普通圆柱蜗轮蜗杆传动设计计算

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蜗杆传动设计

14
3.34
15
3.22
16
3.07
17
2.96
18
2.89
19
2.82
20
2.76
22
2.66
24
2.57
26
2.51
Z2 YF2
28 2.48
30 2.44
35 2.36
40 2.32
45 2.27
50 2.24
60 2.20
70 2.17
80 2.14
90 2.12
100 2.10
150 2.07
Fnc = K Fn
载荷系数K=l～1.4
3、蜗轮齿面的接触强度计算
校核公式：设计公式：
H 500
KT2 KT 500 2 2 2 [ H ] d1d2 2 m d1 z2
2
500 2 m d1 KT2 z2 [ H ]
4、蜗轮轮齿齿根弯曲强度计算
1.53KT2 cos YF 2 F 校核公式： F d1d 2 m 1.53KT2 cos 设计公式： m2 d1 YF 2 z2 F
表2-9-6 蜗轮的齿形系数YF2（α=20°，ha*=1）
Z2
YF2
10
4.55
11
4.14
12
3.70
13
3.55
（a）圆柱蜗杆传动
（b）圆环面蜗杆传动
（c）锥面蜗杆传动
阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
法向直廓蜗杆圆弧圆柱蜗杆
（2）按蜗杆旋向不同来分类，蜗杆传动可以分成左旋和右旋蜗杆传动两种类型。（3）按工作条件不同分类蜗杆传动可以分为闭式蜗杆传动和开式蜗杆传动两种类型。 2、蜗杆传动的特点（1）蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。i=10～40，最大可达80。若只传递运动（分度运动），其传动比可达1000。（2）传动平稳、噪声小（3）可制成具有自锁性的蜗杆（4）传动效率低（5）制造成本高二、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。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。因此蜗杆传动的设计计算都以中间平面上的参数和几何关系为准。

蜗轮蜗杆计算公式(简洁版)

0
20 1.2004E-08 1.2E-08
中心距a（d1+d2+2*X2*m）/2 蜗杆分度圆导程角（γ）=atan（Z1/q） =atan（m*Z1/d1）蜗杆齿顶高ha1（ha*=1）=m*ha*=（da1d1）蜗轮齿顶高ha2=（ha*+X2）*m=（da2d2）蜗杆齿根高hf1=（ha*+c*）m=(d1df1)/2 蜗轮齿根高hf2=（d2-df2）/2=m*（ha*X2+C*) 蜗杆分度圆直径d1=q*m 蜗轮分度圆直径d2=m*Z2=2a-d1-2*X2*m 蜗杆齿顶圆直径da1=（q+2） *m=d1+2*ha1=d1+2*m*h* 蜗轮喉圆直径da2= （Z2+2+2*X2)*m=d2+2*ha2 蜗杆齿根圆直径df1=d1-2*hf1
Z1大、 29.48
Z1小
Z1大、
33 29.48
普通圆柱螺杆L≥ X -1 -0.5 0 0.5 1
Z1=1~2 46
39.44 51.44 56.4 60.4
蜗杆螺纹部分长度L
圆弧圆柱蜗杆
Z1=3~4
X2
Z1
46
<1
1~2
49.16
1~1.5
1~2
61.16
<1
3~4
62.4
1~1.5
3~4
64.4
80
0
80
80
6.3434076 6.3434076 #DIV/0! 6.3434076
4
22
4
66
4
4.8
0
0
4.8
4.8
36 35.9999999

蜗轮蜗杆设计参数

圆柱蜗轮、蜗杆设计参数选择蜗轮和蜗杆通常用于垂直交叉的两轴之间的传动（图1）。

蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮的轮齿顶面常制成环面。

在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。

蜗杆轴向剖面类是梯形螺纹的轴向剖面，有单头和多头之分。

若为单头，则蜗杆转一圈蜗轮只转一个齿，因此可以得到较高速比。

计算速比（i）的公式如下：i=蜗杆转速n1蜗轮转速n2=蜗轮齿数z2蜗杆头数z11、蜗轮蜗杆主要参数与尺寸计算主要参数有：模数（m）、蜗杆分度圆直径（d1）、导程角（r）、中心距（a）、蜗杆头数（或线数z1）、蜗轮齿数（z2）等，根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸，其中z1、z2由传动要求选定。

（1）模数m 为设计和加工方便，规定以蜗杆轴项目数mx和蜗轮的断面模数mt 为标准模数。

对啮合的蜗轮蜗杆，其模数应相等，及标准模数m=mx=mt。

标准模数可有表A查的，需要注意的是，蜗轮蜗杆的标准模数值与齿轮的标准模数值并不相同。

表A图1图2（2）蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。

但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。

为了减少蜗轮滚刀数目，在规定标准模数的同时，对蜗杆分度圆直径亦实行了标准化，且与m 有一定的匹配。

蜗杆分度圆直径d1与轴向模数mx之比为一标准值，称蜗杆的直径系数。

即q=蜗杆分度圆直径模数=d1m d1=mq有关标准模数m 与标准分度圆直径d1的搭配值及对应的蜗杆直径系数参照表A （3）蜗杆导程角r 当蜗杆的q 和z1选定后，在蜗杆圆柱上的导程角即被确定。

为导程角、导程和分度圆直径的关系。

tan r=导程分度圆周长 = 蜗杆头数x 轴向齿距分度圆周长 =z1px d1π =z1πm πm q =z1q相互啮合的蜗轮蜗杆，其导程角的大小与方向应相同。

（4）中心距a 蜗轮与蜗杆两轴中心距a 与模数m 、蜗杆直径系数q 以及蜗轮齿数z2间的关系式如下：a=d1+d22 =m q(q+z2)蜗杆各部尺寸如表B蜗轮各部尺寸如表C2、蜗轮蜗杆的画法(1) 蜗杆的规定画法参照图1图2 （2）蜗轮的规定画法参照图1图2 （3）蜗轮蜗杆啮合画法参照图1图2.。

普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式

普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式
名称
代号
计算关系式
说明
中心距
a
a=(d1+d2+2x2m)/2
按规定选取
蜗杆头数
z1
按规定选取
蜗杆齿数
z2
按传动比确定
齿形角
α
αa=20°或αn=20°
按蜗杆类型确定
模数
m
m=ma=mn/cosγ
按规定选取
传动比
i
i=n1/n2
蜗杆为主动，按规定选取
齿数比
u
u=z2/z1当蜗杆主动时，i=u
经磨削的蜗杆，按左式所求的长度应再增加下列值：
当m<10mm时，增加25mm；
当m=10～16mm时，增加35～40mm；
当m>16mm时，增加50mm；
2
≤da2+1.5m
4
≤0.67da1
≤da2+m
0
-0.5
-1.0
0.5
1.0
≥(12.5+0.09z2)m
≥(9.5+0.09z2)m
≥(10.5+z1)m
蜗轮咽喉母圆半径
rg2
rg2=a-0.5da2
蜗轮齿宽
b2
由设计确定
蜗轮齿宽角
θ
θ＝2arcsin(b2/d1)
蜗杆轴向齿厚
sa
sa＝0.5πm
蜗杆法向齿厚
sn
sn=sa·cosγ
蜗轮齿厚
st
按蜗杆节圆处轴向齿槽宽ea'确定
蜗杆节圆直径
d1'
d1'=d1+2x2m=m(q+2x2)

普通圆柱蜗轮蜗杆计算公式

普通圆柱蜗杆传动设计计算编号：产品型号：HYD-001计算者：简工零件件号：蜗杆 / 蜗轮HYD01/HYD02日期：2012.12.6注：“度.分秒”标注示例 — 56.0638 表示56度6分38秒；35.596 表示35度59分60秒（即36度）。

项目符号数据几何参数：蜗杆类型ZA（阿基米德蜗杆）旋向右旋模数（蜗杆轴向，蜗轮端面）m6mm蜗杆头数Z11蜗轮齿数Z230蜗杆轴向齿形角αt20度蜗杆分度圆直径d154mm蜗杆直径系数q9蜗轮名义分度圆直径d2180mm蜗杆传动标准中心距a0117mm蜗杆传动中心距a117.5mm蜗轮变位系数x20.08333蜗轮切向变位系数xs20蜗杆切向变位系数xs10齿顶高系数h*a1顶隙系数c0.2蜗杆导程p18.84956mm蜗杆分度圆柱导程角γ 6.34019度,6゜20′25″蜗杆齿顶高h a16mm蜗轮齿顶高h a2 6.5mm蜗杆齿根高h f17.2mm蜗轮齿根高h f2 6.7mm全齿高h13.2mm蜗杆齿顶圆直径d a166mm蜗杆齿根圆直径d f139.6mm蜗轮喉圆直径d a2193mm蜗轮顶圆直径参考值d e2205mm蜗轮齿根圆直径d f2166.6mm蜗轮齿根圆环面半径r234.2mm蜗轮咽喉母圆半径r g221mm蜗杆螺牙计算总长 L076.8mm蜗杆螺牙实际总长L120mm蜗杆法向弦齿厚名义值s n19.367mm蜗杆法向弦齿高h n1 6.005mm蜗杆齿槽底法向宽度bf 4.19mm蜗杆齿顶法向宽度sa 5.05mm蜗杆齿面导圆柱半径r Z0mm螺旋线母线与端截面间的夹角20度,20゜0′0″蜗轮齿宽角θ80度蜗轮轮缘宽度最小值B2 min44mm蜗轮滚切时是否面切或装配干涉？否蜗轮滚切时是否根切？否总重合度:ε 2.15传动效率:η0.742公差值：检验项目组合：蜗轮：ΔF P + ΔF Pk + Δf Pt ；蜗杆：Δf h + Δf hL（单头蜗杆），Δf Px + Δf hL（多头蜗杆）；另外，3、4、5 级蜗杆传动必须检验ΔFi'c + Δfi'c ，并以此作为权威检验结果。

蜗轮蜗杆计算公式(简洁版)

12.56 6.28
0
蜗轮咽喉母圆半径rg2=a-da2/2
14 13.9999999
14
蜗轮齿根圆弧半径rf2=0.5da1+0.2*m Z1
22.8
22.8
22.8
1
2、3
4、圆弧圆柱蜗杆
蜗轮最大外圆直径da2max≤da2+2*m、 da2+1.5*m、da2+m
140
138
136
Z1大小蜗轮轮缘宽度b=(0.67—0.75)*da1
计算结果计算结果计算结果
（1）
（2）
（3）
0 0
0
0
0
0
0
0
何尺寸计算程序
常量
度数：分数：秒数：
γ正切： γ余弦：
0.111111 γ弧度： 0.110657 0.993884 γ弧度： 363.6348 4
6 20 25 蜗杆直径系数 q=d1/m=Z1/tanγ（蜗杆特性系数）
50
50
计算补充程序
常量
α正弦：
0
α余弦：
1
α弧度：
0
6.41667
9
9
9
Z1大、 29.48
Z1小
Z1大、
33 29.48
普通圆柱螺杆L≥ X -1 -0.5 0 0.5 1
Z1=1~2 46
39.44 51.44 56.4 60.4
蜗杆螺纹部分长度L
圆弧圆柱蜗杆
Z1=3~4
X2
Z1
46
<1
1~2
49.16
1~1.5
1~2
61.16
<1

普通圆柱讲义蜗轮蜗杆传动设计计算

力的方向判断例题
2 蜗杆传动的计算载荷
计算载荷=K*名义载荷
KKAKK
式中KA—工作情况系数 K—动载荷系数 K—齿向载荷分布系数
二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
校核公式为：
HZE
9 dK 1d2 2 2TZE
9K2T[ m 2d1Z2 2
]H
MPa
设计公式为：
m2d1 9KT 2(Z2Z[E]H)2 mm3
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
1 、蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和压力角
m a1 m t2 m
a1 t2 2
旋向相同
2 、蜗杆分度圆直径d1和导程角
为了限制蜗轮滚刀的数目并便于滚刀的标准化，因此对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径 d1（表9-1）
a'
1 2
d1 mz'2 2mx
a
1 2
d1
mz2
一般取 ∣x∣≤ 1
z '2 z2 2 x
x
z2
z
' 2
2
5 相对滑动速度S
s
2 1
2 2
1 co s
d 1n1
60 1000 cos
m/s
式中：
d1--蜗杆分度圆直径，mm n1--蜗杆的转速，r/min
--蜗杆分度圆上的导程角, 度
精品
普通圆柱蜗轮蜗杆传动设计计算
一、蜗杆传动的特点和应用
1、特点：
单级传动比大; 结构紧凑; 传动平稳，无噪音; 可自锁; 传动效率低; 成本高。
2、应用：
机床：数控工作台、分度汽车：转向器冶金：材料运输矿山：开采设备起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯

蜗轮蜗杆的计算

蜗轮蜗杆的计算公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]蜗轮、蜗杆的计算公式：1，传动比=蜗轮齿数÷蜗杆头数2，中心距=（蜗轮节径+蜗杆节径）÷2 3，蜗轮吼径=（齿数+2）×模数 4，蜗轮节径=模数×齿数5，蜗杆节径=蜗杆外径-2×模数 6，蜗杆导程=π×模数×头数7，螺旋角（导程角）tg β=（模数×头数）÷蜗杆节径一．基本参数：（1）模数m 和压力角α：在中间平面中，为保证蜗杆蜗轮传动的正确啮合，蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数m t2和压力角αt2，即 m a1=m t2=m αa1=αt2蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为: tgαa =tgαn /cosγ 式中：γ-导程角。

（2）蜗杆的分度圆直径d 1和直径系数q为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，要用与蜗杆尺寸相同的蜗杆滚刀来加工蜗轮。

由于相同的模数，可以有许多不同的蜗杆直径，这样就造成要配备很多的蜗轮滚刀，以适应不同的蜗杆直径。

显然，这样很不经济。

为了减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化，就对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把及分度圆直径和模数的比称为蜗杆直径系数q ，即： q=d1/m常用的标准模数m 和蜗杆分度圆直径d1及直径系数q ，见匹配表。

（3）蜗杆头数z 1和蜗轮齿数z 2蜗杆头数可根据要求的传动比和效率来选择，一般取z1＝1-10，推荐 z1＝1，2，4，6。

选择的原则是：当要求传动比较大，或要求传递大的转矩时，则z1取小值；要求传动自锁时取z1＝1；要求具有高的传动效率，或高速传动时，则z1取较大值。

蜗轮齿数的多少，影响运转的平稳性，并受到两个限制：最少齿数应避免发生根切与干涉，理论上应使z2min≥17，但z2＜26时，啮合区显着减小，影响平稳性，而在z2≥30时，则可始终保持有两对齿以上啮合，因之通常规定z2＞28。

蜗杆分度圆直径计算公式

蜗杆的计算公式是什么?普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式:名称代号计算关系式说明中心距a a=(d1+d2+2x2m)/2 按规定选取蜗杆头数z1 按规定选取蜗轮齿数z2 按传动比确定齿形角a aa=20。

或an=20。

按蜗杆类型确定模数m m=ma=mn/cosr 按规定选取传动比i i=n1/n2 蜗杆为主动，按规定选取齿数比u u=Z2/Z1当蜗杆主动时,i=u蜗轮变位系数x2 x2=a/m-(d1+d2)/2m蜗杆直径系数q q=d1/m蜗杆轴向齿距pa pa=πm蜗杆导程pz pz=πmz1蜗杆分度圆直径d1 d1=mq 按规定选取蜗杆齿顶圆直径da1 da1=d1+2ha1=d1+2ha*m蜗杆齿根圆直径df1 df1=d1-2hf1=da-2(ha*m+c)顶隙c c=c*m 按规定渐开线蜗杆齿根圆直径db1 db1=d1.tgr/tgrb=mz1/tgrb蜗杆齿顶高ha1 ha1=ha*m=1/2(da1-d1) 按规定蜗杆齿根高hf1 hf1=(ha*+c*)m=1/2(da1-df1)蜗杆齿高h1 h1=hf1+ha1=1/2(da1+df1)蜗杆导程角r tgr=mz1/d1=z1/q渐开线蜗杆基圆导程角rb cosrb=cosr.cosan蜗杆齿宽b1 见表11－4 由设计确定蜗轮分度圆直径d2 d2=mz2=2a-d1-2x2.m蜗轮喉圆直径da2 da2=d2+2ha2蜗轮齿根圆直径df2 df2=d2-2ha2蜗轮齿顶高ha2 ha2=1/2(da2-d2)=m(ha*+x2) 蜗轮齿根高hf2 hf2=1/2(d2-df2)=m(ha*-x2+c*) 蜗轮齿高h2 h2=ha2+hf2=1/2(da2-df2)蜗轮咽喉母圆半径rg2 rg2=a-1/2(da2)蜗轮齿宽b2 由设计确定蜗轮齿宽角θθ=2arcsin(b2/d1)蜗杆轴向齿厚sa sa=1/2(πm)蜗杆法向齿厚sn sn=sa.cosr蜗轮齿厚st 按蜗杆节圆处轴向齿槽宽ea'确定蜗杆节圆直径d1' d1'=d1+2x2m=m(q+2x2)。

普通圆柱蜗杆传动的效率

普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热
平衡
(一)蜗杆传动的效率
闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分，即啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的零件搅油时的溅油损耗。

因此总效率为
η=η1·η2·η3
式中η1,η2,η3分别为单独考虑啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及溅油损耗时的效率。

而蜗杆传动的总效率，主要取决于计入啮合摩擦损耗时的效率η1。

当蜗杆主动时，则
式中：γ—普通圆柱蜗杆分度圆柱上的导程角；
—当量摩擦角，，其值可根据滑动速度vs由表<普通圆柱蜗杆传动的vs，fv，值>或表<圆弧圆柱蜗杆传动的vs，fv，值>中选取。

滑动速度vs由图<蜗杆传动的滑动速度>得
m/s) (m/s)
运动粘度
H2=S(t0-ta)
:箱体的表面传热系数，围空气所冷却的箱体表面面积，
式中
风扇叶轮的圆周速度，m/s
' --
的表面传热系数'>
数'
'[W/(·℃)]。

蜗轮蜗杆的计算

蜗轮、蜗杆的计算公式： 1，传动比=蜗轮齿数÷蜗杆头数 2，中心距=（蜗轮节径+蜗杆节径）÷2 3，蜗轮吼径=（齿数+2）×模数 4，蜗轮节径=模数×齿数 5，蜗杆节径=蜗杆外径-2×模数 6，蜗杆导程=π×模数×头数7，螺旋角（导程角）tg β=（模数×头数）÷蜗杆节径一．基本参数：（1）模数m 和压力角α：在中间平面中，为保证蜗杆蜗轮传动的正确啮合，蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数m t2和压力角αt2，即 m a1=m t2=m αa1=αt2蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为: tgαa =tgαn /cosγ 式中：γ-导程角。

（2）蜗杆的分度圆直径d 1和直径系数q为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，要用与蜗杆尺寸相同的蜗杆滚刀来加工蜗轮。

由于相同的模数，可以有许多不同的蜗杆直径，这样就造成要配备很多的蜗轮滚刀，以适应不同的蜗杆直径。

显然，这样很不经济。

为了减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化，就对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把及分度圆直径和模数的比称为蜗杆直径系数q，即：q=d1/m常用的标准模数m和蜗杆分度圆直径d1及直径系数q，见匹配表。

（3）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆头数可根据要求的传动比和效率来选择，一般取z1＝1-10，推荐 z1＝1，2，4，6。

另一方面z2也不能过多，当z2＞80时(对于动力传动)，蜗轮直径将增大过多，在结构上相应就须增大蜗杆两支承点间的跨距，影响蜗杆轴的刚度和啮合精度；对一定直径的蜗轮，如z2取得过多，模数m 就减小甚多，将影响轮齿的弯曲强度；故对于动力传动，常用的范围为z2≈28-70。

蜗杆设计.ppt

v )
故： (0.95 ~ 0.96) tg tg( v )
由此可知，z1↑→γ↑ →η ↑ 设计之初， η 未知，可按 z1 初选：
提示：
设计完成后，需验算 η ，若与初选值相差太远，则需重选η再设计。
z1 = 1 时， η = 0.7~0.75 z2 = 4 时， η = 0.87~0.92
在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合
正确啮合条件：在中间平面内
mx1 = mt2 = m
αx1 = αt2 = α= 20°
● 蜗杆导程角γ与蜗轮螺旋角β之关系
Σ=90° 时： γ =β
β
且旋向相同
γ
● 蜗杆直径系数 q 及分度圆直径d1
d1 — 标准系列值
限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化
蜗杆直径系数：q = d1 / m → d1 = m q
由于齿形的原因，通常蜗轮轮齿的弯曲强度比接触强度大得多，所以只是在受强烈冲击、z2特多或开式传动中计算弯曲强度才有意义。
五、蜗轮材料的许用应力
许用应力与蜗轮材料有关，见表6-4
蜗轮材料为铸锡青铜时：
主要失效形式是疲劳点蚀，σHP与 vs 无关蜗轮材料为铸铝青铜或灰铸铁时：
主要失效形式是齿面胶合，σHP与应考虑胶合的影响
近似计算：
A 100
t 0 — 环境温度常取 t 0 = 20 ℃
△t — 温升
热平衡时： 1000P1（1 -η ）= Kt A △t 则热平衡计算式：
t
1000 P1(1 )
Kt A
[t] 60 ~
70 ℃
若△t ＞[△t ]，则采取措施提高散热能力：
在箱壳外表面加铸散热片蜗杆轴端装风扇加速空气流通同时沿气流方向配置散热片箱体油池内放置蛇形冷却水管

普通圆柱蜗轮蜗杆传动设计计算

传动比
蜗轮蜗杆传动的传动比等于蜗轮齿数与蜗杆头数之比。它是蜗轮蜗杆传动设计中的重要参数，决定了传动的方向和减速比。
传动效率
蜗轮蜗杆传动的效率取决于多个因素，如模数、压力角、润滑条件等。在理想情况下，单头蜗杆传动的效率约为 90%，多头蜗杆传动的效率会相应降低。
03
蜗轮蜗杆传动的强度计算
蜗杆的强度计算
02
蜗轮蜗杆传动的设计参数
蜗杆的几何参数
模数
模数是蜗杆设计中的重要参数，它决定了蜗杆的尺寸和传动效率。模数越大，蜗杆的直径就越大，传动效率越高，但同时也会增加蜗杆的弯曲和剪切应力。
压力角
压力角是蜗杆螺旋线与蜗轮齿面接触点处的法线方向与蜗轮轴线之间的夹角。压力角的大小对蜗杆传动的平稳性和传动效率有影响。通常，较小的压力角可以获得更好的传动平稳性，但也会降低传动效率。
蜗轮的几何参数
齿数
蜗轮的齿数是蜗轮的一个重要参数，它决定了蜗轮的传动比和传动能力。齿数越多，传动比就越大，但同时也会增加蜗轮的尺寸和重量。
分度圆直径
分度圆直径是蜗轮的一个关键参数，它决定了蜗轮的大小和强度。分度圆直径越大，蜗轮的承载能力就越强，但同时也会增加蜗轮的尺寸和重量。
传动的基本参数
定期更换润滑剂：根据工作条件和润滑剂的使用情况，定期更换润滑剂以保证良好的润滑效果。
06
蜗轮蜗杆传动设计计算的实例分析
设计实例一
总结词：基础设计
详细描述：该实例主要介绍了普通圆柱蜗轮蜗杆传动的基本设计计算过程，包括蜗杆的几何参数、传动效率、承载能力等方面的计算。
设计实例二
总结词
高温环境适应性
防尘密封
通过密封圈、密封垫等密封件，防止灰尘、杂质等进入蜗轮蜗杆的接触表面。

蜗轮蜗杆(常见普通)的规格及尺寸

常见普通蜗轮蜗杆的规格及尺寸例：蜗杆传动，已知模数m=4.蜗杆头数z1=1，蜗轮齿数z2=50,特性系数q=10。

求传动中心距a=?变位系数0时：中心距a=（蜗杆分度圆+蜗轮分度圆）/2=(特性系数q*模数m+蜗轮齿数Z2*模数m)/2=(10*4+50*4)/2=120特性系数:蜗杆的分度圆直径与模数的比值称为蜗杆特性系数。

加工蜗轮时，因为是直径和形状与蜗杆相同的滚刀来切制，由上式可看出，在同一模数下由于Z1和λ0的变化，将有很多不同的蜗杆直径，也就是说需要配备很多加工蜗轮的滚刀。

为了减少滚刀的数目，便于刀具标准化，不但要规定标准模数，同时还必须规定对应于一定模数的Z1/tgλ0值，这个值用q表示，称之为蜗杆特性系数。

圆柱蜗轮、蜗杆设计参数选择蜗轮和蜗杆通常用于垂直交叉的两轴之间的传动（图1）。

蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮的轮齿顶面常制成环面。

在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。

蜗杆轴向剖面类是梯形螺纹的轴向剖面，有单头和多头之分。

若为单头，则蜗杆转一圈蜗轮只转一个齿，因此可以得到较高速比。

计算速比（i）的公式如下：i=蜗杆转速n1蜗轮转速n2 =蜗轮齿数z2蜗杆头数z11、蜗轮蜗杆主要参数与尺寸计算主要参数有：模数（m）、蜗杆分度圆直径（d1）、导程角（r）、中心距（a）、蜗杆头数（或线数z1）、蜗轮齿数（z2）等，根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸，其中z1、z2由传动要求选定。

（1）模数m 为设计和加工方便，规定以蜗杆轴项目数mx和蜗轮的断面模数mt为标准模数。

对啮合的蜗轮蜗杆，其模数应相等，及标准模数m=mx=mt。

标准模数可有表A查的，需要注意的是，蜗轮蜗杆的标准模数值与齿轮的标准模数值并不相同。

表A图1图2（2）蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。

但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。

普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计

普通圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体，结构形式见图<蜗杆的结构形式>，其中图a所示的结构无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法；图b所示的结构则有退刀槽，螺旋部分可以车制，也可以铣制，但这种结构的刚度比前一种差。

当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将蜗杆与轴分开制作。

图<蜗杆的结构形式>常用的蜗轮结构形式有以下几种:1)齿圈式(图a) 这种结构由青铜齿圈及铸铁轮芯所组成。

齿圈与轮芯多用H7/r6配合，并加装4～6个紧定螺钉(或用螺钉拧紧后将头部锯掉),以增强联接的可靠性。

螺钉直径取作(1.2～1.5）m,m为蜗轮的模数。

螺钉拧入深度为(0.3～0.4)B,B为蜗轮宽度。

为了便于钻孔，应将螺孔中心线由配合缝向材料较硬的轮芯部分偏移2～3mm。

这种结构多用于尺寸不太大或工作温度变化较小的地方，以免热胀冷缩影响配合的质量。

2)螺栓联接式(图b) 可用普通螺栓联接，或用铰制孔用螺栓联接，螺栓的尺寸和数目可参考蜗轮的结构尺寸而定，然后作适当的校核。

这种结构装拆比较方便，多用于尺寸较大或易磨损的蜗轮。

3)整体浇注式(图c) 主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。

4)拼铸式(图d) 这是在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿。

只用于成批制造的蜗轮。

图<蜗轮的结构形式>蜗轮的几何尺寸可按表<普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式>、表<蜗轮宽度顶圆直径及蜗杆齿宽的计算公式>中的计算公式及图<普通圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸>、图<普通圆柱蜗杆传动>所示的结构尺寸来确定；轮芯部分的结构尺寸可参考齿轮的结构尺寸。

图<普通圆柱蜗杆传动的基本几何尺寸>图<普通圆柱蜗杆传动>。

圆柱蜗杆蜗轮传动主要参数及几何计算

圆柱蜗杆传动主要参数及几何计算设计圆柱蜗杆传动时，均取给定平面上的参数和几何尺寸作为主要参数，参考齿轮传动的计算关系进行几何计算。

1. 蜗杆传动主要参数∙普通圆柱蜗杆的基准齿廓普通圆柱蜗杆的基准齿廓是指基准蜗杆在给定截面上的规定齿廓。

在蜗杆的轴平面内基准齿廓的尺寸参数包括：∙齿顶高：Ha = m（正常齿）ha = 0.8m（短齿）∙工作齿高：h’ = 2m（正常齿）h’ = 1.6m（短齿）∙轴向齿距：Px = πm (中线上的齿厚等于齿槽宽)∙顶隙：c = 0.2m，必要时可减小到0.15m或增大到0.35m∙齿根圆角：ρf = 0.3m, 必要时可减小到0.2m或增大到0.4m∙齿形角：阿基米德蜗杆，轴向齿形角αx = 20°，法向直廓蜗杆，法向齿形角αn = 20°，渐开线蜗杆，法向齿形角αn = 20°∙模数、蜗杆分度圆直径和直径特性系数1)模数m 在中间平面上的模数为标准值，即蜗杆的轴向模数mx和蜗轮的端面模数mt为标准值。

2) 蜗杆分度圆直径d1要保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，蜗轮加工是用和与该蜗轮相啮合的蜗杆的直径、齿形参数完全相同的滚刀进行切制。

为了减少加工蜗轮的滚刀的规格数量，利于蜗轮滚刀的标准化和系列化，国标规定d1为标准值，且与m有一定的搭配关系。

3) 蜗杆直径特性系数q由于蜗杆分度圆直径d1和蜗杆模数m均为标准值，定义它们的比值为蜗杆直径特性系数，即d1 = mq。

∙蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2蜗杆头数Z1是指蜗杆圆柱面上连续齿的个数，也就是螺旋线的线数。

常用取值为1，2，4，6。

Z1过多，加工制造的难度增加，精度不易保证；Z1减小，传动效率降低，传动比较大或要求自锁时取Z1=1。

蜗轮齿数Z2根据传动比i和Z1确定。

Z2 = i Z1。

为避免蜗轮轮齿发生根切和保证传动的平稳性，一般取蜗轮齿数Z2>27；同时为避免结构尺寸一定时，模数过小而导致弯曲强度不足或模数一定时，蜗轮直径过大而导致蜗杆轴支撑跨距过大从而刚度降低，蜗轮齿数也不宜过大，一般取Z2<80。

蜗轮蜗杆传动承载能力计算

普通圆柱蜗杆传动承载能力计算(一)蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀(齿面接触疲劳破坏)、齿根折断、曲面胶合及过度磨损等。

由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上。

因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。

由于蜗杆与蜗轮齿面间有较大的相对滑动，从而增加了产生胶合和磨损失效的可能性，尤其在某些条件下(如润滑不良),蜗杆传动因齿面胶合而失效的可能性更大。

因此，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。

在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。

在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。

因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而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。

由上述蜗杆传动的失效形式可知，蜗杆、蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。

蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。

高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr，并经渗碳淬火；也可用40、45号钢或40Cr并经淬火。

这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。

通常要求蜗杆淬火后的硬度为40～55HRC，经氮化处理后的硬度为55～62HRC。

一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45号钢，并经调质处理，其硬度为220～300HBS。

常用的蜗轮材料为铸造锡青铜(ZCuSnlOPl，ZCuSn5Pb5Zn5)、铸造铝铁青铜(ZCuAl10Fe3)及灰铸铁(HTl5O、HT2OO)等。

锡青铜耐磨性最好，但价格较高，用于滑动速度Vs≥3m/s的重要传动；铝铁青铜的耐磨性较锡青铜差一些，但价格便宜，一般用于滑动速度Vs≤4m/s的传动；如果滑动速度不高(Vs<2m/s)，对效率要求也不高时，可采用灰铸铁。

为了防止变形，常对蜗轮进行时效处理。

(二)蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析和斜齿圆柱齿轮传动相似。

蜗轮蜗杆的计算

蜗轮、蜗杆的计算公式：1，传动比=蜗轮齿数÷蜗杆头数2，中心距=（蜗轮节径+蜗杆节径）÷ 2 3，蜗轮吼径=（齿数+2）×模数4，蜗轮节径=模数×齿数5，蜗杆节径=蜗杆外径-2×模数6，蜗杆导程=π×模数×头数为了减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化，就对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把及分度圆直径和模数的比称为蜗杆直径系数q，即：q=d1/m常用的标准模数m和蜗杆分度圆直径d1及直径系数q，见匹配表。

（3）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆头数可根据要求的传动比和效率来选择，一般取z1＝1-10，推荐z1＝1，2，4，6。

另一方面z2也不能过多，当z2＞80时(对于动力传动)，蜗轮直径将增大过多，在结构上相应就须增大蜗杆两支承点间的跨距，影响蜗杆轴的刚度和啮合精度；对一定直径的蜗轮，如z2取得过多，模数m就减小甚多，将影响轮齿的弯曲强度；故对于动i=n1/n2=z2/z1 =u式中：n1 -蜗杆转速；n2-蜗轮转速。

减速运动的动力蜗杆传动，通常取5≤u≤70，优先采用15≤u≤50；增速传动5≤u≤15。

普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配表。

2 蜗杆传动变位的特点蜗杆传动变位变位蜗杆传动根据使用场合的不同，可在下述两种变位方式中选取一种。

1)变位前后，蜗轮的齿数不变(z2 '＝z2)，蜗杆传动的中心距改变(a '≠a)，如图9-8a、c所示，其中心距的计算式如下：a '＝a+x2m=(d1+d2+2x2m)/22)变位前后，蜗杆传动的中心距不变(a '＝a)，蜗轮齿数发生变化(z2'≠z2)，如图9-8d、e所示，z2' 计算如下：因a'＝a则z2' ＝z2-2x2蜗杆传动变位：3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式:。

蜗杆传动的几何参数和尺寸计算

分度圆直
径d1/mm
m2d1/mm3
蜗杆头数z1
直径系数q
蜗杆分度圆导程角γ
蜗轮齿数z2
蜗轮变位系数x2
40
1
18
18
1
18.00
3°10′47″
62
0
50
82
0
40
1.25
20
31.25
1
16.00
3°34′35″
49
-0.500
50
22.4
35
17.92
3°11′38″
62
0.040
63
62
0.440
-0.1
≥(10.5+ )m
0.5
≥(12.5+0.1 )m
1.0
≥(13+0.1 )m
表1蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的荐用值
i=z2/z1
z1
z2
5
6
29~31
7~15
4
29~61
14~30
2
29~61
29~82
1
29~82
往上
表2普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配
中心距a/mm
模数m/mm
传动比
i12
1）i12=n1/n2=z2/z1=d2/（mz1）=（2a-d1）/（mz1）=（2a/m-q）/z1
2）减速传动时常用i=15~50，荐用的蜗杆头数与传动比之间的对应值见表1
齿数比
u
u=蜗轮齿数z2/蜗杆头数z1，减速传动时u=i
蜗杆导程角
γ
1）γ多在3°~31°之间。γ小易自锁，γ大传动效率高，但蜗杆加工困难
(-0.100)