
A 摆线B 渐开线C 圆弧曲线D 、 变态摆线11—3 在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使___B___。
A 传动效率提高，蜗杆刚度降低 B 传动效率降低，蜗杆刚度提高 C 传动效率和蜗杆刚度都提高 D 传动效率和蜗杆刚度都降低11—4大多数蜗杆传动，其传动尺寸主要由齿面接触疲劳强度决定，该强度计算的目的是为防止 ___D___。
A 蜗杆齿面的疲劳点蚀和胶合B 蜗杆齿的弯曲疲劳折断C 蜗轮齿的弯曲疲劳折断D 蜗轮齿面的疲劳点蚀和胶合 11—5在蜗杆传动中，增加蜗杆头数z 1，有利于___D___。
A 提高传动的承载能力 B 提高蜗杆刚度 C 蜗杆加工 D 提高传动效率 11—6为了提高蜗杆的刚度，应___A___。
A 增大蜗杆的直径B 采用高强度合金钢作蜗杆材料C 蜗杆硬度，减小表面粗糙度值11—7 为了提高蜗杆传动的啮合效率ηl ，在良好润滑的条件下，可采用___B___。
A 单头蜗杆 B 多头蜗杆 C 较高的转速n 1 D 大直径系数蜗杆 11—8对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是__B__。
A 防止润滑油受热后外溢，造成环境污染B 防止润滑油油温过高使润滑条件恶化C 防止蜗轮材料在高温下机械性能下降D 蜗杆蜗轮发生热变形后正确啮合受到破坏 11—9对于一般传递动力的闭式蜗杆传动，其选择蜗轮材料的主要依据是__A__。
A 齿面滑动速度 B 蜗杆传动效率C 配对蜗杆的齿面硬度D 蜗杆传动的载荷大小 11—10对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是__B__。
A 传动比不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径比B 蜗杆直径系数越小，则蜗杆刚度越大C 在蜗轮端面内模数和压力角为标准值D 蜗杆头数z 1多时，传动效率提高 11—11蜗杆传动的当量摩擦系数f v 随齿面相对滑动速度的增大而___C____。
机械设计 (71)
第一讲 蜗杆传动概述及类型
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆
普通圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动
法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
圆弧圆柱蜗杆传动 其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆
弧形的车刀切制而成的。
环面蜗杆传动
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；
第十一章 蜗杆传动
第一讲
第一讲
蜗杆传动概述及类型
第一讲 蜗杆传动概述及类型
蜗杆传动概述
蜗杆传动概述 蜗杆传动的类型
第一讲 蜗杆传动概述及类型
蜗杆传动可以看成由螺旋齿轮或螺旋传动演蜗杆传动概述 化而来的。普通圆柱蜗杆传动具有螺旋齿轮和螺 旋传动的特点。 u 传动比大，一般为i =5~80，大的可达300以上； u 重合度大，传动平稳，噪声低； u 摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式； u 传动效率低，具有自锁性时，效率通常低于50%。
普通圆柱蜗杆传动主要用于运动传递，但得到迅速发展还是从20世纪二十年代 开始的，随着空间啮合理论的不断突破，发展了许多新型蜗杆传动 ，如20世纪五十年代的凹面齿圆柱蜗杆传动、锥蜗杆传动， 20世纪 七十年代的平面二次包络环面蜗杆传动等。
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锥蜗杆传动
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；可节约有色金属。
《机械设计基础》电子教案 第11章 蜗杆传动
第三节 蜗杆传动的失效形式、设计 准则、材料和结构
三、蜗杆、蜗轮的材料和结构
1.蜗杆、蜗轮的材料 蜗杆和蜗轮材料的合理选择是提高蜗杆传动承载能力和效率 的重要途径之一。根据蜗杆传动的失效形式可知.蜗杆、蜗轮 的材料不仅要有足够的强度.更重要的是有良好的减摩性、耐 磨性和抗胶合能力.且易跑合。因此.蜗杆、蜗轮二者应选用 不同金属、不同硬度的材料。考虑一般蜗杆为主动件.啮合次 数多、直径小.应选用齿面强度高、硬度高、刚性好的材料。 而蜗轮则用耐摩擦、减摩性能好的材料。
2.圆弧齿圆柱蜗杆传动 圆弧齿圆柱蜗杆传动是一种非直纹面圆柱蜗杆.在中间平面上 蜗杆的齿廓为凹圆弧.与之相配的蜗轮齿廓为凸圆弧.这种蜗 杆传动的特点如下。 (1)蜗杆与蜗轮两共扼齿面是凹凸啮合.增大了综合曲率半径. 因而单位齿面接触应力(赫兹应力)减小.接触强度得以提高。
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第一节 蜗杆传动的组成、特点和类 型
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第三节 蜗杆传动的失效形式、设计 准则、材料和结构
二、轮齿的失效形式和设计准则
1.失效形式 与齿轮传动相似.蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、磨损、胶 合和轮齿折断等。由于蜗杆传动的工作齿面间相对滑动速度 较大、发热量大.增大了产生齿面胶合和磨损的可能性.尤其 在润滑不良、散热条件不好时.齿面胶合的可能性更大。因此. 蜗杆传动的承载能力往往受材料副(即蜗杆和蜗轮两者的材料 相互影响)抗胶合能力的限制。当材料副(如表面硬化钢对锡 青铜)抗胶合能力强.润滑、散热条件又好的情况下.亦可能出 现点蚀。
第十一章 蜗杆传动
第一节 蜗杆传动的组成、特点和类型 第二节 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计
算 第三节 蜗杆传动的失效形式、设计准则、
《机械设计基础》电子教案(1) 第十一章 蜗杆传动
• 一、蜗杆传动的组成
• 蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，蜗杆类似于螺杆，蜗轮类似于一个 具有凹形轮缘的斜齿轮，如图11一1所示。一般蜗杆为主动件，蜗轮 为从动件，通常两轴在空间交错成900，主要用于传递空间交错的两 轴之间的运动和动力。
• (3)具有自锁性。当蜗杆的导程角小于轮齿间的当量摩擦角时，可实 现自锁。此时只能蜗杆带动蜗轮旋转，而蜗轮不能带动蜗杆转动。例 如，手动链轮式起吊机械就是利用蜗杆传动的自锁性来制造的，这种 起吊机械在重物吊起后不因物体的自重而落下，解决了起吊过程中的 安全问题。
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第一节 蜗杆传动的组成、特点和类型
• 蜗杆传动按照蜗杆的形状不同，可分为圆柱蜗杆传动[图11-2 (a)]、环 • 面蜗杆传动[图11 -2 (b)]和锥面蜗杆传动[图11一2 (c)]。圆柱蜗杆传
动按照蜗杆的轴面齿形形状不同，可分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧齿 圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动按螺旋面的形状，分为阿基米德圆 柱蜗杆传动、渐开线圆柱蜗杆传动、法面直齿廓圆柱蜗杆传动和锥面 包络圆柱蜗杆传动等。圆柱蜗杆传动机构加工方便，环面蜗杆传动机 构承载能力较强，锥面蜗杆传动机构的结构不对称，不能正、反转。 • 1.普通圆柱蜗杆传动 • 普通圆柱蜗杆传动应用较广，多用直母线刀刃在车床上加工而成。
• 本章主要介绍了普通圆柱蜗杆传动的特点、类型、基本参数、几何关 系、失效形式、强度计算及传动效率等。通过学习，要了解蜗杆传动 的特点、啮合特点、运动关系、类型、失效形式、设计准则;掌握蜗 杆传动的基本参数、几何尺寸、强度、效率、热平衡的选择计算方法; 学会蜗杆传动的受力分析、材料选择。
最新机械设计基础教案——第11章 蜗杆传动
第11章 蜗杆传动（一）教学要求1、 了解蜗杆传动特点、类型及主要参数，了解滑动速度、效率2、 掌握蜗轮强度计算方法及蜗杆传动，热平衡计算方法（二）教学的重点与难点1、 蜗杆传动特点、参数计算、特性系数q2、 齿面接触疲劳强度、齿根弯曲强度和热平衡计算（三）教学内容11．1 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。
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。
一、蜗杆传动的类型按蜗杆形式：圆柱蜗杆（常用） 环面蜗杆 锥蜗杆（较少）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11-4）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11-5）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11-6）2、环面蜗杆传动（图11-2）——蜗杆轴向为凹圆弧面，蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上，中间平面内，蜗杆、蜗轮均为直线齿廓，特点：同时啮合齿数多，∵轮齿接触线与蜗杆齿运动的方向近似垂直，∴易于形成动压油膜、效率高，η=90°，承载能力强。
3、锥蜗杆传动（图11-3）——蜗杆齿分布在节锥上的等导程螺旋。
蜗轮——如同曲线齿锥齿轮：特点：同时接触齿数多，重合度大，传动比范围大，侧隙可调。
但传动具有不对称性，正反传动时受力、承载与效率均不同。
较少。
二、蜗杆传动的特点1、 传动比大2、连续啮合，传动平稳，冲击载荷小，噪音低3、具有自锁性，即当P V ≤4、齿面滑动速度VS 大、磨损、发热，容易使润滑失效，η较低，易磨损、胶合。
机械设计基础第十一章蜗杆传动
1.蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2和传动比 i
较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效 率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通 常蜗杆头数取为1、2、4、6。
蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2= i z1 。 z2不宜太小（如z2＜26)，否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。
联合使用齿轮、蜗杆传动时，有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形势。前者结构紧凑，后者传动效率较高。
查表11.8，蜗轮材料的基本许用弯曲应力为
11.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护
计算应力循环次数N
（蜗轮转速 ）
计算寿命系数
计算许用应力：
11.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护
（2）确定蜗杆头数和蜗轮齿数
由表11.1，根据传动比i值取
（3）计算蜗轮转矩
取
（4）按齿面接触疲劳强度计算
取载荷系数
由式（11.10）得
11.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护
查表11.2，
按
选取
得m=8，q=10
查表11.5，得
由式（11.11）得
齿根的弯曲疲劳强度校核合格。
11.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护
（5）验算传动效率
蜗杆分度圆速度为
查表11.9得
与原估计
相近。
11.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护
（6）热平衡计算
取室温
取散热系数
符合要求。
（7）中心距a及各部分尺寸
机械设计课件第11章蜗杆传动
保养蜗杆传动的窍门和故障分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
日常保养
定期检查润滑情况、防止腐蚀和氧化等，
常见故障原因
2
可延长蜗杆传动的使用寿命。
包括蜗杆齿面磨损、蜗杆轴承故障、润
滑油污染等，需进行故障分析。
3
故障维修注意事项
需采用专业的维修工具和方法，保障维 修质量和安全。
总结：深入掌握蜗杆传动理论 与应用
润滑方式
正确选用适合的润滑方式和润滑 剂，可有效降低传动系统的摩擦 和磨损。
传动效率提升
可通过优化结构、降低摩擦损失 等方式来提高蜗杆传动的效率。
了解蜗杆传动的制造工艺和材料选择
加工工艺
常用工艺有机床加工、镗削 加工、铸造等。
材料选择
可选用合金钢、铸铁、黄铜 等材质，根据实际使用情况 选择。
质量控制
蜗杆传动是机械设计中一种非常重要的传动方式，在各类机械系统中应用广 泛。希望通过本课件的学习，能让大家对蜗杆传动的基本概念、计算与设计、 制造工艺与材料选择以及常见故障分析等方面有更深入的了解。
3 应用领域
广泛应用于涡轮增压机、 搅拌机等机械系统中。
掌握蜗杆传动的设计技巧
计算方法
需要考虑的参数有齿数、模数、压力角等，可使用 专业软件辅助计算。
优化设计
可通过增加蜗杆齿数、改变加工工艺等方式来提高 传动效率。
解决蜗杆传动的精度和效率问题
精度管理
需要保证蜗杆和蜗轮的加工精度 和配合质量，避免滑动和磨损。
探索机械设计世界：蜗杆 传动
蜗杆传动是一种广泛运用于机械系统中的传动方式。本课件第11章将深入讲 解其基本概念、优点和应用、计算和设计、故障分析等方面。一起来探索这 个奇妙的机械设计世界吧！
机械设计蜗杆传动复习
4、蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值 应越 高 。 5、蜗轮轮齿的失效形式有 齿面胶合 、 疲劳点蚀 、 磨损 、 齿根弯曲疲劳 ，但因蜗杆传 动在齿面间有较大的 相对滑动速度 ，所以更容易 产生 胶合 和 磨损 失效。
6、变位蜗杆传动仅改变 蜗轮 的尺寸，而 蜗杆 的 尺寸不变。
7、蜗杆传动中，一般情况下 蜗轮 的材料强度较弱， 所以主要进行 蜗轮轮齿的强度计算。
解题要点：
蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、 噪声低和在一定条件下能自锁等优点而获得广泛的 应用。但蜗杆传动在啮合平面间将产生很大的相对 滑动，具有摩擦发热大，效率低等缺点。
正是由于存在上述的缺点，故需要进行热平衡计 算。当热平衡计算不合要求时，可采取如下措施：
1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积； 2）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数； 3）若上述办法还不能满足散热要求，可在箱体油 池中设蛇形冷却管，或采用压力喷油循环润滑。
A、蜗杆断裂 B、蜗轮轮齿折断 C、磨粒磨损 D、胶合、疲劳点蚀
D。
10、用 D 计算蜗杆传动比是错误的。
A、i=ω1/ω2 B、i= z2/z1 C、i = n1/n2 D、i= d2/d1
11、在蜗杆传动中，作用在蜗杆上的三个啮合分 力，通常以 A 为最大。
A、圆周力Ft1 B、径向力Fr1 C、轴向力Fa1
一般情况下，蜗轮很少发生弯曲疲劳折断，因 此，对于闭式蜗杆传动，仅按蜗轮齿面接触疲劳 强度进行设计，而无需校核蜗轮轮齿的弯曲疲劳 强度。
6、蜗杆传动变位的特点
蜗杆传动的变位方法与齿轮传动变位相似，也 是在切削时利用刀具相对蜗轮毛坯的径向位移来 实现变位。但是在蜗杆传动中，由于蜗杆的齿廓 形状和尺寸要与加工蜗轮的滚刀形状和尺寸相同， 所以为了保持刀具尺寸不变，只能对蜗轮进行变 位。
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第十一章 蜗杆传动
1.蜗杆传动为何以中间平面的轴向模数和压力角为标准值？阿基米德蜗杆传动正确啮合的条件是什么？
解：在中间平面内，蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的啮合传动，故在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（如模数、压力角等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆度等）为基准，并沿用齿轮传动的计算关系，而中间平面对于蜗杆来说是其轴面，所以轴向模数和压力角为标准值。
蜗杆传动的正确啮合条件是：
m x1=m t2=m （标准模数）
αx1=αt2
γ（导程角）=β（蜗轮螺旋角）且同旋向
式中：
m x1、αx1——蜗杆的轴向模数，轴向压力角；
m t2、αt2——蜗轮的端面模数、端面压力角。
2.对于蜗杆传动，下面三式有无错误？为什么？
1）i =ω1/ω2=n 1/n 2=z 2/z 1=d 2/d 1；
2）a =(d 1+d 2)/2=m (z 1+z 2)/2；
3）F t2=2000T 2/d 2=2000T 1i /d 2；
解：（1）i =1ω/2ω=n 1/n 2=z 2/z 1≠d 2/d 1；因为蜗杆分度圆直径d 1=z 1m /tan γ，(P244 11-2式)而不是d 1=z 1m 。
（2）同理：a =(d 1+d 2)/2≠m (z 1+z 2)/2；
（3）F t2=2000T 2/d 2≠2000T 1i /d 2；因为蜗杆传动效率较低，在计算中，不能忽略不计，T 2=i ηT 1。
3.什么叫蜗杆直径系数？它与哪些因素有关？为什么要规定蜗杆分度圆直径为标准值？ 解：蜗杆分度圆直径d 1=z 1m /tan γ，令z 1/tan γ=q 则d 1=mq 。
q =d 1/m 称为蜗杆直径系数。
q 与蜗杆头数z 1及导程角γ有关。
在蜗杆传动中，为保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀来加工与其配对的蜗轮。
这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一种对应的蜗轮滚刀，而d 1=z 1m /tan γ，即同一模数下，当γ、z 1不同时，就有不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多蜗轮滚刀，这是很不经济的，为使刀具数量减少，同时便于滚刀的标准化，则规定每一标准模数相应只有1~4个蜗杆分度圆直径。
4.蜗杆传动有哪些失效形式？它对材料选择有何影响？蜗杆、蜗轮的材料如何选择？
解：与齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、磨损、胶合和轮齿折断等，但由于蜗杆传动工作齿面间相对滑动速度较大，当润滑不良时，温升过高，胶合和磨损更容易发生。
对材料的选择，要求有一定的强度且具有良好的减摩性、耐磨性及抗胶合性，且易跑合。
蜗杆一般用碳钢或合金钢制成。
蜗轮材料为锡青铜、无锡青铜及铸铁等。
（扩展）【一般用途的蜗杆，用40、45、50钢进行调质处理，其硬度为220~300HBS ；重要用途（高速重载）的蜗杆，可用20Cr 、20CrMnTi 等进行渗碳淬火，使表面淬硬至58~63HRC ，或用40、45、40Cr 等表面淬火到40~55HRC 。
】
【蜗轮材料可按滑动速度v s 选用。
当v s >6m/s 时选用铸造锡青铜，ZCuSn10P1、ZCuSn10Zn2、ZCuSn5Pb5Zn5；当v s <6m/s 时选用无锡青铜如ZCuAl9Fe4Ni4、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2、ZCuAl19Fe3、ZCuZn38Mn2Pb2等；一般低速v s ≤2m/s ，对效率要求不高时，可采用铸铁HT150、HT200等。
】
5.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？如热平衡不能满足要求时，应采用什么措施？ 解：对于连续工作的闭式蜗杆传动进行热平衡计算其目的是为了限制温升、防止胶合。
蜗杆传动由于效率低，工作时发热量大，在闭式传动中，如果散热不良温升过高，会使润滑油粘度降低，减小润滑作用，导致齿面磨损加剧，以至引起齿面胶合，为使油温保持在允许范围内，对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算，如热平衡不能满足时可采用以下措施：①增大散热面积A ：加散热片，合理设计箱体结构。
②增大散热系数K s ：在蜗杆轴端加风扇以加速空气的流通；在箱体内装循环冷却管道，采用压力喷油循环润滑。
6.如10-13图所示，手动铰车采用蜗杆传动。
已知手柄半径R=200mm ，卷筒直径D=200mm ，蜗杆传动参数m=5mm ，d1=50mm ，z1=1，z2=50，当量摩擦系数fv=0.14，手柄上作用力为200N 。
求：1）重物提升时，（n1转向如图）确定蜗杆及蜗轮的旋向？
2）能提升的最大重量Q 是多少？
3）提升后松手，重物能否自行下降？
解：
（1）蜗杆与蜗轮的旋向均为右旋
（2）作用于蜗杆上的转矩T 1为
T 1=200R =200×200=40000N·mm
蜗杆效率η（忽略轴承，搅油的效率）
41.0)
97.771.5tan(1.0)tan(tan =︒+︒=+=v ργγη 式中：tan γ=z 1m /d 1=1×5/50=0.1，则γ=5.71°
由f v =0.14得V ϕ=7°58’
作用于蜗轮上的转矩T 2
T 2=i ηT 1=(z 2/z 1)ηT 1=50⨯0.41⨯40=821.69N·m
22T Q D =，故9.82162001069.8212232⨯⨯==D T Q N
（3）因为γ=5.71°，V ϕ=7.97°，γ<ρv ，满足自锁条件，所以重物不会自行下降。