蜗杆传动的类型和特点

q
7. 中心距
d1 m
a
d1 d 2 2

d 1 mz 2 2
几何尺寸
4.3 蜗杆传动的失效形式和计算准则
一、蜗杆传动的失效形式 1. 齿面间相对滑动速度v；
vs v v
2 1 2 2

v1 cos
2. 齿轮的失效形式； 失效常发生于蜗轮的轮齿上 主要失效形式为：胶合、磨损、齿面点蚀
蜗杆传动的类型
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蜗杆传动的几何尺寸计算
名称 符号 蜗杆
d
ha
hf
计算公式 蜗轮
d 2 mz
分度圆直径
齿顶高 齿根高 齿顶圆直径 齿根圆直径 蜗杆导程角 蜗轮螺旋角 径向间隙 标准中心距
d 1 mq
ha m
h f 1 .2 m
d a1 ( q 2 ) m
d a 2 (Z 2 2)m
3. 冷却水管；
4. 压力喷油润滑。
4.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护
普通圆柱蜗杆传动规定了1~12个精度等级
★1级精度最高，12级为最低，6~9级精度应用最多 ★6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构，圆周 速度v2≥5m/s ★7级精度用于中等精度的运输机或高速传递动力场合,速 度v2≥7.5m/s ★8级精度一般用于一般的动力传动中，圆周速度v2≥3m/s ★9级精度一般用于不重要的低速传动机构或手动机构
d
f 2
da
d
f
d
f1
( q 2 .4 ) m
Z1 q
( Z 2c 0 .2 m
a 0 .5 ( d 1 d 2 ) 0 .5 ( q z 2 )
c
a
返回
n2
Fr1
二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
蜗轮齿面接触疲劳强度的校核公式为 ：
H 500
KT 2 d 1d
2 2
500
KT 2 m d1Z
2 2 2
[
H
]
适用于钢制蜗杆对青铜或铸铁蜗轮 涡轮齿面接触疲劳强度的设计公式为
m d 1 KT 2 (
2
500 Z 2 [
H
) ]
2
三、蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算 涡轮齿根弯曲强度的校核公式为：
蜗杆常和轴做成一个整体。
★无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。
★有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加 工，但该结构的刚度较前一种差。
2. 蜗轮的结构
4.5 蜗杆传动的强度计算
一、蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿 在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、 周向载荷Ft、轴向载荷Fa。
蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、 蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋 转方向。 径向力 F r 1 =径向力 Fr 2
Fr 2
Fr1
蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、 蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋 转方向。 径向力 F r 1 =径向力 Fr 2 周向力 Ft 1 =轴向力 F a 2
第4章
§4.1 §4.2 §4.3 §4.4 §4.5 §4.6 §4.7 §4.8
蜗杆传动
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 蜗杆传动的失效形式和计算 蜗杆传动的材料和结构 蜗杆传动的强度计算 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡 普通圆柱蜗杆传动的精度等级 常用各类齿轮传动的选择
4.1 蜗杆传动的类型和特点
4. 直齿圆锥齿轮仅用于v≤5m/s的场合，高 速时可采用曲面齿等。 5. 由工作条件确定选用开式传动或闭式传动。 6. 蜗杆的圆周速度v<4m/s时，采用下置式蜗杆 传动；v>4m/s时采用上置式蜗杆传动。 7. 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。
蜗杆传动安装 ★蜗杆传动安装要求精度高。应使蜗轮的中 间平面通过蜗杆的轴线。 ★为保证传动的正确啮合，工作时蜗轮的中间 平面不允许有轴向移动，因此蜗轮轴支撑应采 用两端固定的方式。 ★蜗杆传动的维护很重要，又注意周围 的通风散热情况。
【例】设计一运输机的闭式蜗杆传动，已知蜗杆
输入功率P1 = 5.5kW，蜗杆转速n1 = 960r/min，传
F
2 KT 2 Y F 2 [ F ] d 1 d 2 m cos
设计公式为：
m d1
2
2 KT 2 z 2 [ F ] cos
YF 2
四、 蜗轮材料的许用应力
1. 蜗轮材料的许用应力[σH] 蜗轮材料的许用应力[σH]由材料的抗失效能力决 定。其计算公式为
[ H ] [ H ] K HN
Ft1 2T1 d1 Ft2 Fa2
Fa1
2T2 Ft 2 d2

Fr1 Fr2
Fr2 Ft 2 tan
蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、 蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋 转方向。
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。
三、蜗杆传动的热平衡计算 闭式蜗杆传动应进行热平衡计算 传动消耗于摩擦而变为热量的功率为：
PS 1000 P1 (1 )
经箱体表面散发的热量的相当功率为：
Pc K s A ( t1 t 0 )
蜗杆传动的热平衡条件为： Ps Pc 得：
但蜗杆头数过多时不易加工。
2. 蜗轮的齿数z2
通常取z2 = 28~80
3. 传动比i
i
n1 n2

1 z1 / z 2

z2 z1
4. 模数m和压力角α 蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压 力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即： ma1= mt2 = m aa1 = at2 = 20° 正确啮合条件
二、 蜗杆传动的计算准则
1. 对于闭式涡轮传动，通常按齿面接触疲劳强 度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。
2. 对于开式涡轮传动，或传动时载荷变动较大， 或蜗轮齿数Z2 大于90 时，通常只须按齿根弯曲 疲劳强度进行设计。 3. 由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低， 对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发 生胶合失效。
Ft 1
Fr 2
Fa 2
Fr1
蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、 蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋 转方向。 径向力 F r 1 =径向力 Fr 2 周向力 Ft 1 =轴向力 F a 2
Ft 1 Ft 2
Fr 2
周向力 Ft 2 =轴向力 F a 1
t1
1000 P1 (1 ) KsA
t 0 t1
Ks—箱体表面的散热系数，可取Ks (10~17)W/(m2•℃)； A ——箱体的可散热面积(m2)； t0——环境温度(℃)。 t1——润滑油的工作温度(℃)；一般
t1 70 ~ 90 C

蜗杆传动的散热方式：
1. 增加散热面积（加散热片）； 2. 安装风扇；
动比i =25，载荷平稳，单向回转，预期使用寿命
15000h，通风良好。
4.8 常用各类齿轮传动的选择
一、各类齿轮传动性能的比较
二、传动类型的选择 在选择传动类型时应考虑以下几个方面 1. 传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。 2. 在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿 轮放在高速级 3. 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
5. 蜗杆螺旋线升角（导程角）λ
导程：
L z1 p a 1 z1 m
tan
L d1

z1 m d1

z1 m d1
蜗杆螺旋线有左、右旋之分，一般为右旋。 通常λ=3.5°~27°
6. 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q
d1 m
z1 tan
直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。
2.蜗轮的许用弯曲应力[σF]
[ F ] [ F ] K HN
4.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
一、蜗杆传动的效率
1 2 3
η1——计及啮合摩擦损耗的效率； η2——计及轴承摩擦损耗的效率； η3——计及溅油损耗的效率； η1是对总效率影响最大的因素
二、蜗杆传动的润滑
4.4 蜗杆传动的材料和结构
一、蜗杆传动的材料 1. 为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色 金属（铜合金、铝合金）。 2. 高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火， 或45钢、40Cr淬火。 3. 低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。 4. 蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、 灰铸铁等。
二、蜗杆、涡轮的结构 1. 蜗杆的结构
Fa 2
Fa1
Fr1
蜗杆传动受力方向判断
蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、 蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋 转方向。 径向力 F r 1 =径向力 Fr 2 周向力 Ft 1 =轴向力 F a 2
Ft 1 Ft 2
Fr 2
n2
Fa 2
Fa1
周向力 Ft 2 =轴向力 F a 1 从动轮转向
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° 蜗杆主动、蜗轮从动 蜗轮
蜗杆
一、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 圆弧圆柱蜗杆传动 圆弧面蜗杆传动 锥面蜗杆传动