机械设计课件蜗杆传动
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《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。
机械设计蜗杆传动ppt课件
d1
潘存云教授研制
d 编辑版pp2pt
潘存云教授研制
27
作者： 潘存云教授
表11－2 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
m
d1
m
d1
m
d1
m
d1
1 18
(22.4)
1.25 20
2.5 28 (35.5)
4
22.4
45
11..66
2200 q=12.5 2288 潘存云教授q3研.=制1517.53(258.5)
第11章 蜗杆传动
§11-1 蜗杆传动概述及蜗杆传动的类型 §11-2普通蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算 §11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 §11-4圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 §11-5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 §11-6 圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计
新疆大学专用
编辑版pppt
1
作者： 潘存云教授
直径不同的蜗杆。由于切制蜗轮的滚刀必须与蜗杆的形状相当（尺寸相
同），因此对同一模数的蜗杆，有一个分度圆直径就需要一把蜗轮 滚 刀，
这 样 刀 具 品 种 的 数 量 势 必 太 多。
– 为 了 减 少 刀 具 数 量 并 便 于 标 准 化、系 列 化，
国标GB10085-88 准中，对每一个模数 m 规定了
蜗杆的旋向：右旋蜗杆和左旋蜗杆 （一般为右旋）
蜗杆的头数：单头蜗杆(蜗杆上只有一条螺旋线，即蜗杆转一周， 蜗轮转过一齿)；双头蜗杆(蜗杆上有两条螺旋线，即蜗杆转一周， 蜗轮转过两个齿)。
蜗轮形状象斜齿轮，只是它的轮齿沿齿长方向又弯曲成圆弧形，
以便与蜗杆更好地啮合。
编辑版pppt
新疆大学专用
机械原理—蜗杆传动概述课件
振动与噪声
蜗杆传动过程中可能产生振动和噪声。了解这些现象的产生机理有助于降低振 动和噪声，提高传动性能。
05
蜗杆传动的强度与失效分析
强度计算
1 2 3
材料力学性能 蜗杆传动的材料强度是其承受载荷的关键因素。 需要考虑材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度 等参数。
接触应力分析 蜗杆与蜗轮在传动过程中会产生接触应力，需要 进行接触应力分析，以确定接触面的应力分布和 大小。
受力分析
法向力与切向力
蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮受到法向力 和切向力的作用。这些力的大小和方 向随着传动状态的变化而变化。
摩擦力分析
蜗杆传动中的摩擦力是影响传动效率 的重要因素。分析摩擦力的性质和变 化规律有助于提高传动效率。
动态特性
动态响应
蜗杆传动的动态响应包括速度、加速度和位移的变化。这些动态特性的变化规 律影响传动的稳定性和精度。
主要由蜗杆、蜗轮和机架组成。
圆弧齿蜗杆传动
主要由蜗杆、圆弧齿蜗轮和机架 组成。
锥蜗杆传动
主要由锥蜗杆、直齿圆柱蜗轮和 机架组成。
参数
模数
蜗杆传动的标准参数，表示蜗杆 分度圆直径与齿距之比，是设计、
制造和使用蜗杆传动的依据。
压力角
在分度圆柱面上，螺旋线的切线与 通过切点的平面之间的夹角，是影 响蜗杆传动效率的重要参数。
弯曲应力计算 蜗杆在传递扭矩时会产生弯曲应力，需要计算蜗 杆的弯曲应力，以确保其具有足够的弯曲强度。
失效形式
疲劳断裂
01
在循环载荷作用下，蜗杆和蜗轮的应力超过其疲劳极限，导致
疲劳断裂。
Hale Waihona Puke 胶合磨损02蜗杆和蜗轮在高速重载下，由于摩擦产生高温，导致材料表面
蜗杆传动过程中可能产生振动和噪声。了解这些现象的产生机理有助于降低振 动和噪声，提高传动性能。
05
蜗杆传动的强度与失效分析
强度计算
1 2 3
材料力学性能 蜗杆传动的材料强度是其承受载荷的关键因素。 需要考虑材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度 等参数。
接触应力分析 蜗杆与蜗轮在传动过程中会产生接触应力，需要 进行接触应力分析，以确定接触面的应力分布和 大小。
受力分析
法向力与切向力
蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮受到法向力 和切向力的作用。这些力的大小和方 向随着传动状态的变化而变化。
摩擦力分析
蜗杆传动中的摩擦力是影响传动效率 的重要因素。分析摩擦力的性质和变 化规律有助于提高传动效率。
动态特性
动态响应
蜗杆传动的动态响应包括速度、加速度和位移的变化。这些动态特性的变化规 律影响传动的稳定性和精度。
主要由蜗杆、蜗轮和机架组成。
圆弧齿蜗杆传动
主要由蜗杆、圆弧齿蜗轮和机架 组成。
锥蜗杆传动
主要由锥蜗杆、直齿圆柱蜗轮和 机架组成。
参数
模数
蜗杆传动的标准参数，表示蜗杆 分度圆直径与齿距之比，是设计、
制造和使用蜗杆传动的依据。
压力角
在分度圆柱面上，螺旋线的切线与 通过切点的平面之间的夹角，是影 响蜗杆传动效率的重要参数。
弯曲应力计算 蜗杆在传递扭矩时会产生弯曲应力，需要计算蜗 杆的弯曲应力，以确保其具有足够的弯曲强度。
失效形式
疲劳断裂
01
在循环载荷作用下，蜗杆和蜗轮的应力超过其疲劳极限，导致
疲劳断裂。
Hale Waihona Puke 胶合磨损02蜗杆和蜗轮在高速重载下，由于摩擦产生高温，导致材料表面
机械设计基础精品课件第6章齿轮传动和蜗杆传动
6.1.2 齿轮传动的常用类型
齿轮的种类很多，可以按不同方法进行分类。
（1）根据轴的相对位置，分为两大类，即平面齿轮传动（两轴平行）
与空间齿轮传动（两轴不平行）
（2）按工作时圆周速度的不同，分低速( v3)m、s 中速（ v）3、~5高ms速
（
）v三15m 种s；
（3）按工作条件不同，分闭式齿轮传动（封闭在箱体内，并能保证良
m 25 .4 P
显然径节与模数正好相反，径节越大，周节越小，即模数小，英制齿轮常用 径节有以下几种：
2、2.5、3、4、6、8、10、12、16、20。
6．4．1 保持恒定的瞬时传动比
下图为一对啮合的齿轮。rb1、rb2为两齿轮的基圆半径，N1N2为两基圆的内公切 线，设在某一瞬时，两齿廓在K点接触，过K点作两齿廓的公法线nn，根据渐开线 性质2，过K和K’点作两圆的法线，必与N1N2重合。当经过Δt时间后，主动齿轮 O1转过角ψ1，从动齿轮转过角ψ2，两齿轮齿廓在K’点接触。渐开线齿廓的啮合点 始终是沿着两个基圆内公切线N1N2移动。所以N1N2就是啮合点K的移动轨迹，叫 做啮合线。
6.3.2 标准直齿圆柱齿轮各部分名称 和几何尺寸的计算
思考与分析：
1.一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动。已知 m 4 m ,z 1 m 试2 求,i这0 2 对.5 ,齿轮的主要尺
寸。
2.有一对正常齿制的渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其大齿轮丢失，需要配制。
测得两齿轮的中心距Fra biblioteka ，小200齿mm 轮齿顶圆直径
条传动。
6.2.1 渐开线齿廓的形成
如图所示，一直线AB切于一圆周，当该直线在此圆周上作无滑动的纯 滚动时，直线上任一点K的轨迹CKD称为渐开线。这个圆称为基圆，其半径 以rb、直径以db表示；该直线称发生线。即在平面上，发生线沿着一个固 定的基圆作纯滚动时，发生线上一点的轨迹，称为该圆的渐开线。
齿轮的种类很多，可以按不同方法进行分类。
（1）根据轴的相对位置，分为两大类，即平面齿轮传动（两轴平行）
与空间齿轮传动（两轴不平行）
（2）按工作时圆周速度的不同，分低速( v3)m、s 中速（ v）3、~5高ms速
（
）v三15m 种s；
（3）按工作条件不同，分闭式齿轮传动（封闭在箱体内，并能保证良
m 25 .4 P
显然径节与模数正好相反，径节越大，周节越小，即模数小，英制齿轮常用 径节有以下几种：
2、2.5、3、4、6、8、10、12、16、20。
6．4．1 保持恒定的瞬时传动比
下图为一对啮合的齿轮。rb1、rb2为两齿轮的基圆半径，N1N2为两基圆的内公切 线，设在某一瞬时，两齿廓在K点接触，过K点作两齿廓的公法线nn，根据渐开线 性质2，过K和K’点作两圆的法线，必与N1N2重合。当经过Δt时间后，主动齿轮 O1转过角ψ1，从动齿轮转过角ψ2，两齿轮齿廓在K’点接触。渐开线齿廓的啮合点 始终是沿着两个基圆内公切线N1N2移动。所以N1N2就是啮合点K的移动轨迹，叫 做啮合线。
6.3.2 标准直齿圆柱齿轮各部分名称 和几何尺寸的计算
思考与分析：
1.一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动。已知 m 4 m ,z 1 m 试2 求,i这0 2 对.5 ,齿轮的主要尺
寸。
2.有一对正常齿制的渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其大齿轮丢失，需要配制。
测得两齿轮的中心距Fra biblioteka ，小200齿mm 轮齿顶圆直径
条传动。
6.2.1 渐开线齿廓的形成
如图所示，一直线AB切于一圆周，当该直线在此圆周上作无滑动的纯 滚动时，直线上任一点K的轨迹CKD称为渐开线。这个圆称为基圆，其半径 以rb、直径以db表示；该直线称发生线。即在平面上，发生线沿着一个固 定的基圆作纯滚动时，发生线上一点的轨迹，称为该圆的渐开线。
蜗轮蜗杆传动.pptx
蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿所受法向力Fn可分 解为：径向力Fr、周向力Ft、轴向力Fa。
1. 力的大小
当两轴交错角为90°时，各
力大小为：
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr 2 Ft 2 tg
(12 5) (12 6) (12 7)
式中：T2=T1iη，η为蜗杆传动的效率。
第十二章 蜗杆传动
第15页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
表12-3 蜗杆传动的几何尺寸计算
名称 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
第十二章 蜗杆传动
符号
d
ha hf da
df
c
a
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 mq
d 2 mz
ha m
法面---直线
第十二章 蜗杆2传动
第6页/共44页
第一节 蜗杆传动的特点和类型
渐开线
基圆
渐开线蜗杆(ZI)
加工：刀刃与蜗杆的基圆柱相切 特点：端面---渐开线
后两种蜗杆的加工，刀具安装较困难，生产率低，故常用阿 基米德蜗杆。
第十二章 蜗杆传动
第7页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 一、圆柱蜗杆传动的主要参数:
1. 模数m和压力角α 中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。
主平面
β1 γ=β
第十二章 蜗杆传动
第8页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 是蜗杆的轴面
1. 力的大小
当两轴交错角为90°时，各
力大小为：
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr 2 Ft 2 tg
(12 5) (12 6) (12 7)
式中：T2=T1iη，η为蜗杆传动的效率。
第十二章 蜗杆传动
第15页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
表12-3 蜗杆传动的几何尺寸计算
名称 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
第十二章 蜗杆传动
符号
d
ha hf da
df
c
a
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 mq
d 2 mz
ha m
法面---直线
第十二章 蜗杆2传动
第6页/共44页
第一节 蜗杆传动的特点和类型
渐开线
基圆
渐开线蜗杆(ZI)
加工：刀刃与蜗杆的基圆柱相切 特点：端面---渐开线
后两种蜗杆的加工，刀具安装较困难，生产率低，故常用阿 基米德蜗杆。
第十二章 蜗杆传动
第7页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 一、圆柱蜗杆传动的主要参数:
1. 模数m和压力角α 中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。
主平面
β1 γ=β
第十二章 蜗杆传动
第8页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 是蜗杆的轴面
机械设计基础蜗杆传动
分度圆直径是蜗杆和蜗轮设计的重要参数，与传动比、中心距等密切相关。
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。
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
1.蜗轮材料的许用应力[sH]
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
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
机械课件第12章蜗轮蜗杆
由两种或多种材料组成，结合了各种材料的优点 ，如高强度、耐磨、耐腐蚀等。
蜗轮蜗杆的设计流程
确定传动比
根据实际需求确定蜗轮蜗杆的传动比 ，以满足工作要求。
设计蜗轮蜗杆的结构
根据实际应用需求，设计蜗轮蜗杆的 结构，包括蜗杆的长度、直径、螺旋
线方向等。
选择设计参数
根据工作条件和强度要求，选择合适 的模数、压力角、蜗杆直径等设计参 数。
蜗轮蜗杆传动由两个交错轴线、相互咬合的蜗轮 02 和蜗杆组成，通过蜗轮的旋转带动蜗杆的旋转。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平 03 稳、自锁等特点，广泛应用于各种机械传动系统
中。
蜗轮蜗杆的传动比计算
01 蜗轮蜗杆的传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿 数，即i=z2/z1。
02 传动比的大小取决于蜗轮和蜗杆的齿数比，可以 根据实际需求选择合适的齿数比来满足不同的传 动要求。
02 传动比的计算是蜗轮蜗杆设计中的重要参数，对 于确定传动系统的性能和尺寸至关重要。
蜗轮蜗杆的效率分析
1
蜗轮蜗杆的效率受到多种因素的影响，包括润滑 条件、齿面摩擦、齿面磨损、制造精度等。
2
在理想情况下，蜗轮蜗杆的传动效率可以达到 90%以上，但在实际应用中，由于各种因素的影 响，效率可能会降低。
校核强度和稳定性
根据设计参数和实际工况，对蜗轮蜗 杆进行强度和稳定性的校核，确保其 能够满足工作要求。
蜗轮蜗杆的制造工艺
01
02
03
铸造工艺
通过铸造方法制造蜗轮蜗 杆的毛坯，常用的铸造工 艺有砂型铸造、金属型铸 造等。
切削加工
对铸造毛坯进行切削加工 ，以获得精确的外形和尺 寸，包括车削、铣削、磨 削等加工方式。
蜗轮蜗杆的设计流程
确定传动比
根据实际需求确定蜗轮蜗杆的传动比 ，以满足工作要求。
设计蜗轮蜗杆的结构
根据实际应用需求，设计蜗轮蜗杆的 结构，包括蜗杆的长度、直径、螺旋
线方向等。
选择设计参数
根据工作条件和强度要求，选择合适 的模数、压力角、蜗杆直径等设计参 数。
蜗轮蜗杆传动由两个交错轴线、相互咬合的蜗轮 02 和蜗杆组成，通过蜗轮的旋转带动蜗杆的旋转。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平 03 稳、自锁等特点，广泛应用于各种机械传动系统
中。
蜗轮蜗杆的传动比计算
01 蜗轮蜗杆的传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿 数，即i=z2/z1。
02 传动比的大小取决于蜗轮和蜗杆的齿数比，可以 根据实际需求选择合适的齿数比来满足不同的传 动要求。
02 传动比的计算是蜗轮蜗杆设计中的重要参数，对 于确定传动系统的性能和尺寸至关重要。
蜗轮蜗杆的效率分析
1
蜗轮蜗杆的效率受到多种因素的影响，包括润滑 条件、齿面摩擦、齿面磨损、制造精度等。
2
在理想情况下，蜗轮蜗杆的传动效率可以达到 90%以上，但在实际应用中，由于各种因素的影 响，效率可能会降低。
校核强度和稳定性
根据设计参数和实际工况，对蜗轮蜗 杆进行强度和稳定性的校核，确保其 能够满足工作要求。
蜗轮蜗杆的制造工艺
01
02
03
铸造工艺
通过铸造方法制造蜗轮蜗 杆的毛坯，常用的铸造工 艺有砂型铸造、金属型铸 造等。
切削加工
对铸造毛坯进行切削加工 ，以获得精确的外形和尺 寸，包括车削、铣削、磨 削等加工方式。
蜗杆传动课件ppt课件
;.
15
任务实施
判断下列蜗轮的回转方向
右旋
左旋
16
任务实施
判断下列蜗轮的回转方向
右旋
左旋
17
任务评价
1、蜗杆传动由 2、本减速器中，
和 蜗杆 组成。
蜗轮
为主动件蜗，杆 为从动件。
蜗轮
3、蜗杆传动的工作原理。
4、蜗杆传动的特点。 5、蜗杆、蜗轮螺旋线方向的判断。 6、蜗轮回转方向的判断。
——右手法则
18
谢谢批评指正！
19
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？
1
模块四 蜗杆传动
2
任务引入
任务1 分析蜗轮减速器的运动
1．认识蜗轮蜗杆传动 2．能够判断蜗杆、蜗轮螺旋线的方向 3．能够判断蜗轮的回转方向
3
任务一
认识蜗轮蜗杆传动
7
动画演示
蜗杆传动的特点 1、传动比大，结构紧凑。 2、传动平稳，噪声小。 3、有自锁性，可防止负载反转。
;.
8
任务二
蜗杆、蜗轮螺旋线方向的判断
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 9
任务二 1、本小组蜗杆旋向为（左旋、右旋）。 2、本小组蜗轮旋向为（左旋、右旋）。 一对相啮合的蜗杆、蜗轮的旋向是相同的。
10
例1：请判断下列蜗杆和蜗轮的旋向。
右旋左旋Βιβλιοθήκη 11任务实施 二、判断下列蜗杆、蜗轮的螺旋线方向
右旋
左旋
《机械设计基础》第7章 蜗杆传动
蜗 杆 直 径 系 数 q
tanγ= z1/q d1 = q m q是d1与m的比值，不一定是整数。 m一定时，q越小（或d1越小）导程角γ越大，传动效率 越高，但蜗杆的强度和刚度降低。 设计蜗杆传动，在刚度准许的情况下，要求传动效率高 时q选小值；要求强度和刚度大时q选大值。
蜗杆直径系数q
q = d1/m
P1----蜗杆传动输入功率，kW；ks----为散热系数，根据箱体周围通风 条件，一般取ks =10～17[w/(m2·℃)]；自然通风良好地方取大值，反 之取小值； η----传动效率；A----散热面积m2。 t0----周围空气温 度℃ 通常取20℃； [t1]----许可的工作温度，通常取70～90℃。
齿圈与轮芯用铰制孔螺栓联接。由于装拆方便，常用尺寸较大或磨损后 需要更换蜗轮齿圈的场合.
浇铸式：（图7-10c） 该型式仅用于成批生产的蜗轮。齿圈最小厚度c=2m，但不小于10 mm
§7-4 蜗杆传动的强度 计算 蜗杆传动的受力分析
蜗轮旋转方向的判定
蜗轮旋转方向，按照蜗杆的螺旋线旋向和旋转方
蜗杆传动的特 点
§7-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺 寸 概念（图7-6）
连心线：蜗杆轴线与蜗轮轴线的公垂线。 中间平面：圆柱蜗杆轴线和连心线构成的平面。 所以中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线 齿轮与齿条（直线）的啮合
规定：设计计算以中间平面参数及其几何尺寸关系为准。 主要参数
1.模数m和压力角α；2.传动比i，蜗杆头数z1和蜗 轮齿数z2 ； 3.蜗杆导程角γ； 4.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q ；5.中心距a。
5.中心距a。
标准蜗杆传动其中心距计算公式：
a=
d1+d2 2
= m (q+z2) 2
tanγ= z1/q d1 = q m q是d1与m的比值，不一定是整数。 m一定时，q越小（或d1越小）导程角γ越大，传动效率 越高，但蜗杆的强度和刚度降低。 设计蜗杆传动，在刚度准许的情况下，要求传动效率高 时q选小值；要求强度和刚度大时q选大值。
蜗杆直径系数q
q = d1/m
P1----蜗杆传动输入功率，kW；ks----为散热系数，根据箱体周围通风 条件，一般取ks =10～17[w/(m2·℃)]；自然通风良好地方取大值，反 之取小值； η----传动效率；A----散热面积m2。 t0----周围空气温 度℃ 通常取20℃； [t1]----许可的工作温度，通常取70～90℃。
齿圈与轮芯用铰制孔螺栓联接。由于装拆方便，常用尺寸较大或磨损后 需要更换蜗轮齿圈的场合.
浇铸式：（图7-10c） 该型式仅用于成批生产的蜗轮。齿圈最小厚度c=2m，但不小于10 mm
§7-4 蜗杆传动的强度 计算 蜗杆传动的受力分析
蜗轮旋转方向的判定
蜗轮旋转方向，按照蜗杆的螺旋线旋向和旋转方
蜗杆传动的特 点
§7-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺 寸 概念（图7-6）
连心线：蜗杆轴线与蜗轮轴线的公垂线。 中间平面：圆柱蜗杆轴线和连心线构成的平面。 所以中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线 齿轮与齿条（直线）的啮合
规定：设计计算以中间平面参数及其几何尺寸关系为准。 主要参数
1.模数m和压力角α；2.传动比i，蜗杆头数z1和蜗 轮齿数z2 ； 3.蜗杆导程角γ； 4.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q ；5.中心距a。
5.中心距a。
标准蜗杆传动其中心距计算公式：
a=
d1+d2 2
= m (q+z2) 2
《机械设计基础》第12章 蜗杆传动
2、重合度大，传动平稳，噪声低；
3、摩擦磨损问题突出，磨损是主要 的失效形式。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高；
4、传动效率低，具有自锁性时，效率低于50%。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于传递运动，而在动力传输中的应用受到限制。
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。
γ
β
γ＝β （蜗轮、蜗杆同旋向）
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角α
§12-2 蜗杆传动的参数分析及几何计算
ma1= mt2= m αa1=αt2 =α=20°
在蜗杆蜗轮传动中，规定中间平面上的模数和压力角为标准值，即：
模数m按表12-1选取，压力角取α=20° （ZA型αa＝20º；ZI型αn＝20º） 。
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高。
同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高。
三、分类
在轴剖面上齿廓为直线，在垂直于蜗 杆轴线的截面上为阿基米德螺旋线。
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
一、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
1、校核公式:
2、设计公式:
式中：a—中心距，mm；T2 —作用在蜗轮上的转矩，T2 = T1 iη； zE—材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取zE=150；钢与铝青铜或灰铸铁配对时， 取zE=160。 zρ—接触系数，由d1/a查图12-11，一般d1/a=0.3~0.5。取小值时，导程角大，故效率高，但蜗杆刚性较小。 kA —使用系数，kA =1.1~1.4。有冲击载荷、环境温度高(t>35oC)、速度较高时，取大值。
3、摩擦磨损问题突出，磨损是主要 的失效形式。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高；
4、传动效率低，具有自锁性时，效率低于50%。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于传递运动，而在动力传输中的应用受到限制。
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。
γ
β
γ＝β （蜗轮、蜗杆同旋向）
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角α
§12-2 蜗杆传动的参数分析及几何计算
ma1= mt2= m αa1=αt2 =α=20°
在蜗杆蜗轮传动中，规定中间平面上的模数和压力角为标准值，即：
模数m按表12-1选取，压力角取α=20° （ZA型αa＝20º；ZI型αn＝20º） 。
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高。
同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承载能力和效率较高。
三、分类
在轴剖面上齿廓为直线，在垂直于蜗 杆轴线的截面上为阿基米德螺旋线。
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
一、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
1、校核公式:
2、设计公式:
式中：a—中心距，mm；T2 —作用在蜗轮上的转矩，T2 = T1 iη； zE—材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取zE=150；钢与铝青铜或灰铸铁配对时， 取zE=160。 zρ—接触系数，由d1/a查图12-11，一般d1/a=0.3~0.5。取小值时，导程角大，故效率高，但蜗杆刚性较小。 kA —使用系数，kA =1.1~1.4。有冲击载荷、环境温度高(t>35oC)、速度较高时，取大值。
机械设计基础课件第六章蜗杆传动
例如，齿形为A、齿形角α为20°、模数为10 mm、 分度圆直径为90 mm、头数为2的右旋圆柱蜗杆；齿数 为80的蜗轮以及由它们组成的圆柱蜗杆传动的标记如下。 蜗杆标记为：蜗杆
ZA10 90 R2
蜗轮标记为：蜗轮
ZA10 80
蜗杆传动标记为： ZA10 90 R 2 / 80
6.3
6.3.1
6.4.2
蜗杆传动的强度计算
蜗轮齿面接触疲劳强度计算与斜齿轮相似，由赫 兹公式可得，蜗杆传动接触强度校核公式
中间平面
2、传动比 i 、蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2 传动比——从动轮齿数比主动轮齿数
n i 1
n2
Z 2
Z1
u
蜗杆头数Z1 一般Z1=1、2、4， 单头，i大，易自锁，效率低， 但精度好；多头杆，η↑，但加工困难，精度↓ 蜗轮齿数Z2 为避免根切， Z2 26 动力传动， Z2 80 具体应用传动比 i 、蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2， 可以参考教材表6-1、6-2。
蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗杆传动的滑动速度
在蜗杆传动中，蜗杆蜗轮的啮合齿面间 会产生很大的相对滑动速度 s 如图所示。
s
cos
1
sin
2
式中： 1 2 ——蜗杆和蜗轮 分度圆上的圆周速度.
6.3.2
蜗杆传动的失效形式和设计Байду номын сангаас则
和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式主要 有：胶合、磨损、疲劳点蚀和轮齿折断等。由于 蜗杆传动啮合面间的相对滑动速度较大，效率低， 发热量大，在润滑和散热不良时，胶合和磨损为 主要失效形式。 蜗杆传动的设计准则为：闭式蜗杆传动按蜗 轮轮齿的齿面接触疲劳强度进行设计计算，按齿 根弯曲疲劳强度校核，并进行热平衡验算；开式 蜗杆传动，按保证齿根弯曲疲劳强度进行设计。
机械设计课件 03 蜗轮蜗杆
*未变位蜗杆传动中心距为： **传 齿动 数a =比 比12iu(d＝＝1 +nzd12/2/nz)21=≠12dm2/(dq1+ z2 )
r／n1、minn2。——蜗杆、蜗轮的转速，
传动比 :
i = --nn-21 = --zz-12
≠
--d-2d1
∵ d1= m q , d2= m z2 z1= q tanγ= d1 /m tanγ
的Z1是否一致，查表3-3。
*计算主要的几何尺寸。 *蜗轮分度圆直径，蜗杆导程角，蜗轮齿宽，传动中心距
*计算蜗轮的圆周速度并校核传动效率 *校核接触强度、弯曲强度 *刚度验算，热平衡计算 *其他几何尺寸计算（轮毂参数）
*
*设计蜗杆传动时，应根据各种蜗杆传动的特点，考虑传动
的要求和使用条件，从满足功能要求出发，合理选择蜗杆 传动的类型。以下介绍蜗杆传动类型选择的原则。
2 2
K AKv Kβ
≤ σ HP
*
*弯曲强度设计公式：
m 2 d1
≥
600
σ FP z2
KT2YFS
*弯曲强度校核公式：
σF
=
666T2 K A KV K β d1d 2 m
YFS Yβ
≤动：粘度较高的齿轮油或润滑脂
*采用油池润滑时： 应采用下置蜗杆； 如受结构上的限制时——上置蜗杆。 *若速度高于10m／s——必须采用压力喷油润滑。
a
=
1 2
(d1′
+
d2′ )
=
1 2
m(q
+
z′2
+
2x2 )
=
1 2
m(q
+
z2
)
r／n1、minn2。——蜗杆、蜗轮的转速，
传动比 :
i = --nn-21 = --zz-12
≠
--d-2d1
∵ d1= m q , d2= m z2 z1= q tanγ= d1 /m tanγ
的Z1是否一致，查表3-3。
*计算主要的几何尺寸。 *蜗轮分度圆直径，蜗杆导程角，蜗轮齿宽，传动中心距
*计算蜗轮的圆周速度并校核传动效率 *校核接触强度、弯曲强度 *刚度验算，热平衡计算 *其他几何尺寸计算（轮毂参数）
*
*设计蜗杆传动时，应根据各种蜗杆传动的特点，考虑传动
的要求和使用条件，从满足功能要求出发，合理选择蜗杆 传动的类型。以下介绍蜗杆传动类型选择的原则。
2 2
K AKv Kβ
≤ σ HP
*
*弯曲强度设计公式：
m 2 d1
≥
600
σ FP z2
KT2YFS
*弯曲强度校核公式：
σF
=
666T2 K A KV K β d1d 2 m
YFS Yβ
≤动：粘度较高的齿轮油或润滑脂
*采用油池润滑时： 应采用下置蜗杆； 如受结构上的限制时——上置蜗杆。 *若速度高于10m／s——必须采用压力喷油润滑。
a
=
1 2
(d1′
+
d2′ )
=
1 2
m(q
+
z′2
+
2x2 )
=
1 2
m(q
+
z2
)
蜗杆传动教学课件PPT
二、蜗杆传动的润滑 蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法
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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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§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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机械设计基础 第12章 蜗杆传动
d1 mq
pz z1 px
tan pz z1 px z1m z1 d1 d1 d1 q
蜗杆导程 蜗杆轴向齿距
蜗杆导程角
d1越小（或q越小）， 越大，传动效率越高，但蜗杆的刚度
和强度越低。 通常，转速高的蜗杆可取较小的d1值，蜗轮齿 数z2较大时可取较大的d1值。
当导程角 小于当量摩擦角时，蜗轮为主动时则发生自锁。
蜗杆材料：20Cr渗碳淬火；40Cr、35CrMo淬火；45调质
蜗轮材料：ZCuSn10P1 ZCuAl10Fe3
vs 25 m/s 耐磨性好、抗胶合
vs 6 m/s 价格便宜
HT200
vs 2 m/s 经济、低速
二、 蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆结构：通常与轴为一体，蜗杆轴
蜗轮结构：整体式（铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮） 组合式（有色金属齿圈＋钢或铸铁轮芯）
二、 蜗杆传动的类型 因蜗轮是用形状与蜗杆相同的滚刀加工而成，故蜗杆传动 的类型是按蜗杆的不同进行分类。
按蜗杆形状分：圆柱蜗杆和环面蜗杆。
圆柱蜗杆用直线刀刃的车刀车削成形，根据刀具安装位置 的不同，可加工出阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆等。
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
阿基米德蜗杆：刀具两刃与蜗杆轴线共面；轴面内相当于 直线齿条，端面齿形为阿基米德螺线。 渐开线蜗杆：用两把车刀，其刀刃顶面切于蜗杆基圆柱； 端面齿廓为渐开线，在切于蜗杆基圆柱的剖面内，齿廓的 一侧为直线，轴面内为凸廓曲线。 蜗杆有左、右旋之分，常用的是右旋蜗杆。
蜗轮径向力
各力方向的确定： 类似于斜齿轮
【例】图示蜗杆传动，蜗杆1主动，转向如图。试指出蜗轮2、 3轮齿旋向及转向，并画出蜗杆1上啮合处的作用力三个分力 方向。
2
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潘存云教授研制
阿基米德螺线
γ
2α
新疆大学专用
单刀加工
作者： 潘存云教授
普通圆柱蜗杆用直线切削刃在车床上加工，按刀 具安装位置不同，切出的蜗杆又可分为阿基米德 蜗杆(ZA)、渐开线蜗杆(ZI)和法向直廓蜗杆等。 阿基米德蜗杆的螺旋面在车床上加工，车刀刀刃 平面通过蜗杆轴线，车刀切削刃夹角2α=40° 。 切出的蜗杆，在轴平面I-I上具有直线齿廓，法向 剖面n-n齿廓为外凸曲线；而在垂直于蜗杆轴线 的截面上的齿廓曲线为阿基米德螺旋线，故称为 阿基米德蜗杆。 这种蜗杆加工和测量都 比较方便，故应用广泛。 但导程角γ过大时加工 困难。难以用砂轮磨削 出精确齿形，故传动精 度和传动效率较低。
锥蜗杆
作者： 潘存云教授
蜗杆旋向：左旋、右旋(常用) 蜗杆旋向：左旋、右旋(常用) 判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。 判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。 精度等级： 精度等级： 对于一般动力传动，按如下等级制造： 对于一般动力传动，按如下等级制造：
v1<7.5 m/s ----7级精度； ----7级精度； v1< 3 m/s ----8级精度； ----8级精度； v1<1.5 m/s ----9级精度； ----9级精度；
新疆大学专用
砂轮
近似于阿基米德螺线
潘存云教授研制
γ
潘存云教授研制 作者： 潘存云教授
圆弧圆柱蜗杆(ZK) 圆弧圆柱蜗杆
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
类 型
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
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
潘存云教授研制
环面蜗杆传动特点： 环面蜗杆传动特点： 1）传动效率高，一般可达 ）传动效率高，一般可达85~90%； 环面蜗杆 ； 2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2~4倍； 阿基米德蜗杆的 ）承载能力高，约为阿基米德蜗杆 倍 3）要求制造和安装精度高。 ）要求制造和安装精度高。
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
类 型
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
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
延伸渐开线
பைடு நூலகம்
法向直廓蜗杆(ZN) 法向直廓蜗杆
γ
潘存云教授研制
dx
潘存云教授研制
α α
新疆大学专用
车刀对中齿厚中线法面
作者： 潘存云教授
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
类 型
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
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
阿基米德螺线
阿基米德蜗杆(ZA) 阿基米德蜗杆
潘存云教授研制
γ
潘存云教授研制
α
新疆大学专用
α
双刀加工
作者： 潘存云教授
类 型
圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
蜗杆
潘存云教授研制
蜗轮 ω2
潘存云教授研制
2
ω1
1
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
点接触
潘存云教授研制
线接触
改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触 线接触。 所得蜗轮蜗杆为线接触。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
新疆大学专用
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
§11-1
蜗杆传动 概述及 蜗杆传动的类型
作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。 蜗杆主动、蜗轮从动。 ∑＝90° 90° 形成：若单个斜齿轮的齿数很少（ 形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β1很 ）而且β 大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。 大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。 所得齿轮称为:蜗杆。 所得齿轮称为:蜗杆。 而啮合件称为:蜗轮。 而啮合件称为:蜗轮。
圆柱蜗杆
新疆大学专用
环面蜗杆
锥蜗杆
作者： 潘存云教授
类 型
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
潘存云教授研制
圆弧圆柱 蜗杆传动
普通圆柱蜗杆
普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃 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， 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。 齿面的齿廓形状不同。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
教学目标（学习要求） 教学目标（学习要求） 1.熟悉蜗杆传动的特点、类型和应用； 2.理解圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 的计算；了解引入蜗杆直径系数q的含义和重 要性； 3.理解蜗杆传动的失效形式和设计准则； 4.掌握蜗杆传动的受力分析、了解蜗杆蜗轮 的材料和结构。 5.能套用书上公式进行强度及热平衡计算 （了解其原理、目的、计算方法）。
第11章 蜗杆传动 章
蜗杆传动概述及蜗杆传动的类型 §11-1 蜗杆传动概述及蜗杆传动的类型 §11-2普通蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算 普通蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算 §11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 §11-4圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 蜗杆传动的效率、 §11-5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 §11-6 圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计
β1 γ1
潘存云教授研制
d
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
§11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸
一、圆柱蜗杆传动的主要参数 中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。 1. 正确啮合条件 在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。 在中间平面内 ， 蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合 。 正确啮合条件是中间平面内参数分别相等： 正确啮合条件是中间平面内参数分别相等： mt2=ma1=m ，αt2 =αa1=α 取标准值 2α
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
蜗轮蜗杆轮齿旋向相同. 蜗轮蜗杆轮齿旋向相同 蜗轮右旋 β 90° 若 ∑ ＝90° ＝β1+β2 90° ∵ γ1+β1 ＝90° β ∴ γ 1＝β 2
蜗杆右旋 t β1
β2 ∑
潘存云教授研制
β1
γ1
t 3.蜗杆的分度圆直径d 3.蜗杆的分度圆直径d1 蜗杆的分度圆直径 定义s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。 s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱 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d 只能取标准值。 为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1只能取标准值。 es d1
类 型
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
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
延伸渐开线 γ’
dx
潘存云教授研制 潘存云教授研制
法向直廓蜗杆(ZN) 法向直廓蜗杆
潘存云教授研制
γ
2α
新疆大学专用
车刀对中齿槽中线法面
作者： 潘存云教授
当蜗杆导程角 γ较大时，为了使车刀获得合理的前角和后角， 车制时车刀刀刃平面放在蜗杆螺旋线的法平面上，这样切 出的蜗杆，在法向剖面上齿廓为直线，故称为法向直廓蜗 杆。而在垂直于蜗杆轴线的截面上的齿廓曲线为延伸渐开 线，因而又称为延伸渐开线蜗杆。 这种蜗杆切削性能较好，有利于加工多头蜗杆，且可用砂 轮磨齿，常用于机床的多头精密蜗杆传动。
压力角
ZA蜗杆： 蜗杆： 蜗杆 ZN蜗杆： 蜗杆： 蜗杆 ZI蜗杆： 蜗杆： 蜗杆 ZK蜗杆： 蜗杆： 蜗杆
αa=20°轴向 ° αn=20°法向 ° αn=20° ° αn=20° °
轴向压力角与法向压力角之间的关系： 轴向压力角与法向压力角之间的关系：推导过程见机械原理斜齿条 tgαn=tgαn /cosγ
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
锥蜗杆传动 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 圆弧刀刃。 加工用的车刀为圆弧刀刃。 传动特点： 传动特点： 1）传动效率高，一般可达 以上； ）传动效率高，一般可达90%以上； 以上 2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的 ）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.5~2.5倍； 倍 3）结构紧凑。 ）结构紧凑。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
蜗杆传动的类型
普通圆柱 蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆传动
类 型
圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
锥蜗杆传动中，蜗杆是由在节锥上分布 的等导程的螺旋形成的，而蜗轮在外观上 就像一个曲线锥齿轮，它是用与锥蜗杆相 似的锥滚刀在普通滚齿机加工而成的。
潘存云教授研制
潘存云教授研制 潘存云教授研制
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
类 型
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
2α
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
潘存云教授研制
锥面包络圆柱蜗杆(ZK) 锥面包络圆柱蜗杆
是一种非线性螺旋齿面 蜗杆。 蜗杆。不能在车床上加 工，只能是铣削或磨削， 只能是铣削或磨削， 螺旋运动， 加工时工件作螺旋运动 加工时工件作螺旋运动， 刀具作旋转运动 旋转运动。 刀具作旋转运动。
类 型
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
最常用 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
锥蜗杆传动特点： 锥蜗杆传动特点：
潘存云教授研制
新疆大学专用
阿基米德螺线
γ
2α
新疆大学专用
单刀加工
作者： 潘存云教授
普通圆柱蜗杆用直线切削刃在车床上加工，按刀 具安装位置不同，切出的蜗杆又可分为阿基米德 蜗杆(ZA)、渐开线蜗杆(ZI)和法向直廓蜗杆等。 阿基米德蜗杆的螺旋面在车床上加工，车刀刀刃 平面通过蜗杆轴线，车刀切削刃夹角2α=40° 。 切出的蜗杆，在轴平面I-I上具有直线齿廓，法向 剖面n-n齿廓为外凸曲线；而在垂直于蜗杆轴线 的截面上的齿廓曲线为阿基米德螺旋线，故称为 阿基米德蜗杆。 这种蜗杆加工和测量都 比较方便，故应用广泛。 但导程角γ过大时加工 困难。难以用砂轮磨削 出精确齿形，故传动精 度和传动效率较低。
锥蜗杆
作者： 潘存云教授
蜗杆旋向：左旋、右旋(常用) 蜗杆旋向：左旋、右旋(常用) 判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。 判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。 精度等级： 精度等级： 对于一般动力传动，按如下等级制造： 对于一般动力传动，按如下等级制造：
v1<7.5 m/s ----7级精度； ----7级精度； v1< 3 m/s ----8级精度； ----8级精度； v1<1.5 m/s ----9级精度； ----9级精度；
新疆大学专用
砂轮
近似于阿基米德螺线
潘存云教授研制
γ
潘存云教授研制 作者： 潘存云教授
圆弧圆柱蜗杆(ZK) 圆弧圆柱蜗杆
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
类 型
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
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
潘存云教授研制
环面蜗杆传动特点： 环面蜗杆传动特点： 1）传动效率高，一般可达 ）传动效率高，一般可达85~90%； 环面蜗杆 ； 2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2~4倍； 阿基米德蜗杆的 ）承载能力高，约为阿基米德蜗杆 倍 3）要求制造和安装精度高。 ）要求制造和安装精度高。
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
类 型
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
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
延伸渐开线
பைடு நூலகம்
法向直廓蜗杆(ZN) 法向直廓蜗杆
γ
潘存云教授研制
dx
潘存云教授研制
α α
新疆大学专用
车刀对中齿厚中线法面
作者： 潘存云教授
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
类 型
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
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
阿基米德螺线
阿基米德蜗杆(ZA) 阿基米德蜗杆
潘存云教授研制
γ
潘存云教授研制
α
新疆大学专用
α
双刀加工
作者： 潘存云教授
类 型
圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
蜗杆
潘存云教授研制
蜗轮 ω2
潘存云教授研制
2
ω1
1
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
点接触
潘存云教授研制
线接触
改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触 线接触。 所得蜗轮蜗杆为线接触。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
新疆大学专用
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
§11-1
蜗杆传动 概述及 蜗杆传动的类型
作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。 蜗杆主动、蜗轮从动。 ∑＝90° 90° 形成：若单个斜齿轮的齿数很少（ 形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β1很 ）而且β 大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。 大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。 所得齿轮称为:蜗杆。 所得齿轮称为:蜗杆。 而啮合件称为:蜗轮。 而啮合件称为:蜗轮。
圆柱蜗杆
新疆大学专用
环面蜗杆
锥蜗杆
作者： 潘存云教授
类 型
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
潘存云教授研制
圆弧圆柱 蜗杆传动
普通圆柱蜗杆
普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃 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， 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。 齿面的齿廓形状不同。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
教学目标（学习要求） 教学目标（学习要求） 1.熟悉蜗杆传动的特点、类型和应用； 2.理解圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 的计算；了解引入蜗杆直径系数q的含义和重 要性； 3.理解蜗杆传动的失效形式和设计准则； 4.掌握蜗杆传动的受力分析、了解蜗杆蜗轮 的材料和结构。 5.能套用书上公式进行强度及热平衡计算 （了解其原理、目的、计算方法）。
第11章 蜗杆传动 章
蜗杆传动概述及蜗杆传动的类型 §11-1 蜗杆传动概述及蜗杆传动的类型 §11-2普通蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算 普通蜗杆传动的主要参数与几何尺寸计算 §11-3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 §11-4圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 蜗杆传动的效率、 §11-5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 §11-6 圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计
β1 γ1
潘存云教授研制
d
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
§11-2 普通蜗杆传动的参数与尺寸
一、圆柱蜗杆传动的主要参数 中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。 1. 正确啮合条件 在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。 在中间平面内 ， 蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合 。 正确啮合条件是中间平面内参数分别相等： 正确啮合条件是中间平面内参数分别相等： mt2=ma1=m ，αt2 =αa1=α 取标准值 2α
新疆大学专用 作者： 潘存云教授
蜗轮蜗杆轮齿旋向相同. 蜗轮蜗杆轮齿旋向相同 蜗轮右旋 β 90° 若 ∑ ＝90° ＝β1+β2 90° ∵ γ1+β1 ＝90° β ∴ γ 1＝β 2
蜗杆右旋 t β1
β2 ∑
潘存云教授研制
β1
γ1
t 3.蜗杆的分度圆直径d 3.蜗杆的分度圆直径d1 蜗杆的分度圆直径 定义s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。 s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱 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d 只能取标准值。 为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1只能取标准值。 es d1
类 型
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
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
延伸渐开线 γ’
dx
潘存云教授研制 潘存云教授研制
法向直廓蜗杆(ZN) 法向直廓蜗杆
潘存云教授研制
γ
2α
新疆大学专用
车刀对中齿槽中线法面
作者： 潘存云教授
当蜗杆导程角 γ较大时，为了使车刀获得合理的前角和后角， 车制时车刀刀刃平面放在蜗杆螺旋线的法平面上，这样切 出的蜗杆，在法向剖面上齿廓为直线，故称为法向直廓蜗 杆。而在垂直于蜗杆轴线的截面上的齿廓曲线为延伸渐开 线，因而又称为延伸渐开线蜗杆。 这种蜗杆切削性能较好，有利于加工多头蜗杆，且可用砂 轮磨齿，常用于机床的多头精密蜗杆传动。
压力角
ZA蜗杆： 蜗杆： 蜗杆 ZN蜗杆： 蜗杆： 蜗杆 ZI蜗杆： 蜗杆： 蜗杆 ZK蜗杆： 蜗杆： 蜗杆
αa=20°轴向 ° αn=20°法向 ° αn=20° ° αn=20° °
轴向压力角与法向压力角之间的关系： 轴向压力角与法向压力角之间的关系：推导过程见机械原理斜齿条 tgαn=tgαn /cosγ
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
锥蜗杆传动 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 圆弧刀刃。 加工用的车刀为圆弧刀刃。 传动特点： 传动特点： 1）传动效率高，一般可达 以上； ）传动效率高，一般可达90%以上； 以上 2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的 ）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.5~2.5倍； 倍 3）结构紧凑。 ）结构紧凑。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
蜗杆传动的类型
普通圆柱 蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆传动
类 型
圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
锥蜗杆传动中，蜗杆是由在节锥上分布 的等导程的螺旋形成的，而蜗轮在外观上 就像一个曲线锥齿轮，它是用与锥蜗杆相 似的锥滚刀在普通滚齿机加工而成的。
潘存云教授研制
潘存云教授研制 潘存云教授研制
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
类 型
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
2α
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
潘存云教授研制
锥面包络圆柱蜗杆(ZK) 锥面包络圆柱蜗杆
是一种非线性螺旋齿面 蜗杆。 蜗杆。不能在车床上加 工，只能是铣削或磨削， 只能是铣削或磨削， 螺旋运动， 加工时工件作螺旋运动 加工时工件作螺旋运动， 刀具作旋转运动 旋转运动。 刀具作旋转运动。
类 型
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
最常用 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
锥蜗杆传动特点： 锥蜗杆传动特点：
潘存云教授研制
新疆大学专用