第八节蜗杆传动详解
8蜗杆传动解析
d1—蜗杆分度圆直径；
（2）2——轴承效率
n1—蜗杆的转速。
3——搅油效率
估算总效率
一般取2 .3=0.95～0.96 z1=2, z1=4 z1=6 26
z1=1, =0.7
=0.8 =0.9 =0.95
8-5蜗杆传动承载能力计算
２、闭式蜗杆热平衡计算 发热功率： Φ 1 =1000 P (1 ) 散热功率： Φ 2 = α d S ( t1 t 0 ) 热平衡条件： Φ 2 = Φ 1
7
8-1概述
( 3 )渐开线蜗杆（ ZI ）
加工：两把梯形直刃刀加工，切削刃面与蜗杆基圆柱相切 齿形：轴端面：渐开线， 轴剖面：凸齿廓 基圆柱切面:直齿廓 特点：可滚切、磨削，制造精度高
8
8-1概述
( 4 )锥面包络圆柱蜗杆 （ ZK ）
加工：直刃铣刀或砂轮在蜗杆螺旋线齿间法面内 齿形：蜗杆：轴端面：近似阿基米德螺线 轴剖面：凹齿廓 齿法面：凸齿廓 特点：不能车，可铣、可磨获得高精度，应用广泛
通常蜗杆头数取为1、2、4、6。
选取原则： (1) i大，取z1小，（避免z2过大，蜗轮尺寸大） (2) 传递功率大，选大z1(避免发热、功率损失) (3) z1=1、2、4、6
(4) z2=27~80（d2、m、z2 的关系）
15
8-2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
一、主要参数与选择
4、主要尺寸
1000 P (1 ) 平衡油温： t1 = t 0 αdS
P——蜗杆传动的功率
oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C
αd——箱体表面散热系数（8.15～17.45 W/m2 º C） S——有效散热面积（箱内高温油可溅到、箱外可散热） t1——油的工作温度 t0——周围空气温度
蜗杆传动原理
蜗杆传动原理
蜗杆传动是一种常见的传动方式，它利用蜗杆和蜗轮的啮合传递动力，广泛应用于机械设备中。
蜗杆传动具有结构简单、传动比稳定、噪音小、承载能力大等优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
下面我们将详细介绍蜗杆传动的原理和工作过程。
蜗杆传动的基本原理是利用蜗杆和蜗轮的啮合来传递动力。
蜗杆是一种螺旋形的圆柱体，蜗轮则是一种与蜗杆啮合的圆盘状零件。
当蜗杆旋转时，蜗轮会随之旋转，从而实现动力传递。
蜗杆传动的传动比通常较大，可达到10:1甚至更高，因此适用于需要大传动比的场合。
蜗杆传动的工作原理非常简单，当蜗杆旋转时，由于蜗杆的螺旋形状，蜗轮会被迫转动。
蜗轮的转动带动输出轴进行工作，从而实现了动力传递。
由于蜗杆和蜗轮的啮合方式，蜗杆传动的传动比相对稳定，不易受外界因素的影响，因此在需要稳定传动比的场合得到了广泛应用。
蜗杆传动还具有承载能力大、噪音小等优点。
由于蜗杆和蜗轮的啮合方式，蜗杆传动能够承受较大的径向和轴向载荷，因此适用于承载要求较高的场合。
同时，蜗杆传动的工作过程中摩擦力较大，因此噪音较小，能够满足对噪音要求较高的场合的需求。
总的来说，蜗杆传动是一种结构简单、传动比稳定、承载能力大、噪音小的传动方式，广泛应用于机械设备中。
它的工作原理简单清晰，通过蜗杆和蜗轮的啮合来传递动力，适用于需要大传动比、稳定传动比、承载能力大、噪音小的场合。
希望本文能够对蜗杆传动的原理有所了解，对相关领域的工作者有所帮助。
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。
机械基础之蜗杆传动
机械基础之蜗杆传动1. 概述蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，用于将大扭矩通过蜗杆传递给小扭矩的蜗轮。
它是一种精密传动装置，因其传递扭矩平稳可靠而被广泛应用于各种工业机械设备中。
2. 结构蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。
蜗杆是一种带有螺旋齿的圆柱形轴，其外形类似于蜗牛的螺旋壳。
蜗轮是一种带有封闭螺旋槽的圆盘，其形状与蜗杆的齿相匹配。
蜗轮的齿数通常为1，而蜗杆的螺旋齿数通常为多个。
3. 工作原理当蜗杆转动时，其螺旋齿会将蜗轮推动转动。
由于蜗杆的斜面设计，每转动一圈，蜗轮只转动一颗齿。
这种结构使得蜗杆传动具有很大的减速比，通常可以达到20:1以上。
同时，由于蜗杆和蜗轮的齿轮接触表面较大，使得传动效率较低。
4. 优点和应用蜗杆传动具有以下优点： - 减速比大：通常可以达到20:1以上的减速比。
- 扭矩传递平稳：由于每转动一圈蜗杆，蜗轮只转动一颗齿，使得扭矩传递非常平稳可靠。
- 自锁性：由于摩擦力的存在，在没有外力作用下，蜗杆传动可以固定位置，不会自动转动。
蜗杆传动广泛应用于各种工业机械设备中，如： - 起重机械：使用蜗杆传动可以实现对重物的精确起重与放下。
- 工业机械：这种传动方式可以用于带有大扭矩输出要求的设备，如搅拌机、制动器等。
- 游乐设备：蜗杆传动可以用于旋转设备的减速与传动。
5. 注意事项在使用蜗杆传动时，需要注意以下几点： - 润滑：蜗杆传动的润滑非常重要，可以使用润滑油或润滑脂对齿轮进行润滑，以确保传动效率和寿命。
- 定期维护：定期检查蜗杆传动的磨损情况，并及时更换磨损严重的零部件，以延长传动的使用寿命。
- 负载限制：应根据蜗杆传动的设计参数和工作环境确定其负载限制，以防止传动失效或损坏。
6. 总结蜗杆传动是一种重要的机械传动方式，通过蜗杆和蜗轮的组合，可以实现大扭矩到小扭矩的平稳传递。
其优点包括减速比大、扭矩传递平稳和自锁性，广泛应用于工业机械设备中。
在使用蜗杆传动时，需要注意润滑、定期维护和负载限制等细节，以保证传动的正常运行和寿命。
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。
蜗杆传动介绍
蜗杆传动特点：
2．传动平稳、无噪声。因蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续 的，同时啮合的齿对较多。
3．当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，可 以实现自锁。 4．传动效率比较低。当z1＝1时，效率h=0.7～0.75； z1=2时，h=0.75～0.82；z1＝3～4时，h=0.82～ 0.92。具有自锁时，h=0.4～0.45。 5．因啮合处有较大的滑动速度，会产生较严重的摩擦 磨损，引起发热，使润滑情况恶化，所以蜗轮一般常 用青铜等贵重金属制造。
效率低，传递功率不宜过大，中高速需用价贵的青铜， 制造精度要求高，刀具费用高
表3-26 几种机械传动的基本特性
基本特性
闭式 h 开式 0.90～0.96 ≤25～30 <10000 ≤1000 ≤75 ≤15 2～4 小 短 良 大 100 0.93～0.96 ≤20 (40) <5000 ≤4000 ≤100 齿形链15 滚子链10 ≤5～8 大 中等 差 大 140 0.94～0.96 ≤15～25(斜齿) (200) <10000 ≤50000 ≤3000 ≤10 3～5 大 长 差 小 165
式中 d1--螺杆分度圆直径，mm。 蜗杆导程角与传动效率有关， 导程角大，效率高；导程角小， 可能导致自锁。蜗轮的螺旋角b 与蜗杆的导程角g应数值相等、 旋向相同（图3－55）。
3．螺杆分度圆直径 d1与螺杆直径系数 q 由于切制蜗轮的滚刀必须与蜗杆的形状相 当，为此，对于相同模数的蜗杆，每一种分 度圆直径都必须用一把切制蜗轮的滚刀，这 样，刀具的数量可能太多。为了减少刀具品 种并便于标准化，对于每一个模数其蜗杆分 度圆直径d1只规定少数，见表3－21。螺杆 直径系数用q表示，即q=d1/m。
2．螺杆导程角 g和蜗轮螺旋角 b
陕西科技大学 过程装备与控制工程 课件 1机械设计(王宁侠)第8章
第8章 蜗杆传动
第8章 蜗杆传动
第8章 蜗杆传动
第8章 蜗杆传动 2. 蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 在蜗杆传动中，为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常 用与蜗杆基本尺寸相同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。对 于同一模数，可以有很多不同尺寸的蜗杆，因而对每一模数就
tg
z1 p x 1
π d1
z1 m z1 q d1
(8-5)
蜗杆导程角的大小将影响传动效率的高低。导程角大，传 动效率高，但蜗杆加工困难；导程角小，传动效率低，但当
γ＜φv(齿面当量摩擦角)时，蜗杆传动具有自锁性。
第8章 蜗杆传动
图 8-9 蜗杆导程
第8章 蜗杆传动 5. 蜗杆传动的标准中心距a 蜗杆传动的标准中心距为
第8章 蜗杆传动
1. 凑配中心距
这种方法在变位前后，蜗轮的齿数保持不变( z 1 z 2 )，
仅改变传动的中心距。设变位前中心距为a，变 位后中心距为a′，由表8-3知a′=a+mx2，可得变位系数
x2
a -a m
(8-7)
蜗轮变位系数常取-0.5≤x2≤0.5。为了提高传动的承载能力，
在任何截面上的齿廓均为曲线齿形。这种蜗杆便于磨削，精度
较高。
第8章 蜗杆传动
图 8-6 锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)
第8章 蜗杆传动 2) 圆弧圆柱蜗杆传动(ZC蜗杆) 图8-7所示的圆弧圆柱蜗杆传动(ZC蜗杆)和普通圆柱蜗杆 传动相似，只是齿廓形状有所区别。这种蜗杆的螺旋面是用刃 边为凸圆弧形的刀具切制的，而蜗轮是用范成法制造的。在通 过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面内，圆弧圆柱蜗杆传动是
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
机械设计第八章蜗杆传动讲解
用循环油
精品资料
精品资料
§8-5 蜗杆传动的材料(cáiliào)和结构
一、材料(cáiliào)
1、要求
有足够的强度 良好的减摩耐磨性 良好的抗胶合能力
所以：常用青铜作蜗轮的齿圈，与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。
2、蜗杆材料
常为碳钢或合金钢
பைடு நூலகம்高速重载—— 采用20Cr、20CrMnTi（渗碳处理至56~62HRC）
查图
Yβ=1-
γ 140
°
∵ 蜗轮轮齿弯曲强度所限定的承载能力，大都超过了齿面点蚀和热平衡
计算时所限定的承载能力。
∴ 只在少数情况下——如强烈冲击、蜗轮为脆性材料或开式传动时，才
计算蜗轮轮齿的弯曲疲劳强度。
蜗轮轮齿的弯曲(wānqū)疲劳强度高于斜 齿轮的弯曲(wānqū)疲劳强度。
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造价高（蜗轮常用青铜制）
精品资料
缺点
二、分类(fēn lèi)
应用最广，但易车难磨，不易得到较高精度。
阿基米德(ā jī mǐ dé)蜗杆（ZA蜗杆）与车梯形螺纹类似
圆柱蜗杆传动
渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）
便于磨削、精度较高，
应用日渐广泛。
锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）
圆弧面（环面）蜗杆传动
精品资料
下列各蜗杆传动均以蜗杆为主动件，请标出蜗轮（或蜗杆）的转向， 蜗轮轮齿(lún chǐ)的旋向及蜗杆、蜗轮受力方向。
精品资料
四、齿面接触(jiēchù)疲劳强度计算
与斜齿轮(chǐlún) 相似
σH= ZE·Zρ ·
KT2 a3
≤[σH]
1
ZE——称弹性影响系数（Mpa 2）,青铜或铸铁蜗轮配钢制蜗杆时，ZE=160 Zρ——接触系数 查 图 a——中心距（mm）
蜗杆传动原理详解，机械人不可不知
蜗杆传动原理详解，机械⼈不可不知 蜗杆传动： 蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动⼒的⼀种传动，两轴线间的夹⾓可为任意值，常⽤的为90°。
蜗杆传动⽤于在交错轴间传递运动和动⼒。
先来⼀段精彩视频介绍，让您秒懂机械蜗杆传动原理。
2分7秒视频建议WiFi学习哦 1.简介 蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，⼀般蜗杆为主动件。
蜗杆和螺纹⼀样有右旋和左旋之分蜗杆传动，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。
蜗杆上只有⼀条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转⼀周，涡轮转过⼀齿，若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转⼀周，涡轮转过两齿。
2.特点 (1)传动⽐⼤，结构紧凑。
蜗杆头数⽤Z1表⽰（⼀般Z1=1~4），蜗轮齿数⽤Z2表⽰。
从传动⽐公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转⼀转，因⽽可得到很⼤传动⽐，⼀般在动⼒传动中，取传动⽐I=10-80；在分度机构中，I可达1000。
这样⼤的传动⽐如⽤齿轮传动，则需要采取多级传动才⾏，所以蜗杆传动结构紧凑，体积⼩、重量轻。
(2)传动平稳，⽆噪⾳。
因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进⼊和退出啮合的过程，因此⼯作平稳，冲击、震动、噪⾳都⽐较⼩。
(3)具有⾃锁性。
蜗杆的螺旋升⾓很⼩时，蜗杆只能带动蜗轮传动，⽽蜗轮不能带动蜗杆转动。
(4)蜗杆传动效率低，⼀般认为蜗杆传动效率⽐齿轮传动低。
尤其是具有⾃锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，⼀般效率只有0.7～0.9。
(5)发热量⼤，齿⾯容易磨损，成本⾼。
3.圆柱蜗杆 圆柱蜗杆传动是蜗杆分度曲⾯为圆柱⾯的蜗杆传动。
蜗杆传动其中常⽤的有阿基⽶德圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。
①阿基⽶德蜗杆的端⾯齿廓为阿基⽶德螺旋线，其轴⾯齿廓为直线。
阿基⽶德蜗杆可以在车床上⽤梯形车⼑加⼯，所以制造简单，但难以磨削，故精度不⾼。
在阿基⽶德圆柱蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮齿⾯的接触线与相对滑动速度之间的夹⾓很⼩，不易形成润滑油膜，故承载能⼒较低。
8.蜗杆传动
导程角tan z1m 2 4 0.2
d1 40
∴ arctan0.2 11.31
d2 mz2 4 39 156
中心距a d1 d2 40 156 98mm
2
2
机械设计基础
§8-3 蜗杆传动的失效形式、 设计准则和材料选择
一、失效形式及设计准则 主要失效形式：齿面胶合、点蚀、过度磨损 计算准则： 开式传动中：主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，要按齿 根弯曲疲劳强度进行设计。 闭式传动中：主要失效形式是齿面胶合或点蚀面。要按齿面 接触疲劳强度进行设计，再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。
机械设计基础
机械设计基础
应用： 常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大（50kW以下）
或间歇工作的场合。此外，由于当γ1较小时传动具有自锁性，
故常用在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。它还广泛应 用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中适用于 中、小功率的地方。
机械设计基础
§8-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
本章重点： 1.熟悉蜗杆传动的特点 2.掌握蜗杆、蜗轮的主要参数 3.掌握蜗杆传动的主要失效形式及设计计算准则 4.了解蜗杆传动的设计计算 5.了解蜗杆传动的热平衡计算以及改善其散热能力的措施 和方法
机械设计基础
§8-1 概述
一、蜗杆传动的特点、应用
机械设计基础
蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。 蜗杆：形似螺杆，但具有齿轮的参数。其分度圆直径较 小，螺旋角较大。分左旋和右旋，齿数有：1（单头）、2、 3、4（多头）。 蜗轮：其分度圆直径较大，齿数较多，齿形呈环面，沿 齿宽方向包住蜗杆，使其啮合时为线接触。有左、右旋之 分。 蜗杆蜗轮传动的特征： 其一，它是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，交错角为∑
8、蜗杆传动
第8讲蜗杆传动学习目标及考纲要求1．了解蜗杆传动的组成与应用特点。
2．掌握蜗杆传动的传动比与几何尺寸计算。
3．掌握蜗杆传动的旋转方向与受力方向的判定方法，熟悉其正确啮合条件。
知识梳理一、蜗杆传动的组成及类型1．蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮、机架等构件组成，是利用蜗杆副传递运动和动力的一种机械传动装置.2．蜗杆与蜗轮的轴线在空间互相垂直交错成90°。
3．在蜗杆传动中,蜗杆通常为主动件。
4．蜗杆传动的类型蜗杆的类型很多,根据外形不同，有圆柱蜗杆、环面蜗杆、锥蜗杆等。
根据齿形不同，普通圆柱蜗杆有阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆等。
其中阿基米德蜗杆应有最广泛。
(见表1—8—1）主平面内，蜗杆传动相当于齿条传动。
主平面内，蜗杆齿形是直线，相当于齿条；蜗轮齿形是渐开线，相当于齿轮.二、蜗杆传动的特点(见表1-8—2）四、蜗杆传动的基本参数(见表1—8—4）表1-8—4五、蜗杆传动的几何尺寸计算（见表1-8-5）mq2mzh d 211+=(2*)a a d m q hh d 222+=2(2*)a d m z h h d 211-=(2*2*)a d m qh c f h d d 222-=2(2*2a dm z h c=2cos mzcosp m απcos cos p m απcos mf a h h +=(2**)a h m h cf a h h +=(2**)a h m h c*a mh *a mh (**)a m h c(**)a m h c*c m*c m2)2m z +齿顶高系数1，顶隙系数*0.2c六、蜗杆传动的正确啮合条件蜗杆传动在中间平面内的正确啮合条件如下：1。
蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，即12x t m m m 。
2。
蜗杆的轴向齿形角等于蜗轮的端面齿形角,即1220x t 20°.3. 蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角，且旋向相同，即。
γ1=β七、齿轮传动的受力分析（见表1—8—6)表1—8—6八、蜗杆传动的失效1. 蜗杆传动的失效总发生在蜗轮上。
机械设计基础-蜗杆传动解析PPT教学课件
8
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总目录 本章
蜗杆传动的设计计算都是以中间平面内的参数和几何关系 为标准。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿 轮与齿条的啮合。根据正确啮合条件，蜗杆的轴向模数等于 蜗轮的端面模数；蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角。 规定中间平面上的模数和压力角为标准值，则:
阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件
2020/10/16
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二、蜗杆传动的受力分析
力的大小 ：
圆周力
Ft1
2T1 d1
Fa2
轴向力
Ft2
2T2 d2
Fa1
径向力
2020/1F 0/1r61 F r2F t2 tg
总目录 本章
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总目录 本章
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
总目录 本章
第８章 蜗杆传动
§８－１ 蜗杆传动的类型和特点 §８－２ 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 §８－３ 蜗杆传动的强度计算 §８－４ 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 §８－５ 蜗杆传动的材料和结构 §８－６ 普通圆柱蜗杆传动的精度等级选择及
其安装维护
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一头 两个头 三个头
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总目录 的传动比仅与蜗杆的头数和蜗轮的齿数 有关，而不等于分度圆直径之比。
蜗轮齿数：
为避免蜗轮发生根切z2应不少于26个齿，但若z2过 大，蜗轮直径增加，相应蜗杆越长，刚度越小。蜗轮齿
数z2 常在28~80 范围内选取。
08第八章蜗杆传动
蜗轮齿数z2 ：z 2 2 ， 72 常 z 8 2 78 取 0
保证一定的重合度，传动平稳；
保证抗弯强度、蜗杆的刚度。
4.导程角：
px
tg pz z1px z1m z1mz1
pZ
d1 d1 d1 d1 q
中间平面齿廓为直线
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2）、 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
效率高；传递功率较大
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端面齿廓为渐开线
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3）、 法向直廓蜗杆（ZN蜗杆 ）
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第八章 蜗杆传动
§8－ 2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸
在中间平面，普通圆柱蜗杆
传动相当于齿轮和齿条的啮合，
材料选择
材料的要求： 足够的强度、磨合和耐磨性
蜗杆 20Cr渗碳淬火 蜗轮 ZCuSn10Pb1
VS3 重要传动 耐磨性好、抗胶合
40Cr、45淬火 45调质
ZCuAl10Fe3 HT150
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§8－4 蜗杆传动的失效形式及常用材料 二、材料的基本要求
• 足够的强度、减摩、耐磨和抗胶合性 A）蜗杆： • 20Cr渗碳淬火 ； 40Cr、35CrMo淬火 ； 45调
质
B）蜗轮 ：ZCuSn10P1
HT150
•
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VS3 重要传动
ZCuAl10Fe3
VS 4 m/s 25
低；
合和退出，故冲击小、噪声
3.可自锁：升角小于当量摩擦角时；
4.传动效率低：滑动速度大，摩擦与磨损
机械设计蜗杆传动
机械设计蜗杆传动蜗杆传动是一种常用于机械设计中的传动方式，主要是通过蜗杆和蜗轮的相互作用来实现转动的传递。
相较于其他传动方式，蜗杆传动具有传递大扭矩、传动平稳、结构简单等优点，被广泛应用于工程中。
蜗杆传动的基本原理是蜗杆通过蜗轮的直动螺旋轴向推入来产生运动，由于蜗杆的斜度较小，因此受力与传动效率较高。
通常情况下，蜗杆是由高耐磨材料制成，如钢、镍硬铁等。
蜗轮则是由高强度材料制成，如铸铁、淬火钢等。
蜗轮的形状一般为圆柱形，外部有直纹螺旋齿。
在运动过程中，蜗轮齿与蜗杆螺纹齿相互咬合，使蜗轮绕蜗杆转动，并将转动运动传递给其他零部件。
蜗杆传动的优点之一是传递大扭矩。
由于蜗杆的斜度小，因此在相同的尺寸下，可以传递较大的扭矩。
这使得蜗杆传动在一些需要承受大扭矩的设备中得到广泛应用，如起重机械、矿山机械等。
蜗杆传动的另一个优点是传动平稳。
由于蜗轮齿与蜗杆螺纹齿咬合面积大，传动过程中噪音小、振动小，能保证整个机械系统的稳定运行。
这使得蜗杆传动在一些要求稳定性的设备中得到广泛应用，如精密机械、仪器设备等。
蜗杆传动的结构相对简单，易于制造和安装。
传动比可以通过改变蜗杆的斜度来调整，使其适用于不同的工作条件。
此外，蜗杆传动具有自锁功能，可以保持装置的位置不变。
然而，蜗杆传动也存在一些不足之处。
首先，由于蜗轮齿与蜗杆螺纹齿的接触线速度高、接触点压力大，因此在高负荷情况下容易受到磨损和热量的影响。
同时，蜗杆传动的效率较低，一般在30%到90%之间，这意味着有一部分能量在传动过程中会消耗掉。
为了提高蜗杆传动的效率和使用寿命，可以采用以下方法：选择合适的蜗杆和蜗轮材料，如使用高硬度、高韧性的材料制造；改进蜗轮齿形，如使用渐开线螺线齿形代替直纹螺旋齿形；润滑蜗杆传动，如采用有润滑剂的润滑方式；进行散热和冷却，如增加散热片、采用冷却设备等。
总之，蜗杆传动是一种常用的机械传动方式，具有传递大扭矩、传动平稳、结构简单等优点。
在机械设计中，应根据实际工作条件和需求选择合适的蜗杆传动方案，并采取相应的措施提高传动效率和使用寿命。
第8章、蜗杆传动
d．锥面包络圆柱蜗杆(ZK)
是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能 在车床上加工，只能在铣削或磨削， 加工时工件作螺旋运动，刀具作旋 转运动。
（2）圆弧圆柱蜗杆传动(ZC)
中间平面中
蜗杆齿廓：凹圆弧 蜗轮齿廓：凸圆弧
2．环面蜗杆传动
中间平面中： 蜗杆、蜗轮为直线齿廓
2、环面蜗杆传动
环面蜗杆传动特点： 1）传动效率高，一般可达85~90%； 2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2~4倍； 3）要求制造和安装精度高。
5.00 0.022 1˚16’ 0.029 1˚40’ 0.035 2˚
8.00 0.018 1˚02’ 0.026 1˚29’ 0.03 1˚43’
10.0 0.016 0˚55’ 0.024 1˚22’
为什么随Vs增加, φv下降?
15.0
0.014 0˚48’ 0.020 1˚09’
问题 （Vs增加，油带入多）
1 2
mz1
z2
7．变位系数 x
变位目的 配凑中心距 配凑传动比 提高传动能力或效率
变位特点 蜗杆尺寸不变，只对蜗轮变位 原因 避免滚刀尺寸变化
变位后蜗轮的分度圆与节圆仍旧重合 d2=d’2=m*z2或d2=d’2 =m*z’2， 但蜗杆在中间平面上的节线有所改变，不 再与分度线重合d’1=m*（q+2x2） （及当x2≠0时d1≠d’1）。
2·力的方向 注意
Ft 同直齿轮
Fr
Fa
主动轮Fa1 从动轮Fa2
左右手法则
Fa 2 Ft1
①判断轴向力时：左右手法则只适用于主动件。 ②判断蜗轮转向时，先判断蜗杆的轴向力Fa1，然后确 定蜗轮的圆周力Ft2， Fa1=－ Ft2，蜗轮转向与Ft2方向 相同。
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第八节蜗杆传
动（共39 题）1.与齿轮传动相比较，蜗杆传动
的最大特点是
A.齿面相对滑动速度较高
B.承载力较大
C.转速较高
D.对中心距偏差要求不太严格
A
，效率
2.一般来说，蜗杆头数少则其导程角（也称螺旋升
角）
A.较大/较高
B.较小/较高
C.较大/较低
D.较小/较低
D
，效率
3．蜗杆头数多则其导程角
A.较小/较高
B.较小/较低
C.较大/较高
D.较大/较低
C
头蜗杆。
4.起重机构中的蜗杆传动，若要求具有自锁性，应选用
A.单
B.双
C•三
D.四
A
5.蜗轮蜗杆传动中，若蜗轮主动而蜗杆从动，通常会造成
A.效率降低
B.振动和噪声
C.机构自锁
D.机构损坏
C
6.若要求起重装置结构简单，紧凑，电动机停止后重物不会自动下降，则宜采用________ 。
A.齿轮传动
B.蜗杆传动
C•摩擦轮传动
D.链传动
B
7．普通蜗杆传动的效率 ，所传递的功率
A. 较低/ 一般不大
B. 高/较大
C. 低/较大
D. 高/ 一般不大 A 8.除了模数和压力角均相同以外，分度圆直径也应满足一定条件才能彼此啮合 的是 ________ 。
A . B . C . D . C 两个直齿圆柱齿轮 两个直齿圆锥齿轮 蜗轮和蜗杆 直齿圆柱齿轮
和直齿条 9． A ． B ．
C ．
D ． D 下面的角度值不等于 20°的是 齿轮标准压力角
齿条标准压力角
蜗杆轴面压力角 蜗杆导程角 10.下列传动方式中，工作最平稳的是
A .
B .
C .
D . B 链 蜗杆 直齿圆柱齿轮 斜齿圆柱齿轮 11． 蜗轮蜗杆传动中，通
常 A ． B ． C
． D ． C 蜗轮/ 交错成90° 蜗轮/ 平行
蜗杆/ 交错成90° 蜗杆/ 平行
12.蜗杆传动中，通常
蜗杆/交错成90° 蜗杆/相交成
90° 蜗轮/交错成
90° 蜗轮/相交成90° A ． B ． C
．
D
．
A
传动。
为主动件，蜗杆和蜗轮 的轴线在空间 为主动件，蜗轮和蜗杆的轴线在空间
形螺杆，称为蜗杆。
13.常用的蜗杆形如一
A.梯形/渐开线
B.渐开线/渐开线
C渐开线/阿基米德
D.梯形/阿基米德
D
蜗杆，其轴向截面呈齿条形。
14.应用最广的一种蜗杆是
A.阿基米德/直边
B.阿基米德/曲边
C渐开线/直边
D.渐开线/曲边
A
，旋向15 .蜗轮形如斜齿轮，其螺旋角P与蜗杆导程角入的大小
________ 。
A.相等/目同
B•相等/相反
C不相等/相反
D.不相等/相同
A
之分，之分。
16．类似螺纹一样，蜗杆有__
A.粗牙、细牙/左旋、右旋
B.单头、多头/粗牙、细牙
C.梯形、三角形/左旋、右旋
D.单头、多头/左旋、右旋
D
17.一般蜗轮的轮齿在主平面（也称中间平面）内为
齿形，沿齿宽方向呈________ 形。
A.渐开线/弧
B.直线/直线
C直线/圆弧
D.渐开线/直线
A
18.下列传动装置中，效率最低的是
A.蜗轮蜗杆传动
B.带传动
C链传动
D.齿轮传动
A
19．下列传动中，能够实现自锁的是
A. 带传动
B. 齿轮传动
C 链传动
D.蜗轮蜗杆传动
D 20.对于自锁蜗杆传动，其效率n <
A. 0.7
B. 0.6
C. 0.5
D. 0.4
C
21. 在中间平面内，蜗杆的形状呈 A. 直边齿条形/斜齿轮齿形
B. 直边齿条形/渐开线齿形
C 梯形螺杆牙形/斜齿轮齿形
D 梯形螺杆牙形/渐开线齿形
B
22. ____________________________ 选择以下确切的表述 。
A. 在中间平面之内，蜗杆视为直线齿廓的齿条，而蜗轮为渐开线齿轮
B. 在中间平面之外与其平行的平面内，蜗杆仍是直线齿廓的齿条，而蜗轮不是 渐开线齿轮
C •在中间平面之内蜗杆具有端面参数；而蜗轮具有法面参数
D.在中间平面之内蜗轮具有法面参数；而蜗杆具有轴面参数 A
23. 下列说法中不正确的是 ______ 。
A. 具有相同模数和压力角的一对直齿圆柱齿轮可以互相啮合
B. 具有相同模数和压力角的直齿圆柱齿轮和直齿条可以互相啮合
C •具有相同模数和压力角的蜗杆和蜗轮可以互相啮合
D 具有相同法面模数和压力角，且螺旋角大小相等旋向相反的一对斜齿圆柱齿 轮可以互相啮合
C
24. 一般来说，蜗杆头数少则传动比 A. 较大/较低
B. 较大/较高
C. 较小/较低
D. 较小/较高
A
，蜗轮为
，效率
25．相比较而言， 渐开线圆柱齿轮传动的中心距偏差要求 动的中心距偏差要求 _________________ 。
A. 比较严格/不太严格
B. 不太严格/比较严格
C. 比较严格/比较严格
D. 不太严格/不太严格
B
26. 对中心距要求严格的是 A. 蜗杆传动
B. 带传动
C 链传动
D.齿轮传动
A
27. ____________________________________________________________设d l 、d 2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径，Z 1为蜗杆的头数，Z 2为蜗轮的齿数, q 为蜗杆的直径系数，m s 为模数，贝U 蜗杆传动的传动比i = ___________________ 。
A. d 2/d 1
B. z 2/ q
C. m s / q
D. z 2/ z 1
D
28.设d l 、d 2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径，Z 1为蜗杆的头数，Z 2为蜗轮的齿数, q 为蜗杆的直径系数，m s 为模数，则下列公式中正确的是 __________ 。
A. q = d 1/ m s
B. d i = m s z i
C. d 2= m s q
D. d 2= qz 2
A
29. _________________________ 若Z 1、Z 2分别为蜗杆头数和蜗轮齿数，d l 、d 2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径, 则蜗杆传动的传动比 i = 。
A. z 1/ z 2
B. z 2/ z 1
C. d 2/d 1
D. d 1/d 2
B
30. 蜗杆传动的传动中心距应表为
A. a =m （z 1+z 2）/2
B. a =m （z 1+q ）/2
，蜗轮蜗杆传 传动。
C.a=m（z1+q）
D．a=m（z2+q）/2
D
31.下列传动装置中，单级传动比最大的是
A.摩擦轮传动
B.链传动
C.齿轮传动
D.蜗轮蜗杆传动
D
32．为提高蜗杆传动的抗胶合能力，可________ 。
A.降低蜗杆齿面硬度
B.降低蜗杆齿面硬度和粗糙度，并使用抗胶合润滑剂
C降低蜗杆齿面硬度和粗糙度，并使蜗轮齿面采用青铜制造
D.提高蜗杆齿面硬度、降低粗糙度，蜗轮齿面采用青铜制造以及使用抗胶合润滑剂D 33.在开式蜗杆传动中，蜗轮的主要失效形式是
A.胶合
B.点蚀
C•断齿
D.磨损
D
34.在闭式蜗杆传动中，蜗轮失效的主要形式是
A.磨损与断齿
B.磨损与点蚀
C.胶合与点蚀
D.断齿与点蚀
C
35. ____________________________ 选择以下确切的表述。
A.蜗杆传动中，啮合齿面有很大的滑动速度，是导致齿面胶合的主要原因
B.在闭式蜗杆传动中蜗轮的失效形式主要为齿面磨损
C•蜗杆传动中，失效主要表现在蜗杆上
D.齿轮传动的失效形式比蜗杆传动要严重得多
A
36.由于蜗杆和蜗轮齿面间的相对滑动速度很大，故容易发生的失效形式为
________ 。
A.齿面胶合
B.齿面点蚀
C•断齿
D.齿面塑性变形
A
37. ______________ 为了减少蜗轮蜗杆齿面间的摩擦，提高传动效率，延长使用寿命，蜗轮的材料通常为_______________________ ，蜗杆的材料通常为。
A.铸铁/淬火钢
B.铸铁/铸钢
C.青铜/淬火钢
D.铸钢/淬火钢
C
38.下列传动方式中，特别要求注意散热问题的是
A.蜗杆传动
B.带传动
C•齿轮传动
D.链传动
A
39.不能在机器过载时防止重要零件损坏的传动方式是
A.带传动
B.摩擦轮传动
C•液力传动
D.蜗轮蜗杆传动
D。