蜗杆传动类型

1 加散热片以增大散热面积
3 在传动箱内安装循环冷却管路
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
2 蜗杆轴端加风扇，强制风冷却
空气流
空气流
C de2
d a1
C
df1 d1
de2
§11—6 普通圆柱蜗杆、蜗轮的结构设计
1、蜗杆——一般与轴成一体
40
b1
2、蜗轮
轮齿部分——青铜
0.4m
0.4m C
b1
轮毂部分——钢
C
0.4m
一、蜗杆传动的滑动速度
V1 ——蜗杆节点圆周速度
V2——蜗轮节点圆周速度
蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs
VS
V1
cos

d1n1
60 1000 cos
V1
较大的VS引起：
1、易发生齿面磨损和胶合
2、如润滑条件良好 , 有助于 形成润滑油膜，减少摩擦、 磨损，提高传动效率
2 d2
v2
d2=d'2=mz2
O2
a
分度线(节线)
P
蜗杆中心线
(b)
a'
d2=d'2=mz2
O2
节线
P
分度线 蜗杆中心线
(c)
2）中心距不变，a a
d2=d'2=mz2
O2
Z2改变
Z2 Z2 i12 Z 2 Z1 i12 Z 2 Z1
d2=d'2=mz2
O2
d1 d'1 a
a a' d'1 d1 a
Fn

Ft 2 cos n cos

2T2
d 2 cos n cos
力的方向和蜗轮转向的判别
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
判定蜗轮转向 例1
判定蜗轮转向 例2
例：2级蜗杆-斜齿轮传动
四、蜗杆的刚度计算
计算模型： 简支梁
蜗杆最大挠度： y
集中载荷：P Ft12 Fr21
Ft12 Fr21 L3 [ y] 48EI
[y] d1 1000
五、普通圆柱蜗杆传动精度等级及其选择
高
→
低
精度等级 1，2，…，6，7，8，9，10，11，12
远景
常用
§10—5 蜗杆传动效率、润滑及热平衡计算
锥面包络蜗杆(ZK)
二、蜗杆传动的特点
1.传递交错轴之间的运动和动力（常用900交错）； 2.结构紧凑、传动比大（8～100；常用15～50）； 3.传动平稳、传动效率低、常需耗用有色金属。 4.中小功率（50KW以下）、间歇运动。
§10—2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及 几何尺寸计算
一、主要参数及其选择
计算热平衡 蜗杆刚度
常用材料
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：40、45、40Cr
蜗轮： 铸造锡青铜，铸造铝铁青铜
二、蜗杆传动的受力分析 力的大小
圆周力
Ft1

Байду номын сангаас
2T1 d1
Fa2
轴向力
Ft 2

2T2 d2
Fa1
径向力
Fr1 Fr2 Ft2tg
分度线
节线 P
蜗杆中心线
P
蜗杆中心线
节线 分度线
(d)
(e)
三、蜗杆传动的几何尺寸计算 蜗轮喉圆直径da2、蜗轮顶圆直径de2，蜗轮齿宽B，
蜗轮齿宽角，蜗杆齿宽b1等
表 11-3
§11—3 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算
一、失效形式，设计准则及常用材料
蜗轮 过度磨损
齿面胶合
闭式传动： 按齿面接触疲劳强度设计 校核齿根弯曲疲劳强度
蜗杆传动箱
1、模数m和压力角
主平面
在中间平面，普通圆柱蜗杆传动相当于 齿轮和齿条的啮合，设计时以中间平面 的参数为基准。
2、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q d1和q均为标准值,为便于测量， d1一般为整数。
蜗
蜗
杆
轮
加
加
工
工
直径系数
q d1 m
d1

z1
tg
m
3、蜗杆头数Z1 ： 1、2、4、
z1 q
提高效率的途径
z1 ( tg z1m ) d1


一般
蜗杆制造困难 280
V
采用减摩性好的材料，如青铜
蜗杆放在高速级 v1
vS
V
表 11-18 表 11-19
三、蜗杆传动的润滑
目的：1）提高效率； 2）降低温升，防止磨损和胶合
1、润滑油——表11-20
2、润滑油粘度及给油方法——表11-21
第十章 蜗杆传动
§10—1 蜗杆传动的类型及特点
一、蜗杆传动的类型
1、按蜗杆形式分类 圆柱蜗杆传动
环面蜗杆
锥蜗杆
2 按刀具加工位置分
阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
车削工艺好， 精度低， 中小载荷， 使用逐渐 减少
法向直廓蜗杆
**圆弧圆柱蜗杆传动 (ZC)
阿基米德蜗杆(ZA )
渐开线蜗杆(ZI)
法向直廓蜗杆(ZN)
2）为使II轴上蜗轮与
锥齿轮所受的轴向力
方向相反，蜗轮旋向
如何。
n4
3）蜗杆旋向及其转向
如何。
图示蜗杆-斜齿轮减速器，蜗杆1主动，螺旋线方 向如图示，要求齿轮4所受轴向力Fa4的方向指向轴 的输出端，并使中间轴II所受的轴向力能抵消一部 分，试确定齿轮3、4轮齿的螺旋线方向及蜗杆转向。
§11—4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算
P
1
d1
v2
vs v1
二、蜗杆传动的效率
1 2 3
1——由啮合摩擦损耗所决定的效率
1 tg / tg( V )
V —— 当量摩擦角 查表10-9
2 ——轴承的效率
3 ——蜗杆或蜗轮搅油引起的效率
蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率 Z1 1， 2， 4， 6 效率 0.7， 0.8， 0.9， 0.95
齿圈式
螺栓联接式 整体浇铸式
拼铸式
例
求蜗杆的转向和轮的旋向（蜗杆主动）
n2
n1
试求图示传动中：
1）齿轮z2的螺旋线方向； 2）为使轴II上受的轴向力 最小，蜗杆和蜗轮的旋向 如何；他们的转向如何 3）画出蜗轮所受三个分力 的方向。
图示传动装置，蜗杆轴I由电动机驱动，锥齿轮轴III
接工作机，并已知III轴上锥齿轮的旋转方向n4。 1）画出II轴锥齿轮所受的三个分力（Fr3、Ft3、Fa3）
tg
分析：
d1 q m
q z1 tg
tg z1 q
Z1不变： q↑→γ↓ m不变d1↑→蜗杆刚度↑→η↓ q↓→γ↑ m不变d1↓→蜗杆刚度↓→η↑
直径系数 q要适当选取。
Z 1↓→传动比↑ q不变γ ↓→易制造→效率↓
pa p z(导程)=z1p a
4、导程角
如图
tg a
已知蜗杆转向和 蜗轮旋向，求各轮 所受的力、及旋向？ （要求中间轴上的 力最小）
三、蜗杆传动的强度计算 1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
按主平面内斜齿轮与齿条啮合进行强度计算
校核公式
H Z E Z P KT2 / a3 [ ]H
ZE——材料的弹性系数 ZP——接触系数
（1）当蜗轮材料 B 300MP , 许用应力 [ ]H 查表10-6
三、圆弧圆柱蜗杆的参数及几何尺寸
表 11-9
四、圆弧圆柱蜗杆传动强度计算
失效形式同普通圆柱蜗杆传动 据 功率 P1，转速n1和传动比I 确定中心距a，然
后据表11-10 确定主要几何参数，表11-11 计算基本几 何尺寸
1) 校核蜗轮齿面接触疲劳强度的安全系数 2) 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度的安全系数

tg n cos
5、传动比 i 和齿数比 u
i Z从 Z主
u Z大 Z小
d1
6、蜗轮齿数Z2 Z2min 28
Z2max 80
Z 1=1 Z 2=17 ～18
Z 1≥2 Z 2min≥27
Z 2max≤80
个别可达100（分度传动不受此限制）通常 Z 2=32 ～68
7、标准中心距 a
F

1.53KT2
d1d2m cos
YFa2Y
[ ]F
YFa2 —— 蜗轮齿形系数 当量齿数，图10-15
[ ]F [ ]oF K Fn
[ ]—oF—蜗轮基本许用应力，表10-8
设计公式
m 2 d1

1.53KT2
Z2 cos [ ]F
YFa2Y
（表10-2）定m、d1
a

m 2
(q

Z2)

1 2
m(Z1

Z2)
表 11-2 基本尺寸及参数
二、蜗杆传动变位的特点 变位的目的 ：配凑中心距、提高承载能力及传动效率
1）中心距改变 a a ，Z2不变，Z2 Z2 ，传动比i12不变
a
a
2=d'2=mz2
O2
分度线
P
节线
蜗杆中心线
(a)
a'
d1=d'1
2
d
0
αd——箱体表面散热系数
S ——箱体散热面积
t ——油的工作温度( 60-700C ) t0——环境温度200C
达到热平衡时
1000P1 St t
d
0
可得到热平衡时的温度
t t 1000P(1) (C) [t] 80C
0
S
d
如 t >80°时措施：
（2）若蜗轮材料 B 300MP ,许用应力与循环次数有关
[ ]H K HN [ ]OH
[ ]OH —基本许用接触应力，表10-7
K HN
—接触强度寿命系数
K HN
8
107 N
设计公式
a

3
KT2

ZE
[
ZP ]H
2
定m , q（表10-2）
2、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 主平面内相当于齿条与斜齿轮啮合
3、润滑油量
浸油深度
1 3
d
a
2
四、蜗杆传动热平衡计算
原因—— 效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降 润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。
设蜗杆传动功率为P（ K W）,效率为
蜗杆传动单位时间的发热量为 H1 1000P(1)
自然冷却方式，单位时间散热量为 H S t t
一、特点
1) 传动比范围大 1：100
2）齿廓凸凹啮合，有利于润滑油膜的形成 3）啮合效率高 95%
4） 采用凸凹弧齿廓相啮合及 230 承载能力较普通蜗杆高
5）传动中心距难以调整，对中心距误差的敏感性强
二、传动的主要参数及其选择
1) 齿形角 α0
0 230
2) 变位系数 3) 齿廓圆弧半径 ρ