第六讲_蜗杆传动__齿轮的结构与润滑

（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，查表
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
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
传动的效率、润滑和热平衡问题，蜗杆、蜗轮的材 料和结构，蜗杆传动的基本设计方法。
§8—13 蜗杆机构
交错轴斜齿轮机构 ：若将一对斜齿轮安装成其轴线既 不平行也不相交，就成为交错轴 斜齿轮机构。
两轮轴线之间的夹角∑称为轴角 1、轴角 1 2
2、点接触，承载能力低
3、相对滑动速度大，轮齿易磨损。
齿圈式
螺栓联接式 整体浇铸式
拼铸式
(二)、蜗杆传动的受力分析 力的大小
圆周力
Ft1

2T1 d1
Fa2
轴向力
Ft 2

2T2 d2
Fa1
径向力 Fr1 Fr2 Ft2tg
力的方向和蜗轮转向的判别
圆周力 Ft——主反从同
径向力 轴向力
Fr——指向各自的轴线 Fa1——蜗杆左右手螺旋定则
蜗杆分度圆柱面上螺旋线的导程角 ：
90 1 2
二、蜗杆蜗轮机构的分类 圆柱蜗杆机构
按蜗杆形状分：
环面蜗杆机构 锥蜗杆机构
按蜗杆齿廓曲线的形状
阿基米德圆柱蜗杆 渐开线圆柱蜗杆 延伸渐开线蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
三、蜗杆传动 1、主平面： 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 2、在主平面内，蜗杆传 动相当于齿轮齿条传动
ha* 1, c* 0.2
标准中心距：
a

1 2
(d1

d2
)

1 2
m(q

Z2
)
i12
1 2

Z2 Z1

d2 d1
五、特点
1、优点：
①i大，机构紧凑 ②传动平稳、无噪音。 ③反行程时可自锁，安全保护（起重机）
2、缺点：
①轮齿间相对滑动速度较大，易磨损。 ②效率低（最高70%） ③成本较高 蜗杆：钢，蜗轮：青铜
(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
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
F

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

1.53KT2
Z2 cos [ ]F
YFa2Y
查表定m、d1
(四)、蜗杆的刚度计算
计算模型： 简支梁
第六讲 蜗杆传动 齿轮的结构与润滑
目的要求:掌握蜗杆传动的特点和应用场合、蜗杆及蜗 轮的材料，会分析蜗杆传动的效率、润滑和热 平衡问题；了解蜗杆传动的基本设计方法。明确轮 的结构和润滑。
教学重点:蜗杆传动的特点和应用场合、蜗杆及蜗轮的材料。 教学难点:蜗杆传动的效率、润滑和热平衡问题。 教学内容:蜗杆传动的常见类型、传动特点和应用场合，蜗杆
蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向
(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
六. 蜗杆传动的润滑及热平衡计算 (一)、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——参看表
2、润滑油粘度及给油方法——参看表
3、润滑油量
浸油深度
1 3
d
a
2
(二)、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。
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B，
蜗轮齿宽角，蜗杆齿宽b1等
四. 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
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
§8—14 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
环面蜗杆
圆柱蜗杆传动
锥蜗杆
2 按刀具加工位置分 阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
法向直廓蜗杆
二、蜗杆传动的特点 1、传动比大 Baidu Nhomakorabea、连续啮合，传动平稳 3、具有自锁性 4、效率较低
三. 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： 主平面 1、模数m和压力角
3、正确啮合条件：
mx1 mt2 m
x1 t2
2
（螺旋线方向相同、旋向相同）
判定蜗杆、蜗轮的转向： 蜗杆为左旋，蜗轮转向为顺时针
四、蜗杆传动的主要参数及尺寸计算
1、模数m
2、压力角α 20° 标准值
α=
25° 动力传动中
12°、15° 分度传动
3、头数Z1 Z1=1，2，4，6
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 H2 Kd St t0
Kd——箱体表面散热系数
S ——箱体散热面积
t ——油的工作温度
t0——环境温度
达到热平衡时
1000P1 Kd St t0
Z2=27~80
4、螺旋升角γ （导程角）
tg PZ Z1Px Z1m Z1m d1 d1 d1 d1
d1

m
Z1
tg
5、直径系数q
d1 q Z1
m
tg
d1 mq
d2 mZ2
6、尺寸计算
（蜗杆、蜗轮的齿顶高、齿根高、齿全高、齿顶圆直径、 齿根圆直径可用直齿轮公式计算）
2、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q
3、蜗杆头数Z1
直径系数 q d1 m
蜗
蜗
杆
轮
加
加
工
工
4、导程角
如图
5、传动比 i 和齿数比 u
i Z从 Z主
u Z大 Z小
6、蜗轮齿数Z2
Z2min 28
Z2max 80
7、标准中心距 a
a

m 2
(q

Z2)

1 2
m(Z1

Z2)
蜗杆：40、45、40Cr
蜗轮： 铸造锡青铜，铸造铝铁青铜
五. 蜗杆传动的滑动速度及效率
(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、实心齿轮 e>2m，da≤160mm
3、腹板式齿轮 da<500mm
4、轮辐式齿轮
400mm<da<1000mm
5、组合式齿轮
轮毂与齿圈采用不同材料
一、润滑方式
1、V<12m/s——浸油润滑 2、V>12m/s——喷油润滑 二、润滑剂的选择
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
§8—14 齿轮的结构设计与润滑
1、齿轮轴
e<2mt（<1.6m—锥齿）
可得到热平衡时的温度 t

t0

1000P(1 )
Kd S
(C)

[t]

80C
如 t >80°时措施： 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
2 蜗杆轴端加风扇，强制风冷却
七. 普通圆柱蜗杆、蜗轮的结构设计 1、蜗杆——一般与轴成一体
2、蜗轮 轮齿部分——青铜
轮毂部分——钢
一、蜗杆蜗轮的形成
1、交错轴斜齿轮机构
90
Z1小, 大
2、啮合特点：
→蜗杆蜗轮
点接触 改进 线接触
3、加工
蜗杆 ——车削（螺旋线）（轴平面内 的齿形为直线齿廓的齿条）
蜗轮 ——与蜗杆相似的滚刀展成 切制蜗轮
右旋蜗杆， 头数是从端面上看蜗杆具有的齿数Z1
蜗杆的中圆柱（分度圆柱） ——过齿形中线处的圆柱 在中圆柱上轴向齿厚与齿槽相等