第五章 蜗杆传动
第五讲蜗杆传动
二、蜗杆传动的类型
根据蜗杆的形状可分为：圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动。圆柱 蜗杆按螺旋面形状的不同可分为渐开线蜗杆和阿基米德蜗杆。由 于阿基米德蜗杆加工方便，所以应用广泛。
三、蜗杆传动的特点和用途
1.传动比大。
i=10--40,最大可达80。 若只传递运动，传动比可达1000。
2.传动平稳、噪声小。 3.可制成具有自锁性的蜗杆。 4.效率较低。η=0.7——0.8。 5.蜗轮造价较高。
mt2、αt2分别为蜗轮的端面模数和端面压力角； γ为蜗杆的导程角； β为蜗轮的螺旋角。
2．蜗杆传动的失效形式 由于蜗轮材料的强度往往低于蜗杆材料的强度，
所以失效大多发生在蜗轮轮齿上。蜗杆传动的失效 形式有点蚀、胶合、磨损和折断。蜗杆传动在工作 时，齿面间相对滑动速度大，摩擦和发热严重，所 以主要失效形式为齿面胶合、磨损和齿面点蚀。实 践表明，在闭式传动中，蜗轮的失效形式主要是胶 合与点蚀；在开式传动中，失效形式主要是磨损； 当过载时，会发生轮齿折断现象。
1.蜗杆传动的基本参数 （1）模数和压力角 如图所示，在中间平面内，蜗杆和
蜗轮的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。为加工方
便，规定在中间平面内的几何参数应是标准值。所以，蜗
杆的轴向模数和蜗轮的端面模数应相等，并为标准值，分 别用mx1和mt2表示，即mx1=mt2=m。同时，蜗杆的压 力角αx1，等于蜗轮的端面压力角αt2，并为标准值，即 αx1=αt2=α=20°。
3）．蜗杆头数、蜗轮齿数和传动比 一般推荐z1=1～4，最多为6。单头蜗杆容易切
削，导程角小，自锁性好，效率低。蜗杆头数越多， 加工越困难，分度误差越大。在传动中，蜗轮齿数 不宜过多，否则将使结构不紧凑。对于动力传动， 一般推荐z2=29～70，为了避免根切现象，取 z2≥27，通常蜗轮齿数按传动比来确定，z2=iz1。
(五)蜗杆传动
蜗杆传动的正确啮合条件： 蜗杆传动的正确啮合条件
要组成一对正确啮合的蜗杆与蜗轮，应满足三个条件： （1）在中间平面内，蜗杆的轴面模数m x1和蜗轮的端面模数 m t2 相等， 即 m x1= mt2 =m （2）在中间平面内，蜗杆的轴面齿形角α x1 和蜗轮的端面齿形 角α 相等，即 α =αx1 = α t2 t2 （3）蜗杆分度圆导程角γ 和蜗轮分度圆柱面螺旋角β 相等， 1 2 且旋向一致，即γ =β 1组成的交错轴间的齿轮传 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， 力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值， 常用的为90° 常用的为 °。蜗杆传动用于在交错轴间传递 运动和动力。 运动和动力。
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，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，蜗轮 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，蜗 轮转过两个齿。
失效形式
在蜗杆传动中，蜗轮轮齿的失效形式有点蚀、磨损、胶合和 轮齿弯曲折断。但一般蜗杆传动效率较低，滑动速度较大，容易 发热等，故胶合和磨损破坏更为常见。 为了避免胶合和减缓磨损，蜗杆传动的材料必须具备减摩、 耐磨和抗胶合的性能。一般蜗杆用碳钢或合金钢制成，螺旋表面 应经热处理（如淬火和渗碳），以便达到高的硬度(HRC45～63), 然后经过磨削或珩磨以提高传动的承载能力。蜗轮多数用青铜制 造，对低速不重要的传动，有时也用黄铜或铸铁。为了防止胶合 和减缓磨损，应选择良好的润滑方式，选用含有抗胶合添加剂的 润滑油。对于蜗杆传动的胶合和磨损，还没有成熟的计算方法。 齿面接触应力是引起齿面胶合和磨损的重要因素，因此仍以齿面 接触强度计算为蜗杆传动的基本计算。此外，有时还应验算轮齿 的弯曲强度。一般蜗杆齿不易损坏，故通常不必进行齿的强度计 算，但必要时应验算蜗杆轴的强度和刚度。对闭式传动还应进行 热平衡计算。如果热平衡计算不能满足要求，则在箱体外侧加设 散热片或采用强制冷却装置。
《涡轮传动》PPT课件
螺旋角影响系数，
Y 1140
校核式： F1.d51dK 3 2m2T YF2 aY[F] MPa
蜗轮许用弯曲应力
FFKFN
KFN 9 106 N
F 查P255表11-8
设计式： m2d11.5z3 2 K2TY[F a 2F Y] m3 m
然后从表11-2中查出相应的参数
五. 蜗杆的刚度计算(看成简支梁)
蜗轮接触疲劳强度 蜗杆传动的失效多集中在蜗轮上，因此强度计算主要
针对蜗轮。对闭式蜗杆传动，主要失效形式是齿面疲劳点
蚀或胶合，由于胶合计算方法不成熟，只能借助接触疲劳
强度计算来间接保证，因此，对闭式蜗杆传动只进行接触
疲劳强度计算。
啮合面上的法向载荷，N
载荷系数
H ZE
KFn
L0
MPa
综合曲率半径
弹性系数，铜或铸铁蜗轮与 钢蜗杆组合时ZE 160MPa
蜗轮的节圆位于 蜗杆的节圆弧面 上。
（三）、锥蜗杆
锥蜗杆——锥蜗轮 特点： • ↑ i范围↑ 10~360 • 承载能力大，效率较高 • 节约有色金属，制造安装方便 • 传动不对称，正、反转承载能力和效率不同， • 蜗轮外观与曲齿锥齿轮相似。
§11－2 蜗杆传动的参数和几何尺寸
圆柱蜗杆在给定平面上的基本齿廓与渐开线齿轮的基本齿廓 大致相同。注：四种圆柱蜗杆传动尺寸和强度相差甚微，以下仅 讨论阿基米德蜗杆传动，但设计理论和结论对四种蜗杆都适用。
中间平面：通过蜗 杆轴线和垂直蜗轮 轴线的平面。
由制造方法可 知，阿基米德蜗杆 和对应蜗轮的啮合， 在中间平面上，相 当于渐开线斜齿条 和齿轮的啮合。设 计蜗杆传动时，均 取中间平面上的参 数为基准。
齿槽宽和齿厚相等的圆
《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。
机械基础第五章蜗轮蜗杆传动
《机械基础》第五章蜗轮蜗杆传动练习卷一、选择题1、在圆柱蜗杆传动中，（）蜗杆应用最广泛。
A.阿基米德B.渐开线C.法向直廓2、蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮轴线在空间交错呈（）。
A.30°B.60°C.90°3、与齿轮传动相比，我杆传动具有（）优点。
A.传递功率大、效率高B.传动比大、平稳无噪声C.材料便宜、互换性好4、蜗轮蜗杆传动常用于（）。
A.减速传动B.增速传动C.等速传动5、传动比大且准确的传动是（）。
A.齿轮传动B.链传动C.蜗轮蜗杆传动6、国家标准规定，蜗杆以（）参数为标准参数，蜗轮以（）参数为标准参数。
A.端面B.轴向C.法面7、在中间平面内。
普通蜗轮蜗杆传动相当于（）的传动。
A.齿轮和齿条B.丝杠和螺母C.斜齿轮8、蜗杆的直径系数q等于（）A.m/d1B.d1mC.d1/m9、蜗轮蜗杆传动因为齿间发热量较大，所以（）常用减磨材料制造，以减少磨损。
A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮10、蜗杆传动中，为减少摩擦，（）宜采用青铜制造。
A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮二、判断题1、低速轻载时蜗杆材料常选用45钢调质，高速、重载时常选用铝合金。
（）2、互相啮合的蜗杆和蜗轮，其旋向相反。
（）3、在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆导程角越大，其自锁性越强。
（）4、蜗杆头数越少，蜗轮蜗杆传动的传动比就越大。
( )5、蜗轮蜗杆传动适用于传递功率大和工作时间长的场合。
（）三、填空题1.阿基米德蜗杆的轴向齿廓是，法面齿廓为。
2.蜗轮蜗杆传动由和组成，通常由（主动件）带动（从动件）转动，并传递运动和动力。
3.蜗轮蜗杆传动的主要特点有、、无噪声、冲击和振动小，能得到很大的。
4、当蜗杆的导程角r 时，蜗轮蜗杆传动可实现自锁。
5、蜗轮齿数可根据和来确定。
6、蜗轮回转法向的判定不仅取决于蜗杆的，还取决于蜗杆的。
7、蜗轮常采用组合结构，连接方式有连接、连接和连接。
8、蜗轮蜗杆传动的轮滑方式主要有和。
四、名词解释1、中间平面2、蜗杆3、蜗轮五、应用题1、判断下图所示蜗轮、蜗杆的回转方向或螺旋方向。
蜗轮蜗杆传动PPT课件
蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
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（一）教学要求 1、了解蜗杆传动特点、类型 2、掌握蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 3、熟悉普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件、
强 度计算及热平衡计算等。 （二）教学的重点与难点
重点：普通圆柱蜗杆传动的几何参数计算、 正确啮合条件、强度计算。
VS
V1 cos
d1n1 60 1000 cos
(m / s) V1
较大的VS易发生齿面磨损和胶 合；如润滑条件良好（形成油膜条 件）则较大的VS则有助于形成润滑 油膜，减少摩擦、磨损，提高传动 效率。
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2.失效形式： 主要有点蚀、齿根折断、齿面胶合和磨损。最常见失
效是齿面胶合和过度磨损。
11.8 常用各类齿轮传动的选择
11.8.1 各类齿轮传动性能的比较
精品课件资料
11.8.2 传动类型的选择
在选择传动类型时应考虑以下几个方面 传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。 在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿轮放在高 速级
圆柱齿轮和谐齿轮相比，一般斜齿轮的强度比直齿轮 高，且传动平稳，所以用于高速场合。直齿轮用于低速 场合
为了减摩，通常蜗杆用碳钢和合金钢制成，高速重载 的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳(shentan)淬火，或45钢、 40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。
蜗轮用有色金属，常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝 青铜、灰铸铁等。
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11.4.2 蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构 蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴。 （1）铣(xi)制蜗杆
精品课件资料
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总效率：
1 2 3
机械设计11蜗杆传动
蜗轮蜗杆轮齿旋向相同. 蜗轮右旋 蜗杆右旋
若 ∑ ＝90°＝β1+β2
∵ γ1+β1 ＝90° ∴ γ1＝β2
t β1
β2 ∑
β1
γ1
3.蜗杆的分度圆直径d1
t
定义s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。
为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1只能取标准值。 es
d1
青岛科技大学专用
d2
潘存云教授研制
表11－1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
青岛科技大学专用
潘存云教授研制
四、圆柱蜗杆传动的受力分析
法向力可分解为三个分力：
圆周力：Ft 轴向力：Fa 径向力：Fr 且有如下关系：
Ft1 = Fa2 =2T1 / d1 Fa1 = Ft2 =2T2 / d2
Fr1 = Fr2 = Ft2 tgα
ω2
Fa2 Fr2 α Ft2
ω2
Fa1
Ft1 Fr1
锥蜗杆传动
阿基米德蜗杆(ZA)
阿基米德螺线
γ
青岛科技大学专用
2α 单刀加工
潘存云教授研制
§11-2 蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆
普通圆柱 渐开线蜗杆
蜗杆传动 法向直廓蜗杆
圆柱蜗杆传动
锥面包络圆柱蜗杆
类 型
环面蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆传动
锥蜗杆传动
阿基米德螺线
阿基米德蜗杆(ZA)
γ
青岛科技大学专用
αα
蜗轮材料： vS >12
vS <12
vS ≤6
青岛科技大学专用
vS <2
m/s时→ ZCuSn10P1锡青铜制造。 m/s时→ ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜 m/s时→ ZCuAl10Fe3铝青铜。 m/s时→球墨铸铁、灰铸铁。潘存云教授研制
蜗轮蜗杆传动
蜗杆传动的散热方法 机械技术应用基础
机械技术应用基础
5．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 加工蜗轮时，用的是与蜗杆具有相同尺寸的滚刀,滚 刀直径: d 1 z1 m tan 因此，即使加工同一模数的蜗轮，也需配备很多直径 的滚刀，这很不经济。 为限制滚刀的数量，把z1/tanγ 规定成标准值，并把 这个比值称为蜗杆直径系数，用q表示。
机械技术应用基础
达到平衡时, Ps=Pc, 因此可得到热平衡时润滑油的 工作温度t1的计算公式:
1000P 1 (1 ) ts t0 t1 ks A
◆散热措施 如果润滑油的工作温度超过许用值, 则可采用下述冷却 措施: (1) 增加散热面积。 合理设计箱体结构, 在箱体上铸出 或焊上散热片。 (2) 提高表面传热系数。 在蜗杆轴上装置风扇, 或在箱 体池内装设蛇形冷却水管, 或用循环油冷却
第五章 蜗杆传动
5.1蜗杆传动的组成和特点 5.2蜗杆传动的主要参数
5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择
5.4蜗杆传动的效率与热平衡计算
机械技术应用基础
5.1蜗杆传动的组成和特点
1、蜗杆传动的组成 蜗杆传动用来传递空间两 交 错轴之间的运动和动力，一般 两轴交角为90°。 蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成。 一般蜗杆主动、蜗轮从动，具 有自锁性，作减速运动。 蜗杆传动广泛应用与各种机 械和仪器设备之中。
机械技术应用基础
◆蜗杆和蜗轮：分左旋和右旋——用右手定则判断。 ◆蜗杆和蜗轮转向关系：左旋伸左手，右旋伸右手， 半握拳, 四指顺着蜗杆回转方向, 与大拇指指向相反 方向即为蜗轮上节点速度方向——左右手定则。
n1 n2 n2 n1 n2 n1 n2 n1
(a)
(b)
机械设计基础蜗杆传动
类型与特点
圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动具有结构紧 凑、传动比大、工作平稳 、噪音小等优点。常用于 减速装置中。
环面蜗杆传动
环面蜗杆传动的特点是承 载能力高、传动效率高， 但制造和安装精度要求较 高。
锥蜗杆传动
锥蜗杆传动具有较大的传 动比和较紧凑的结构，但 制造和安装精度也较高。
降低摩擦系数
加强冷却和润滑
通过采用先进的表面处理技术或添加减摩 剂等措施，降低蜗杆和蜗轮之间的摩擦系 数，从而减少摩擦损失。
采用有效的冷却和润滑措施，控制传动的工 作温度，以降低热损失和摩擦损失。
05
蜗杆传动的结构设计与制造工艺
结构设计要点
选择适当的蜗杆类型
根据传动要求选择合适的蜗杆类型，如圆柱 蜗杆、环面蜗杆等。
04
蜗杆传动的效率与润滑Biblioteka 效率分析1 2 3
蜗杆传动效率的计算公式
效率 = (输出功率 / 输入功率) × 100%。由于蜗 杆传动中存在滑动摩擦和滚动摩擦，因此其效率 通常低于齿轮传动。
影响蜗杆传动效率的因素
包括蜗杆头数、导程角、摩擦系数、中心距、传 动比等。其中，蜗杆头数和导程角对效率影响较 大。
首先根据蜗杆和蜗轮的相对位置及运动关系，确定作用在蜗杆和蜗轮上的外力 ；然后分析这些外力在蜗杆和蜗轮上产生的内力，包括弯矩、扭矩和轴向力等 。
蜗杆传动的受力特点
由于蜗杆和蜗轮的螺旋角不同，使得作用在蜗杆和蜗轮上的外力产生不同的分 力，这些分力在蜗杆和蜗轮上产生的内力也不同。因此，蜗杆传动的受力分析 较为复杂。
装配顺序与方法
按照先内后外、先难后易的原则进行 装配，注意保证蜗杆和蜗轮的正确啮 合。
蜗杆传动PPT课件
蜗轮材料的许用应力[sH]由材料的抗失效能力决定。其计算公式为
2.蜗轮的许用弯曲应力[sF]
6.15.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
1、蜗杆传动效率
h1─计及啮合摩擦损耗的效率；
h2─计及轴承摩擦损耗的效率；
h3─计及溅油损耗的效率；
h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：
6.15.1 蜗杆传动的类型和特点
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。
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
普通圆柱蜗杆传动
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。
2、蜗杆传动的润滑
润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。
润滑油
润滑油粘度及给油方式
润滑油量
润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。
一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润 滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控 制一定的油压。
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。
蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。
6.15.4 蜗杆传动的材料和结构
二、 蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构
蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋 部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
查表6.15，蜗轮材料的基本许用弯曲应力为
机械基础(第五版)教材及习题册参考答案
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2．机构——具有确定相对运动的构件的组合。
3．运动副——两构件直接接触而又能产生一定形式相对运动的可动连接。
4．机械传动装置——用来传递运动和动力的机械装置称为机械传动装置。
五、应用题1．答：2．答：零件：螺钉、起重吊钩、缝纫机踏板、曲轴、构件：自行车链条机构：台虎钳、水泵、机器：车床、洗衣机、齿轮减速器、蒸汽机、3.答：动力部分：发动机传动部分：离合器、变速箱、传动轴、执行部分：车轮控制部分：方向盘、排挡杆、刹车、油门*4．答：略第一章带传动一、选择题二、判断题三、填空题1. 主动轮从动轮挠性带2. 摩擦型啮合型3. 摩擦力运动动力。
4. 打滑薄弱零件安全保护5. 无两侧面不接触。
6. 帘布芯绳芯包布顶胶抗拉体底胶7．Y、Z、A、B、C、D、E8．几何尺寸标记。
9．型号基准长度标准编号10．实心式腹板式孔板式轮辐式11．平行重合12．调整中心距安装张紧轮13．弧形凹形变直摩擦力传动能力14．SPZ SPA SPB SPC15.型号基准长度16．啮合带传动齿轮传动17．单面带双面带节距18. 仪表、仪器、机床、汽车、轻纺机械、石油机械 四、术语（标记）解释1．机构传动比-----机构中输入角速度与输出角速度的比值。
2．V 带中性层-----当V 带绕带轮弯曲时，其长度和宽度均保持不变的层面称为中性层。
第五章 蜗杆传动
法向直廓蜗杆
（法面内齿廓为直线）
渐开线蜗杆
法面内有标准参数，可车、可滚削、可磨
锥面包络蜗杆
法面内有标准参数， 可铣、可磨
圆弧圆柱蜗杆
蜗杆用圆弧刃车刀切制，蜗轮用范成法制造； 承载那里是普通蜗杆的1.5～2.5倍； 传动效率高，可达90％以上； 结构紧凑；
三、普通圆柱蜗杆传动的形成及传动原理
中心距和传动比 5.传动比i：
n1 z2 d2 i ( ) n2 z1 d1
常用：5、 7.5 、 10、 12.5 、 15 、 20 25 、 30 、 50 、 50 、 60、 70、 80 其中10、 20、 40、 80 为基本传动比。
6、蜗杆头数Z 1 和蜗轮齿数Z 2 蜗杆头数Z 1=1～6常取 1、
§5--4受力分析和计算载荷
一、受力分析 Ft2 =- Fa 1 Fr2 =- Fr 1 Fa2 =- Ft 1 αt=200
2T2 Ft 2 d2 tan n Fr 2 Ft 2 cos Ft 2 tan t Fa 2 Ft 2 tan
力的大小
Ft 2 Fn cos n cos 2T2 d 2 cos n cos
将斜齿轮的螺旋角不断增大，而分度圆直径不断 减小，这样在分度圆柱上形成一条或数条螺旋线。
β β β
β1 γ β2 β1 +γ=900 β1 +β2=900
即β2 =γ
第二节 蜗杆传动的失效、材料及计算准则
v1 d1n1 vs cos 60 1000 cos
一、失效形式
v2
n2
1、闭式传动： n1 胶合；磨损；点蚀； vs v1 折断；塑性变形。 失效经常发生在蜗轮的轮齿 上；滑动速度VS大，发热量 2、开式传动：
《蜗杆蜗轮传动》课件
提高蜗杆蜗轮传动效率的方法
优化设计
通过改进蜗杆和蜗轮的几何形 状，降低摩擦和接触应力，从
而提高传动效率。
提高制造精度
采用高精度的加工设备和方法 ，确保蜗杆和蜗轮的制造精度 ，减少因制造误差导致的效率 损失。
选择合适的材料
根据工作条件选择具有优良力 学性能和摩擦特性的材料，如 耐磨性好的合金钢或陶瓷材料 。
效率损失分析
在分析效率时，需要考虑 各种损失因素，如摩擦损 失、接触应力损失等，这 些损失会影响传动效率。
蜗杆蜗轮传动的热平衡分析
热平衡概念
热平衡是指在一定的工作条件下 ，传动系统达到稳定状态时的温
度分布。
热源分析
蜗杆蜗轮传动中的热源主要包括摩 擦热和啮合过程中的能量损失。
散热方式
为了维持良好的热平衡，需要采取 有效的散热措施，如选择适当的润 滑油、合理布置散热片和加强通风 等。
3
多头蜗轮
蜗轮的齿数大于2，即蜗杆转一圈，蜗轮转过多 个齿。
按蜗杆转动方向分类
正向蜗杆
蜗杆的转动方向与蜗轮的旋转方 向相同。
反向蜗杆
蜗杆的转动方向与蜗轮的旋转方 向相反。
03 蜗杆蜗轮传动的参数
蜗杆蜗轮的模数
01
模数是蜗杆蜗轮传动的关键参数，它决定了蜗杆蜗轮的尺寸和 传动比。
02
模数的大小直接影响到蜗杆蜗轮的承载能力和使用寿命。
润滑
使用适当的润滑剂对蜗杆蜗轮进行润 滑，减少摩擦和磨损，提高传动效率 。
防锈处理
对蜗杆蜗轮进行防锈处理，防止金属 表面氧化和腐蚀，延长使用寿命。
更换磨损件与调整间隙
更换磨损件定期更换磨损严重蜗杆和蜗轮，确保传动系统的稳定性和可靠性。
调整间隙
机械设计基础第五章 齿轮传动与蜗杆传动
第十节 轮系
一、轮系及其分类 1 轮系的概念----由一系列齿轮组成的传动系统称之。
2 轮系的分类----定轴轮系和行星轮系两大类。
二、定轴轮系的传动比计算
包含传动比大小的计算和转向的确定。 1 一对 圆柱齿轮啮合的传动比
2 定轴轮系的传动比：
1）轴线平行的定轴轮系（以图5--30为例分析） 2）轴线不平行的定轴轮系（以图5--32为例分析）。 三、简单行星轮系传动比计算 四、轮系的功用 1 传递相距较远的两轴间的运动和动力；2 实现分路传 动；3 实现变速传动；4 获得大传动比；5 用做运动的合 成和分解。 作业：32、33、34、36
四、径节制齿轮简介
英、美等国的标准制度；
径节——齿数与分度圆直径（英寸）的比值。DP
第四节 渐开线齿轮的啮合
一、渐开线齿轮可以保证定传动比传动 二、渐开线齿轮传递的压力方向不变 三、渐开线齿轮中心距具有可分性
（以上三点为：渐开线齿轮传动的特点）源自四、渐开线齿轮正确啮合的条件
五、直齿轮的标准中心距
六、连续传动条件
蜗
轮
pa
2 基本参数：
1）模数m和压力角； 2）蜗杆分度圆直径和导程角（如右图）；
d 1
蜗 杆 加 工
蜗 轮 加 工
3）蜗杆头数和蜗轮齿数；
4）标准中心距和传动比 3 蜗杆传动的几何尺寸（表5--10）
p z(导程)=z 1p a
三、蜗杆传动的失效和常用材料 1 蜗杆传动的失效形式 主要是蜗轮，和齿轮失效形式相似-------磨 损、胶合、疲劳点蚀和轮齿折断。 闭式传动中：胶合和点蚀； 开式传动：主要是磨损。 2 蜗杆、蜗轮的常用材料 1）蜗杆传动的相对滑动速度Vs 2）蜗杆材料 3）蜗轮材料
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。
第五章 蜗杆传动(题库)
第五章蜗杆传动一、选择题：1.在圆柱蜗杆传动中,( )由于加工和测量方便,所以应用广泛。
A.阿基米德蜗杆B.渐开线蜗杆C.法向直廓蜗杆nd>>中#A2.蜗杆传动中,蜗杆与蜗轮轴线在空间一般交F 成( )。
A.30°B.60°C.90°nd>>易#C3.在中间平面内,阿基米德蜗杆传动相当于( )的传动。
A.齿轮和齿条B.丝杠和螺母C.斜齿轮nd>>中#A4.在生产中,为使加工蜗轮的刀具标准化,限制滚刀数目,国家制定了( )A.蜗杆直径系数B.模数C.导程角nd>>中#A5.在蜗杆传动中,其几何参数及尺寸计算均以( )为准。
A.垂直平面B.中间平面C.法向平面nd>>难#B6.蜗杆传动常用于( )。
A.等速传动B.增速传动C.减速传动nd>>中#C7.单级传动比大且准确的传动是( )。
A.齿轮传动B.链传动C.蜗杆传动nd>>中#C8.蜗杆传动中,为减少摩擦,( )宜采用青铜制造。
A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮nd>>易#B9.为提高蜗杆传动的散热能力,可在蜗杆轴端( )进行人工通风。
A.采用压力喷油B.装置风扇C.装蛇形冷却水管nd>>难#B10.蜗杆传动的失效形式大多发生在( )上。
A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮nd>>中#B二、判断题:1.蜗杆传动中,蜗杆与蜗轮轴线在空间交F 成60°。
( )nd>>易#F2.蜗杆传动中,一般蜗轮为主动件,蜗杆为从动件。
( )nd>>易#F3.在实际应用中,右旋蜗杆便于制造,使用较多。
( )nd>>中#F4.蜗杆通常与轴做成一体。
( )nd>>易#T5.互相啮合的蜗杆与蜗轮,其旋向相反。
( )nd>>中#F6.蜗杆传动常用于加速装置中。
( )nd>>中#F9.在同一条件下,多头蜗杆与单头蜗杆相比,其传动功率较高。
蜗杆传动教学课件PPT
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§5. 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
三
热平衡条件：
、 蜗
单位时间内发热量H1=同时间内的散热量H2
杆 传
H1 1000 P(1)
H 2 d S (t0 ta )
动
1000 P(1)
的 热 平 衡
t0 ta
dS
5. 蜗轮齿数 z2及蜗杆头数 z1： 传动比 i12= 1／2= z2／z1 则 z2= iz1
推荐z1= 1、2、4、6，
6. 蜗轮分度圆直径d2 ：d2= mz2
7. 中心距 a ： a = r1+ r2= m（q+ z2）／2
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§1. 蜗杆传动的类型及特点
四、 正确啮合条件：
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§4. 蜗杆传动的承载能力计算
一、受力分析
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2tg
Fn
Fa1
cosn cos
2T2 d2 cosn cos
蜗杆上圆周力与其啮合点速 度方向相反；蜗轮上的圆周 力与其啮合点运动方向相同； 径向力指向各自的轮心。
单击…
1、实现大传动比；
2、传动平稳、噪声低；
3、可实现自锁；
4、齿面滑动速度大、效率低、制造成本高。
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圆柱蜗杆传动
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环面蜗杆传动
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3．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q
切制蜗轮的滚刀，其分度圆直径、模数和其 他参数必须与该蜗轮相配的蜗杆一致，齿形角与 相配的蜗杆相同。
为了使刀具标准化，限制滚刀的数目，对一 定模数m的蜗杆的分度圆直径d1作了规定，即规 定了蜗杆直径系数q，且q = d1/m。
4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
蜗杆头数z1：根据蜗杆传动传动比和传动效 率来选定，一般推荐选用z1 = 1、2、4、6。
1．模数m、齿形角α
蜗杆的轴面模数mx1和蜗轮的端面模数mt2 相等，且为标准值。
蜗杆的轴面齿形角αx1和蜗轮的端面＝mt2＝m αx1＝αt2＝α＝20°
2．蜗杆分度圆导程角γ
指蜗杆分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间的锐角。
tanγ = px z1/πd1 = z1m / d1
图例解析（一）
图例解析（二）
蜗轮回转的方向判断
图一
图二
1、本减速器中，按图一位置转动蜗杆 时，蜗轮（顺时针、逆时针）转动。
2、本减速器中，按图一位置转动蜗杆 时，蜗轮（顺时针、逆时针）转动。
判断下列蜗轮的回转方向
右旋
左旋
判断下列蜗轮的回转方向
右旋
左旋
判断下列蜗杆旋向
左旋
右旋
复习
1、蜗杆传动由 蜗杆 和 蜗轮 组成。 2、本减速器中， 蜗杆 为主动件， 蜗轮 为从动件。 3、蜗杆传动的工作原理。
由凸弧形的刀具加工，承 载能力高出普通圆柱的0.5 至1.5倍,传动效率达95%以 上
结构紧凑，工艺性好。 传动比为10-60。承载能 力高，传动效率高
圆弧圆柱蜗杆传动
锥蜗杆传动
蜗杆分左旋和右旋。
左 旋
蜗杆还有单头和多头之分。
右 旋
蜗杆传动的特点
1．传动比大，一般 i =10~80，最大可达1000； 2．重合度大，传动平稳，噪声低； 3．结构紧凑，可实现反行程自锁； 4． 蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大，效率低； 5. 蜗轮的造价较高。
本章小结
1．蜗杆传动的组成：蜗杆（主动件）、蜗轮（从动件）。
2．蜗杆传动的类型和应用特点。 3．蜗轮回转方向的判定方法。 4．蜗轮蜗杆传动的主要参数：模数m、齿形角α、蜗杆直径系数q、蜗杆 导程角γ、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2及蜗轮螺旋角β2。 5．蜗杆传动的正确啮合条件。
6．蜗杆传动润滑及散热方式。
1. 蜗杆——一个齿轮，当它只具有一个或几个螺旋齿 并且与蜗轮啮合而组成交错轴齿轮副时，称为蜗杆。 蜗杆通常与轴合为一体。
蜗杆
一,蜗轮蜗杆传动——组成
2，涡轮——一个齿轮，它作为一个 交错轴齿轮副中的大齿轮而与配对 蜗杆相啮合时，称为蜗轮。
蜗轮常采用组合结构
蜗轮
认识蜗轮蜗杆传动
二、蜗杆、蜗轮螺旋线方向的判断
主要用于中小功率，间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。
§5－2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件
在蜗杆传动中，其几何参数及尺寸计算均 以中间平面为准。通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线 垂直的平面称为中间平面。
一、蜗杆传动的主要参数 二、蜗杆传动的正确啮合条件
一、蜗杆传动的主要参数
1．模数m、齿形角α 2．蜗杆分度圆导程角γ 3．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
生活中的实例
蜗杆传动应用举例
一、蜗杆传动的组成
蜗杆
蜗轮
蜗杆机 构
机架
由蜗杆和蜗轮组成，通常由蜗杆（主动件）带动 蜗轮（从动件）转动，并传递运动和动力。
认识蜗轮蜗杆传动
请判断：
1、在右侧减速器中，由蜗杆带
动蜗轮转动。
（）
2、在右侧减速器中，由蜗轮带
动蜗杆转动。
（）
蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。
一、蜗杆传动的组成
右手法则：手心对着自己，四个手指顺着蜗杆 或蜗轮轴线方向摆正，若螺旋线方向与右手拇 指指向一致，则为右旋，反之为左旋。
右旋
左旋
右旋
左旋
例1：请判断下列蜗杆和蜗轮的旋向。
右旋
左旋
二、判断下列蜗杆、蜗轮的螺旋线方向
右旋 左旋
右旋
左旋
三、蜗轮回转方向判定
图一
图二
1、按图一位置转动蜗杆时，蜗轮（顺 时针、逆时针）转动。
蜗轮齿数z2：根据z1和传动比i来确定。一 般推荐z2 = 29～80。
二、蜗杆传动的正确啮合条件
1．在中间平面内，蜗杆的轴面模数mx1和 蜗轮的端面模数mt2相等。即： mx1＝mt2
2．在中间平面内，蜗杆的轴面齿形角αx1和 蜗轮的端面齿形角αt2相等。即：αx1＝αt2
3．蜗杆分度圆导程角γ1和蜗轮分度圆柱面 螺旋角β2相等，且旋向一致。即：γ1＝β2
齿轮传动的类型有哪些？
平行轴之间的传动：圆柱齿轮传动
相交轴之间的传动：圆锥齿轮传动 交错轴之间的运动用什么来传递运动 和动力呢？
蜗杆传动
§5－1 蜗杆传动概述 §5－2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件 §5－3 蜗杆传动的应用特点
蜗杆传动
蜗杆传动主要用于传递空间交错两轴间的 运动和动力，通常两轴的夹角为90°。
§5－3 蜗杆传动的应用特点
结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动 小以及能得到很大的单级传动比。
一、蜗杆传动的润滑 二、蜗杆传动的散热
一、蜗杆传动的润滑
目的：减摩与散热，以提高蜗杆传动的 效率，防止胶合及减少磨损。
润滑方式：油池润滑、喷油润滑。
二、蜗杆传动的散热
风扇冷却
蛇形水管冷却
压力喷油冷却
4、蜗杆、蜗轮螺旋线方向的判断。——右手法则 5、蜗轮回转方向的判断。
圆柱蜗杆传动
四、蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动
阿基米德蜗杆 （ZA）
法向直廓蜗杆 （ZN）
渐开线蜗杆 （ZI）
锥面包络蜗杆 （ZK）
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
蜗杆传动的类型
啮合的齿对多，承载能 力是普通圆柱的2-4倍， 传动效率达85%-90%
2、按图二位置转动蜗杆时，蜗轮（顺 时针、逆时针）转动。
．普通螺旋传动直线移动方向的判定
螺母（螺杆）不动，螺杆（螺母）回转并移动
右旋
螺杆（螺母）回转，螺母（螺杆）移动 右旋
蜗轮回转方向的判断法则：
蜗杆是右旋(或左旋)时，伸出右手(或左手)半 握拳，四指顺着蜗杆的回转方向，蜗轮在啮合 处的回转方向与大拇指指向相反。