蜗杆传动设计

蜗杆轴向齿距pX1 蜗轮端面周节pt2
蜗杆传动几何尺寸的计算
名称 计算公式 蜗杆 蜗轮
蜗杆齿宽b1
z1＝1、2时，b1＝(12+0.1z2)m;z1=3、4时， b1=(13+0.1z2)m；磨削蜗杆加长量为：m<10 时，加长25mm；m＝10～16时，加长35mm； m>16时，加长45～50mm z1=1时，dc2≤da2+2m;z1=2~3时， dc2≤da2+1.5m;z1=4~6时，dc2≤da2+m
阿基米德螺线
阿基米德蜗杆(ZA)
γ 2α
单刀加工
(1)阿基米德蜗杆(ZA)
阿基米德螺线
γ
α
α
双刀加工
阿基米德蜗杆
普通圆柱 蜗杆传动
渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
(2)渐开线蜗杆(ZI)
渐开线
基圆
α
渐开线蜗杆
普通圆柱 蜗杆传动
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
(3)法向直廓蜗杆(ZN)
(1)、失效形式： 闭式：润滑良好——点蚀 润滑不好——胶合 开式：磨损 蜗轮强度较弱，失效主要发生在蜗轮上。 (2)、设计准则： 闭式：接设——弯校，热平衡计算 开式：仅按弯设（或Z2>80）
谢
谢！
2 蜗杆和蜗轮的结构
（1）蜗杆的结构 铣制蜗杆：刚度好
蜗杆轴
车制蜗杆：退刀槽
（2）蜗轮的结构 轮辐、轮毂：同齿轮。 轮缘： 1. 齿圈式：青铜齿圈，铸铁轮体。 过盈配合：H7/r6 d=(1.2 —1.5)m 紧定螺钉：4—6个 拧入深度：（0.3 —0.4)B 偏轮芯： 2—3mm 应用：尺寸不大、温差不大。
延伸渐开线
γ α
α
车刀对中齿厚中心法面
dx
普通圆柱 蜗杆传动
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
γ
(4)锥面包络圆柱蜗杆(ZK)
是一种非线性螺旋齿面 蜗杆。不能在车床上加 工，只能在铣削或磨削， 加工时工件作螺旋运动， 刀具作旋转运动。
2α
砂轮
近似于阿基米德螺线
γ
环面蜗杆传动
第6章
蜗杆传动设计
第1节 蜗杆传动的概述
1 蜗杆传动的特点及应用 2 蜗杆传动的类型
1 蜗杆传动的特点及应用
优点： 1. 传动比大:一般 i=5~80，最大可达300，结构紧凑。 2. 传动平稳，噪声小:由于蜗杆上的轮齿是连续的
螺旋齿，同时啮合齿多，Z2＞30时，始终有两对以 上啮合，故动载荷小传动平稳。
3. 自锁蜗杆的导程角≤ v ,实现自锁。
缺点：因为交错轴传动，齿面相对滑动大，所 以摩擦磨损大，发热大。
4. 传动效率低。 5. 蜗轮常需用贵重的有色金属制造。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于运动传递，而在动力传输中的应 用受到限制。 随着加工工艺技术的发展和新型蜗杆传动技术的不断出现，蜗杆传 动的优点得到进一步的发扬，而其缺点得到较好地克服。因此蜗杆传动 已普遍应用于各类运动与动力传动装置中。
锥蜗杆
蜗轮的加工
第2节 普通圆柱蜗杆传动的主要参数 及几何尺寸计算
1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择
2 蜗杆传动的几何尺寸计算
中间平面：通过蜗杆轴线，垂直于蜗轮轴线的平面。 即：蜗杆轴面：a1 蜗轮端面：t2
在蜗杆传动的设计计算中，均以中间平面上的基本参数和 几何尺寸为基准
1普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择
圆弧圆柱 蜗杆传动
圆弧圆柱蜗杆
制造：圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区 别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。 传动特点： 1）传动效率高，一般可达90%以上； 2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.5~2.5倍； 3）结构紧凑。
普通圆柱 蜗杆传动
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
蜗杆的导程：螺旋线上任 一点旋转一周所移动的轴 向距离。
蜗杆轴向周节（齿距）
⑺蜗杆传动的标准中心距
Biblioteka Baidu
1 m m a (d1 d 2 ) (q z2 ) ( z1 z2 ) 2 2 2
2 蜗杆传动的几何尺寸计算
蜗杆传动几何尺寸的计算
名称 分度圆直径 齿顶高 齿根高 顶圆直径
手动蜗杆传动卷扬机
电动蜗杆传动卷扬机
2 蜗杆传动的类型
普通圆柱 蜗杆传动 类 型 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 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
圆弧圆柱 蜗杆传动
2 2
2
普通圆柱 蜗杆传动
普通圆柱蜗杆
制造：普通圆柱蜗杆的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。
2. 螺栓联接式：拆装方便。 应用：尺寸大、易磨损处。 3. 整体浇注式 应用：铸铁或小青铜蜗轮。 4. 拼铸式 应用：成批生产。
整体蜗轮
第4节 蜗杆传动的受力分析和 强度计算
1 蜗杆传动的失效形式、设计准则 2 圆柱蜗杆传动的受力分析
3 蜗杆传动的强度计算
1 蜗杆传动的失效形式、设计准则
蜗轮顶圆直径dc2
蜗轮齿宽b2
蜗轮齿顶圆弧半径 蜗轮齿根圆弧半径
z1≤3，b≤0.75d；z1=4~6，b2≤0.67da1
Ra2＝0.5d1－m Rf2＝0.5da1＋0.2m
蜗轮齿宽角θ
θ＝2arcsin(b2/d1)
第3 节
蜗杆和蜗轮的常用材 料和结构
1 蜗杆和蜗轮的常用材料 2 蜗杆和蜗轮的结构
γ——蜗杆导程角
⑵蜗杆的分度圆直径d1
为了减少蜗轮滚刀的数目，便于滚刀的标准化，将蜗杆 分度圆直径d1定为标准值 规定d1只能取标准值
d1 q m
称为蜗杆的直径系数
⑶蜗杆头数z1
蜗杆头数z1：蜗杆上蜗旋线的数目。
通常取： z1=1、2、4、6
⑷传动比 i 和齿数比 u
n1 i n2
z2 u z1
计算公式
蜗杆 蜗轮
根圆直径
径向间隙 中心距
d1＝mq ha1＝m hf1＝1.2m da1＝d1＋2ha1 df1＝d1－2hf1
d2＝mz2 ha2＝m hf2＝1.2m da2＝m(z2＋2) df2＝m(z2－2.4) c＝0.2m a＝0.5（d1＋d2）＝0.5m(q+z2) px1=pt2=mπ
n1 Z 2 d 2 i n 2 Z1 d 1
⑸蜗轮齿数z2
注意： ①避免根切
②传动平稳性 ③动力传动
蜗轮齿数： z2= i z1
Z2min>17 Z2>28
弯曲强度↓ 蜗杆轴刚度↓ Z2<80
通常取： z2=28～80
⑹蜗杆的导程角γ
z1 pa z1 m z1m z1 pz tan d1 d1 d1 d1 q
蜗杆传动的主要参数有：模数m、压力角α 、蜗杆分度 圆直径d、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 。
⑴模数m，压力角
蜗杆轴面 蜗轮端面 ma 、 a mt、 t
—标准值(与齿轮不同) ma1 m t 2 m a1 t 2 20 蜗杆传动的正确啮合条件：
ma1 m t 2 m a1 t 2 20
1 蜗杆和蜗轮的常用材料
要求 ：强度、耐磨性、跑合性。
蜗 杆 蜗 轮 低速、不重要 45 钢、40Cr 灰铸铁 HT150 HT200 vs≤2m/s 调质 一般情况 45 钢、40Cr 铝铁青铜（无锡） ZCuAl10Fe3 vs≤4m/s 淬火 锡青铜 重要、高速、重载 15Cr 20Cr ZCuSn10P1 渗碳淬火 vs>4m/s ZcuSnPb5Zn5
环面蜗杆传动特点： 环面蜗杆 1）传动效率高，一般可达85~90%； 2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2~4倍； 3）要求制造和安装精度高。
锥蜗杆传动
锥蜗杆传动特点： 1）同时接触的点数较多，重合度大； 2）传动比范围大，一般为10~360； 3）承载能力和传动效率高； 4）制造安装简便，工艺性好。