11-蜗轮蜗杆传动解析
蜗杆蜗轮传动的受力分析
蜗杆蜗轮传动的受力分析
蜗杆传动时，齿面上作用的法向力Fn 和摩擦力Ff 可分解为三个相互垂直的分力：圆周力Ft 、径向力Fr 和轴向力Fa 。
当蜗杆轴与蜗轮轴交错角为90°且蜗杆主动时，蜗杆蜗轮所受力的大小和对应关系为：
Ft1=−Fa2=
2T1d1，Fa1=−Ft2=2T2d2， Fr1=Fr2=Ft2∗tanα 其中：T1=9549P n (T1:输入扭矩Nm ，P ：输入功率Kw ，转速n ：r/min)
T2=T1∗i ∗η (i ：传动比，η传动效率)
T =9549P n 的来历：
T =F ∗r =1000P v ∗r =1000P rω∗r =1000P 2πn/60≈9549P n 当蜗杆主动时，各力方向判断如下：
蜗杆上的圆周力 Ft1的方向与蜗杆转向相反。
蜗杆上的轴向力 Fa1的方向可以根据蜗杆的螺旋线旋向和蜗杆转向，用（左）右手定则判断。
蜗轮上的圆周力 Ft2 的方向与蜗轮的转向相同（与蜗杆上的轴向力 Fa 1的方向相反）。
蜗轮上的轴向力 Fa2 的方向与蜗杆上的圆周力 Ft1的方向相反。
蜗杆和蜗轮上的径向力 Fr1 、Fr2的方向分别指向各自的轴心。
举例如下：。
蜗轮蜗杆传动概述
蜗轮蜗杆传动概述蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，广泛应用于各种工业设备和机械装置中。
它通过蜗轮和蜗杆之间的啮合来传递动力和转矩，具有传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点。
下面将对蜗轮蜗杆传动进行概述。
蜗轮蜗杆传动是一种副动副。
副动副是指在传动过程中，动力从一个运动副传递到另一个运动副，而不改变传动方向的一类传动方式。
在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动副，即输入动力的一方，而蜗轮则是被动副，即输出动力的一方。
这种传动方式可以实现大范围的传动比，通常在10:1至100:1之间。
蜗轮蜗杆传动的结构相对简单，占用空间小。
蜗杆是一种类似螺旋的零件，其螺旋线与蜗轮的齿轮相啮合。
蜗杆一般由高硬度的材料制成，如合金钢，以提高其耐磨性和传动效率。
而蜗轮则由灰铸铁或铜制成，以增加其齿轮的强度和耐用性。
蜗轮蜗杆传动的传动过程相对平稳，减少了传动中的冲击和振动。
这是因为蜗杆的螺旋线与蜗轮齿轮的啮合角度较大，一般在5°至15°之间。
这种大的啮合角度使得蜗轮蜗杆传动具有相对较高的传动效率和较低的噪声水平。
此外，蜗轮蜗杆传动还具有一定的自锁性，即在无外力作用下，蜗轮很难被反向转动，这在一些需要保持位置稳定的设备中具有重要作用。
蜗轮蜗杆传动具有广泛的应用领域。
它常用于各种机械装置中，如起重机、输送带、机床等。
在起重机中，蜗轮蜗杆传动可以提供大的传动比，使得起重机能够承载较大的负荷。
在输送带中，蜗轮蜗杆传动可以提供稳定的传动，并且能够适应不同的工作环境。
在机床中，蜗轮蜗杆传动可以提供精确的位置控制和平稳的转速控制。
蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，具有传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点。
它在各种机械装置和工业设备中得到了广泛应用，发挥着重要的作用。
经典传动机构蜗轮蜗杆的动图原理解析
经典传动机构蜗轮蜗杆的动图原理解析⼤家在⽇常的⼯作中接触到的蜗杆传动多不多，你所在的⾏业设计时经常选⽤蜗杆传动吗。
平时咱们见到的最多的都是圆柱蜗杆，⼩编的理解中单头的蜗杆⽐较好加⼯，精度也能得到保证，但是效率低。
多头蜗杆效率⾼，但加⼯困难，精度相对较低。
但即使这样，蜗杆的使⽤依然有它的巧妙之处。
接下来咱们就分享⼀下来⾃越南的设计师Nguyen Duc Thang使⽤Inventor绘制的有关蜗杆传动的机械结构。
蜗杆传动1：齿轮箱三个蜗杆传动的串⾏连接。
输⼊端是黄⾊蜗杆，输出端是粉⾊蜗轮，它们是同轴的。
每个驱动器的传动⽐：i1、i2、i3。
总⽐率i=i1×i2×i3=30×20×20 =12000。
蜗杆传动2：齿轮箱⼀个螺杆同时驱动3个齿轮，齿轮轴与螺杆的轴线成直⾓。
这种结构可以取代更昂贵的齿轮装置。
蜗杆传动3：滚动蜗轮蜗轮在蜗杆上滚动，以调节两个滚筒的轴距。
蜗杆传动4：旋转滚动蜗杆机床转台，蜗杆绕其轴旋转并同时在蜗轮上滚动。
蜗杆传动5a：旋转和平移蜗杆除了旋转，输⼊蜗杆还通过圆柱凸轮纵向移动，蜗轮反向旋转。
蜗杆传动5b：旋转和平移蜗杆蜗杆传动由⼯作轴上的凸轮补偿，产⽣齿轮的间歇运动。
输⼊端是绿轴。
橙⾊单头蜗杆与绿轴之间有定位接头。
粉⾊凸轮静⽌不动。
凸轮轮廓由两个⽅向相反的螺旋曲线组成，曲线的节距等于蜗杆节距。
红⾊弹簧保持凸轮和紫⾊销之间的接触。
输⼊旋转⼀周，齿轮保持不动，然后转动⼀个齿。
蜗杆传动6：绕蜗杆旋转的齿轮齿轮绕蜗杆旋转，红⾊标识证明齿轮绕其轴旋转。
绕蜗轮轴完成1次旋转，齿轮绕轴旋转Z1/Z2。
Z1：蜗杆的线程数。
Z2：齿轮的齿数。
蜗杆传动7：旋转和滚动蜗杆轨迹蜗杆绕其轴旋转，同时在齿轮上滚动。
蜗杆的点(在垂直于蜗杆轴并包含轮轴的平⾯中)沿着环形螺旋线(绿⾊)运动。
不在所述平⾯中的点跟踪斜圆环螺旋(橙⾊)。
蜗杆传动8：绕蜗杆轨迹旋转的齿轮齿轮同时绕轴和蜗杆旋转。
蜗轮蜗杆传动详解
§蜗杆传动的特点和类型 §圆柱蜗杆传动的主要参数 §蜗杆传动的失效形式、材料和结构 §圆柱蜗杆传动的效率、润滑
《机械设计基础 》
Northwest A&F University
第一节 蜗杆传动的特点和类型
蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传，蜗轮是从动件。
第三节蜗杆传动的失效形式、材料和结构
二、蜗杆和蜗轮的结构
由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆 轴），当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
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。
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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
d2 mz
ha m h f 1.2m
d a1 (q 2)m da2 (Z2 2)m
d f 1 (q 2.4)m arctg Z1
q
d f 2 (Z 2 2.4)m
第十二章 蜗杆传动
第六节圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
二、蜗杆传动的润滑
➢ 目的：减摩、散热。 ➢ 润滑油的粘度和给油方法可参照表11-5选取。 ➢ 一般根据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法。
蜗杆下置时，浸油深度应为蜗杆的一个齿高； 给油方法： 油池润滑： 蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的 1/6～1/3。
圆弧圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动 蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳； 齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
蜗轮蜗杆传动PPT课件
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
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（一）教学要求 1、了解蜗杆传动特点、类型 2、掌握蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 3、熟悉普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件、
强 度计算及热平衡计算等。 （二）教学的重点与难点
重点：普通圆柱蜗杆传动的几何参数计算、 正确啮合条件、强度计算。
VS
V1 cos
d1n1 60 1000 cos
(m / s) V1
较大的VS易发生齿面磨损和胶 合；如润滑条件良好（形成油膜条 件）则较大的VS则有助于形成润滑 油膜，减少摩擦、磨损，提高传动 效率。
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2.失效形式： 主要有点蚀、齿根折断、齿面胶合和磨损。最常见失
效是齿面胶合和过度磨损。
11.8 常用各类齿轮传动的选择
11.8.1 各类齿轮传动性能的比较
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11.8.2 传动类型的选择
在选择传动类型时应考虑以下几个方面 传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。 在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿轮放在高 速级
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
为了减摩，通常蜗杆用碳钢和合金钢制成，高速重载 的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳(shentan)淬火，或45钢、 40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。
蜗轮用有色金属，常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝 青铜、灰铸铁等。
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11.4.2 蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构 蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴。 （1）铣(xi)制蜗杆
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总效率：
1 2 3
第十一章蜗杆传动
Fa2
→蜗右杆旋
蜗轮右旋
三、 蜗杆传动强度计算
计算准则: 防止点蚀和胶合: 接触疲劳强度准则 防止磨损和折断: 弯曲疲劳强度准则
计算对象: 蜗轮 原因: ①蜗轮材料差（蜗杆常用碳钢或合金钢，并作淬火处理， 蜗轮常采用青铜，使其形成具有良好减摩性的滑动摩擦 副）； ②中间平面内，蜗杆齿形齿根强度高于蜗轮轮齿的强度。
三、蜗杆传动的热平衡计算 1．目的: 对于闭式传动，若散热性能不好，必须
进行热平衡 计算，为防止胶合或急剧磨损。
2．理论依据 热平衡1 条100件0 1:单hP位1 时间内2 蜗dS杆to 传ta 动所产生的热量
Φ1to ≤ ta同 1一000P时1dS1间h内 tp箱体的散热量Φ2。
式中αd箱体表面的传热系数， αd =（8.7～
2、常用材料 材料的基本要求：足够的强度、磨合和耐磨性。 蜗杆：碳钢或合金钢
高速重载：15Cr、20Cr并经渗碳淬火，或40、 45.40Cr并经
淬火，以提高表面硬度，增加耐磨性， 要求淬火
后的硬度达到40～55HRC，经氮化后 的硬度为
55～62HRC。 低速中载：40、45，调质，硬度220～
3. 蜗杆的分度圆直径d1和导程角γ
蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角称为导程角γ
pa pa
tan z1 pa z1m z1m d1 d1 d1
πd1
d1
m
z1
tan
加工蜗轮时滚刀的尺寸与与之啮合的蜗杆尺寸相同, 但m一
定时, 由于z1和γ的变化, d1是变化的, 即需要配备很多加工蜗
轮的滚刀。
↓刀具数量
蜗杆传动
概述 普通圆柱蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 环面蜗杆传动 蜗杆传动的现状及发展方向
蜗轮蜗杆讲解
蜗轮蜗杆讲解
蜗轮蜗杆传动是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，主要由蜗杆和蜗轮组成。
以下是关于蜗轮蜗杆传动的详细讲解：
1. 组成：
* 蜗杆：具有一个或几个螺旋齿，并且与蜗轮啮合而组成交错轴齿轮副的齿轮。
其分度曲面可以是圆柱面、圆锥面或圆环面。
* 蜗轮：类似斜齿圆柱齿轮，但为了改善啮合情况，通常将其齿廓做成圆弧形，以包住蜗杆部分。
2. 工作原理：
* 蜗轮蜗杆传动时，蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。
* 蜗杆和螺纹类似，有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。
* 当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时，蜗杆蜗轮传动具有反行程自锁性，即只能以蜗杆带动蜗轮，不能以蜗轮带动蜗杆。
3. 特点：
* 传动比大：这意味着当蜗杆转动一定的角度时，蜗轮可以转动更大的角度。
* 结构紧凑：由于其紧凑的结构，蜗轮蜗杆传动通常用于需要较小空间的应用。
* 传动平稳，无噪声：这使得蜗轮蜗杆传动在需要平稳、安静的场合特别有用。
* 具有自锁性：如上所述，当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时，传动具有反行程自锁性。
* 传动效率较低：由于滑动和滚动的存在，传动效率相对较低。
* 磨损较严重：由于齿面之间的滑动和滚动，导致齿面磨损较严重。
* 蜗杆轴向力较大：这可能导致轴承摩擦损失较大。
4. 应用：
* 蜗轮蜗杆传动广泛应用于各种机械中，如机床、减速器、汽车、飞机等。
它们通常用于传递交错轴之间的运动和动力，特别是在需要大传动比、紧凑结构和自锁性的场合。
11第十一章-蜗杆传动解析PPT课件
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但由于在啮合处存在相当大的滑动，故其效率低、发热量大 和磨损严重，故不适合于大功率传动和长期连续工作的场合。 蜗轮齿圈部分经常用减磨性能好的有色金属（如青铜）制造， 成本高等缺点。
7、传动比 i12 i12= n1/n2 = z2/z1 ≠ d2 / d1
一般取：5,7.5,10,12.5,15,20,25,30,40,50,60,70,80。优先采用10,20,40,80 （称为基本传动比）
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四、正确啮合条件 ma1mt2m a1t2 1 2
γ1 导程角 β1
二． 教学重点和难点
重点：蜗杆传动的受力分析，有关参数的选择原则，及效率 和热平衡计算。
难点：蜗杆传动的受力分析及热平衡计算。
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第一节 蜗杆传动设计的概述
一、蜗杆传动的特点及应用(characteristics)
蜗杆传动是一种空间交错轴(skew shafts)间传递运动的机构。
法向直廓蜗杆（ZN）轴剖面内的
齿廓为凹圆弧，又称延伸渐开线蜗杆。 车制时刀刃顶面置于螺旋线法面上，蜗 杆在法向剖面上具有直线齿廓，在端面 上为延伸渐开线齿廓。这种蜗杆磨削困 难。
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渐开线蜗杆（ZI）端面齿形为渐开线，
加工时，车刀刀刃平面与基圆或上或下相 切，被切出的蜗杆齿面是渐开线螺旋面， 端面上齿廓为渐开线。这种蜗杆可以磨削， 易保证加工精度。
蜗轮蜗杆工作原理
蜗轮蜗杆工作原理蜗轮蜗杆传动是一种常见的传动方式，它由蜗轮和蜗杆两部分组成。
蜗轮是一种圆柱体，其表面呈螺旋线状，而蜗杆则是一种带有螺旋槽的圆柱体。
蜗轮和蜗杆之间通过啮合实现传动。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、传动平稳、噪音小等优点，因此在各种机械设备中得到广泛应用。
蜗轮蜗杆传动的工作原理主要包括以下几个方面：1. 蜗轮蜗杆的啮合。
蜗轮和蜗杆之间的啮合是蜗轮蜗杆传动的核心。
当蜗杆旋转时，蜗轮的螺旋线状表面会与蜗杆的螺旋槽相啮合，从而实现传动。
由于蜗轮的螺旋线角度通常很小，因此在传动过程中会产生较大的传动比，从而实现减速传动的效果。
2. 蜗轮蜗杆的传动比。
蜗轮蜗杆传动的传动比取决于蜗轮的齿数和蜗杆的节距。
一般而言，蜗轮蜗杆传动的传动比可以通过蜗轮齿数与蜗杆节距的比值来计算。
传动比越大，传动效果越明显，可以实现较大的减速比。
3. 蜗轮蜗杆的工作原理。
蜗轮蜗杆传动的工作原理是利用螺旋线的力学原理来实现传动。
当蜗杆旋转时，由于蜗轮的螺旋线状表面与蜗杆的螺旋槽相啮合，会产生一个轴向的力，从而实现传动效果。
同时，蜗轮的齿数和蜗杆的节距也会影响传动效果和传动比。
4. 蜗轮蜗杆的应用领域。
蜗轮蜗杆传动由于其传动比大、传动平稳、噪音小等优点，被广泛应用于各种机械设备中，如起重机、输送机、冷却塔等。
在这些设备中，蜗轮蜗杆传动可以实现较大的减速比，从而满足设备对于传动效果的要求。
总结，蜗轮蜗杆传动是一种常见的传动方式，其工作原理是利用螺旋线的力学原理来实现传动。
蜗轮和蜗杆之间的啮合、传动比和传动效果是蜗轮蜗杆传动的关键。
由于其优点，蜗轮蜗杆传动被广泛应用于各种机械设备中，满足了这些设备对于传动效果的要求。
蜗轮蜗杆传动概述
蜗轮蜗杆传动概述
蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，它通过蜗轮和蜗杆之间的啮合作用，将旋转运动转换为线性运动或者将高速低扭矩的输入转化为低速高扭矩的输出。
下面我们来详细了解一下蜗轮蜗杆传动。
1. 蜗轮和蜗杆的结构
蜗轮是一种呈圆盘形状的齿轮，它的齿数通常比较少，一般在1-4个之间。
而蜗杆则是一种带有斜面齿的圆柱体，它和蜗轮啮合时可以实现大范围减速。
由于其结构特殊，使得其具有很好的自锁性能。
2. 工作原理
当输入端旋转时，通过与螺旋线斜面啮合的方式，驱动着输出端进行旋转或线性运动。
由于斜面角度较小（通常为5-10度），因此每次输入端旋转一个周期后输出端只会移动一个齿距。
3. 优点和缺点
优点：具有很好的自锁性能，在停止工作时可以有效地防止输出端的运动；传动效率高，通常可以达到90%以上；结构简单，体积小，重
量轻。
缺点：由于蜗杆的制造难度较大，生产成本较高；由于啮合面积较小，承载能力不如其他传动方式。
4. 应用领域
蜗轮蜗杆传动广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、冶金等领域。
例如，在汽车中常用于电动车窗升降装置和座椅调节系统中。
综上所述，蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，具有很好的自
锁性能和高效率等优点。
它广泛应用于各个领域，并且随着技术的发
展和制造工艺的改进，其应用范围还将继续扩大。
蜗杆传动课件ppt课件
;.
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任务实施
判断下列蜗轮的回转方向
右旋
左旋
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任务实施
判断下列蜗轮的回转方向
右旋
左旋
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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
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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
《蜗杆蜗轮传动》课件
提高蜗杆蜗轮传动效率的方法
优化设计
通过改进蜗杆和蜗轮的几何形 状，降低摩擦和接触应力，从
而提高传动效率。
提高制造精度
采用高精度的加工设备和方法 ，确保蜗杆和蜗轮的制造精度 ，减少因制造误差导致的效率 损失。
选择合适的材料
根据工作条件选择具有优良力 学性能和摩擦特性的材料，如 耐磨性好的合金钢或陶瓷材料 。
效率损失分析
在分析效率时，需要考虑 各种损失因素，如摩擦损 失、接触应力损失等，这 些损失会影响传动效率。
蜗杆蜗轮传动的热平衡分析
热平衡概念
热平衡是指在一定的工作条件下 ，传动系统达到稳定状态时的温
度分布。
热源分析
蜗杆蜗轮传动中的热源主要包括摩 擦热和啮合过程中的能量损失。
散热方式
为了维持良好的热平衡，需要采取 有效的散热措施，如选择适当的润 滑油、合理布置散热片和加强通风 等。
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多头蜗轮
蜗轮的齿数大于2，即蜗杆转一圈，蜗轮转过多 个齿。
按蜗杆转动方向分类
正向蜗杆
蜗杆的转动方向与蜗轮的旋转方 向相同。
反向蜗杆
蜗杆的转动方向与蜗轮的旋转方 向相反。
03 蜗杆蜗轮传动的参数
蜗杆蜗轮的模数
01
模数是蜗杆蜗轮传动的关键参数，它决定了蜗杆蜗轮的尺寸和 传动比。
02
模数的大小直接影响到蜗杆蜗轮的承载能力和使用寿命。
润滑
使用适当的润滑剂对蜗杆蜗轮进行润 滑，减少摩擦和磨损，提高传动效率 。
防锈处理
对蜗杆蜗轮进行防锈处理，防止金属 表面氧化和腐蚀，延长使用寿命。
更换磨损件与调整间隙
更换磨损件定期更换磨损严重蜗杆和蜗轮，确保传动系统的稳定性和可靠性。
调整间隙
蜗轮蜗杆传动特点及应用
蜗轮蜗杆传动特点及应用蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，其特点是具有较大的减速比和较高的传动效率。
本文将从蜗轮蜗杆传动的结构、工作原理、特点以及应用等方面进行详细介绍。
一、蜗轮蜗杆传动的结构蜗轮蜗杆传动由蜗轮、蜗杆和箱体三部分组成。
其中，蜗轮是一个呈圆盘状的齿轮，其齿形为斜面，与之相配合的是一个呈圆柱状的螺旋线条，即为蜗杆。
箱体则起到支撑和固定作用。
二、蜗轮蜗杆传动的工作原理当输入端驱动螺旋线条转动时，由于其斜面齿形与相配合的圆柱状齿轮（即蜗轮）之间存在着摩擦力和咬合力，从而使得输出端产生了减速效果。
在此过程中，能量损失主要来自于摩擦损失和变形损失。
三、蜗轮蜗杆传动的特点1. 较大减速比：蜗轮蜗杆传动的减速比通常在1:20以上，最高可达到1:300以上。
这使得它在需要大量减速的场合中具有很好的应用前景。
2. 较高传动效率：蜗轮蜗杆传动的传动效率通常在70%~90%之间，比一般齿轮传动效率高，但低于摩擦轮式减速机。
3. 稳定性好：由于蜗杆与蜗轮之间存在咬合和摩擦力，因此其传动过程中具有稳定性好的特点。
4. 静音性好：由于蜗杆与蜗轮之间存在着滚动和滑动摩擦，并且齿面接触点数较多，因此其噪音相对较小。
四、蜗轮蜗杆传动的应用1. 工业领域：蜗轮蜗杆传动在工业领域中被广泛应用于各种机械设备中，如起重机、输送机、钢铁冶金设备等。
2. 冶金行业：冶金行业是应用蜗轮蜗杆传动最广泛的领域之一。
它可以用于各种熔炼设备、轧机、剪板机等。
3. 化工行业：蜗轮蜗杆传动在化工行业中也有广泛的应用，如用于搅拌设备、输送设备等。
4. 矿山行业：在矿山行业中，蜗轮蜗杆传动被广泛应用于各种起重设备、输送机等。
总之，蜗轮蜗杆传动具有较大的减速比和较高的传动效率，稳定性好且噪音小。
因此，在许多机械设备中都有着广泛的应用前景。
蜗轮蜗杆传动解析精选课件PPT
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。
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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
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
3. 蜗杆直径系数q和导程角γ
由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限 制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗 杆分度圆直径d1（参见表12-1）。
直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即：
q d1 m
是导出值
d1 = q m≠z1m
当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。因此，
γ=β
2. 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 ❖ 设蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，当蜗杆转一周时，蜗轮转
过 z1 个齿( z1 / z2周)。因此，其传动比为
i n1 z2 d 2 n2 z1 d 1
( 1 1 )2
❖ z1↑→↑→效率 η↑，但加工困难。
❖ z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。(蜗杆头数与传动效率关
滑动速度的大小，对齿面的润滑情况、 齿面失效形式、发热以及传动效率等 都有很大影响。
如图上图所示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱 (或称为中圆柱)。蜗杆分度圆(中圆)直径用d1表示，其值见表 12-1。蜗轮分度圆直径以d2表示。
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
❖ 在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导
第十一章 蜗杆传动
3. 相对速度较大，效率较低，摩擦磨损较严重，不适用于大功率 长期连续工作。 4.为防止或减轻磨损及胶合，常用青铜等贵重金属制造蜗轮，成 本高。 5. 为了避免过热，需要良好的润滑条件和散热装置。 6．反行程自锁，如铸工车间运铁水包的升降机构。
第二节 阿基米德圆柱蜗杆传动
一、 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 蜗轮蜗杆啮合时， 通过蜗杆轴线并垂 直于蜗轮轴线的平 面被称为中间平面 或主平面。 在中间平面上与阿基米德蜗杆相配的蜗轮是渐开线 齿廓，蜗杆与蜗轮的啮合传动相当于齿条与齿轮的传 动，因此，中间平面是蜗杆传动设计计算的基准面。
d1 q m
5．蜗杆头数 z 1 和蜗轮齿数 z 2
由传动比并考虑效率来选定。一般为 z1 =1~4。
①传递运动，要求传动比大， z1 取小值。
②传递动力 ， z1取大值 ，传动效率和承载能力高；但太多， 蜗杆加工困难。 蜗轮齿数 z2 应根据传动比 i 和 z1 选取。不宜大于80。
6．传动比 i 和齿数比
蜗杆传动的变位图
（ a）
（a）凑中心距 a （c）凑中心距
（ b）
（ c）
； （b）不变位 。
a ， x2 0
， x2 0
x0
；
a a
2．调整传动比
设变位前后蜗轮的齿数分别为
z2 和 z 2
1 1 则有 a mq z 2 a mq 2 x z 2 2 2
求导并令其导数为零，得到当 45 对 在 40 左右时 1 有最大值。 即
tan 由公式 1 tan v
v
2
时
蜗杆传动 的效率与导 程角的关系
蜗轮传动的自锁现象：
tan v 蜗轮主动时 1 tan
蜗杆蜗轮传动.pptx
➢渐开线蜗杆 端面齿廓为渐开线
➢法向直廓蜗杆 端面齿廓为延伸渐开线，法向 齿廓为直线
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➢蜗杆传动的特点 优点 ▪传动比大，结构紧凑 . ▪传动平稳，噪声小. ▪可制成具有自锁性能的传动. 缺点 ▪效率低 . ▪成本较高 .
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杆传动，常用6~9级。
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7.4 圆柱蜗杆传动设 计 ➢蜗杆传动的受力分析
作用在轮齿上的法向力可分解为三个互相垂直的分力：圆周力Ft、径 向力Fr和轴向力Fa.
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法向力
Ft1
Fa 2
பைடு நூலகம்
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan
Fn
Ft 2
cos cosn
对蜗杆传动的强度计算，通常是仿照 圆柱齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度 进行条件性计算.
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➢蜗杆传动的材料 材料的性能要求:不但要有一定的强度，而且应有良好的减摩、耐磨和抗胶 合性. ▪蜗杆常用碳钢和合金钢. ▪蜗轮常用材料是铸造锡青铜和无锡青铜 .
➢蜗杆传动的精度 规定了12个精度等级。1级精度最高，往后依次降低。普通圆柱蜗
Ft 2
cos cos
T1、T2、分别为蜗杆、蜗轮传递的转矩，
T2 T1i
▪作用力方向的确定：
•主动蜗杆的圆周力的方向与其圆周速度方向相反，从动蜗轮的圆周力的 方向与圆周速度方向相同；
•蜗杆的轴向力可通过左(右)手定则判断 .
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➢计算载荷
Fca KFn
K为载荷系数，一般，
第11章蜗杆传动1详解
§11-3 普通蜗杆传动的参数与尺寸
一、圆柱蜗杆传动的主要参数
1. 正确啮合条件
中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。
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：
mt2=ma1=m ，αt2 =αa1=α 取标准值
2α
中间平面
潘存云教授研制
潘存云教授研制
武汉科技大学专用
一
个
齿
武汉科技大学专用
高
ra/3
潘存云教授研制 作者： 潘存云教授
潘存云教授研制
优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪 声小容易实现自锁。
缺点： 传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造， 成本高。
武汉科技大学专用
作者： 潘存云教授
§11-2 蜗杆传动的类型
普通圆柱
蜗杆传动
圆柱蜗杆传动
类 型
环面蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆传动
锥蜗杆传动
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圆柱蜗杆
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∵ γ1+β1 ＝90° ∴ γ1＝β2
t β1
β1
β2
∑ γ 潘存云教授研制
1
3.蜗杆的分度圆直径d1
t
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d1只能取标准值。 es
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d1
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d2
潘存云教授研制 作者： 潘存云教授
表11－1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
220
倾点 不高于
-8
-5
注：其余指标可参考 GB/T5903-1986
武汉科技大学专用
作者： 潘存云教授
蜗轮蜗杆传动原理
蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情况下，通常在蜗轮传动中，蜗杆是主动件，而蜗轮是被动件。
蜗轮蜗杆传动有如下特点：1）结构紧凑、并能获得很大的传动比，一般传动比为7-80。
2) 工作平稳无噪音3) 传动功率范围大4）可以自锁5）传动效率低，蜗轮常需用有色金属制造。
蜗杆的螺旋有单头与多头之分。
传动比的计算如下：I=n1/n2=z/Kn1-蜗杆的转速 n2-蜗轮的转速 K-蜗杆头数 Z-蜗轮的齿数蜗轮及蜗杆机构一、用途：蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。
蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当於齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。
二、基本参数：模数m、压力角、蜗杆直径系数q、导程角、蜗杆头数、蜗轮齿数、齿顶高系数（取1）及顶隙系数（取0.2）。
其中，模数m和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，亦即蜗轮轴面的模数和压力角，且均为标准值；蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数m的比值，三、蜗轮蜗杆正确啮合的条件1 中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等於蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等於蜗杆的轴面压力角且为标准值，即==m ，==2 当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。
四、几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题是：蜗杆导程角()是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小於啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。
引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。
蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。
与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等於，而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等於，而是。
蜗轮蜗杆减速机传动原理详解
蜗轮蜗杆减速机传动原理详解蜗杆传动：蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90°。
蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。
1.简介蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件。
蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分蜗杆传动，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。
蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，涡轮转过一齿，若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，涡轮转过两齿。
2.特点(1)传动比大，结构紧凑。
蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1~4），蜗轮齿数用Z2表示。
从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比I=10-80；在分度机构中，I可达1000。
这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。
(2)传动平稳，无噪音。
因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪音都比较小(3)具有自锁性。
蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。
(4)蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。
尤其是具有自锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。
(5)发热量大，齿面容易磨损，成本高。
3.圆柱蜗杆圆柱蜗杆传动是蜗杆分度曲面为圆柱面的蜗杆传动。
蜗杆传动其中常用的有阿基米德圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。
①阿基米德蜗杆的端面齿廓为阿基米德螺旋线，其轴面齿廓为直线。
阿基米德蜗杆可以在车床上用梯形车刀加工，所以制造简单，但难以磨削，故精度不高。
在阿基米德圆柱蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮齿面的接触线与相对滑动速度之间的夹角很小，不易形成润滑油膜，故承载能力较低。
②弧齿圆柱蜗杆传动是一种蜗杆轴面(或法面)齿廓为凹圆弧和蜗轮齿廓为凸圆弧的蜗杆传动。
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圆弧圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 蜗杆的外形是圆弧回转面,同时啮合的齿数多,传动平稳;齿
面利于润滑油膜形成，传动效率较高; 锥蜗杆传动 重合度大;承载能力和效率较高。
本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。
三、蜗杆传动的精度等级
分为12个精度等级,常用5～9级。
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
主要用于中小功率,间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
二、蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动
阿其基齿米面德一蜗般杆是（在车ZA床蜗上杆用）直线刀刃的
渐车开刀线切蜗制杆而成（,车ZI刀蜗安杆装）位置不同, 法加向工直出廓的蜗蜗杆杆（的Z齿N廓蜗形杆状）不同。
1
第一节 蜗杆传动的特点和类型
蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的,用于传递空间交错两轴之 间的运动和动力。交错角一般为90°。传动中一般蜗杆是 主动件,蜗轮是从动件。
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
一、蜗杆传动的特点:
1．传动比大,一般 i =10~80,最大可达1000; 2．重合度大,传动平稳,噪声低; 3．结构紧凑,可实现反行程自锁; 4． 蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大,效率低; 5. 蜗轮的造价较高。
u 滑动速度的大小,对齿面的润滑情况、 齿面失效形式、发热以及传动效率等 都有很大影响。
蜗杆分左旋和右旋。
u 蜗杆还有单头和多头之分。
左 旋
右 旋
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蜗杆的类型
圆柱蜗杆
环面蜗杆
圆锥蜗杆
普通圆柱蜗杆
（按刀具位置不同）
阿基米德蜗杆 延伸渐开线（法向直廓）蜗杆 渐开线蜗杆
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按蜗杆的外形分类
圆 柱 蜗 杆 传
环 面 蜗 杆
动
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锥蜗杆
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
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 是蜗轮的端面
v 蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面（主平面）内确定。
v 由于蜗轮是用与蜗杆形状相仿的滚刀,按范成原理切制轮齿,
所以ZA蜗杆传动中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐
开线齿轮与齿条的啮合。
L
p
主
平
面
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B 11
3. 蜗杆直径系数q和导程角γ
由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限 制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗 杆分度圆直径d1（参见表12-1）。
直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即:
q d1 m
是导出值
d1 = q m≠z1m
u 当模数m一定时,q值增大则蜗杆直径d1增大,蜗杆的刚度提高。因此，对
第11章 蜗杆传动
§11-1 蜗杆传动的特点和类型 §11-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 §11-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 §11-4 圆柱蜗杆传动的受力分析 §11-5 圆柱蜗杆传动的强度计算 §11-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
《机202械1/2设/11 计基础 》
自锁性好
px px pz
( 1 2 )
15
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
4.齿面间滑动速度vs
蜗杆传动即使在节点C处啮合,齿廓之 间也有较大的相对滑动,滑动速度vs
沿蜗杆螺旋线方向。设蜗杆圆周速度
为v l、蜗轮圆周速度为v 2 ，由图
12-6可得
vsv1 2v2 2cv1 osm/s (1-3 2)
于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足够的刚度。
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
➢ 如图所示蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线为螺旋线。
d1
d1
导pz程 z1px1z1m
tg z 1 p x z 1 m z 1 d 1 d 1 q
但制造困难
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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。
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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10
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
系)
v 常取，z1＝1，2，4，6。 可根据传动比，参考表 12-2中的荐
2021/2/1用1 值选取。
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
z2= i z1 。 如 z2太小,将使传动平稳性变差。如 z2太大,蜗轮直径 将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。
一般取 z2＝32～80。（Z1与Z2的荐用值表:12-2）
γ=β
2. 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 v 设蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，当蜗杆转一周时，蜗轮转
过 z1 个齿( z1 / z2周)。因此，其传动比为
i n1 z2 d 2
n2 z1
d1
( 1 1 )2
v z1↑→↑→效率 η↑,但加工困难。
v z1↓→ 传动比 i↑,但传动效率 η↓。(蜗杆头数与传动效率关
u 如图上图所示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱 (或称为中圆柱)。蜗杆分度圆(中圆)直径用d1表示，其值见表 12-1。蜗轮分度圆直径以d2表示。
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
v 在两轴交错角为90°的蜗杆传动中,蜗杆分度圆柱上的导程
角γ应与蜗轮分度圆上的螺旋角β大小相等旋向相同,即
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
在主平面内,蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。
u 蜗轮蜗杆正确啮合条件是:蜗杆的轴面模数 ma1和轴面压力 角αa1应分别等于蜗轮的端面模数mt2和端面压力角αt2,即
ma1 =mt2 =m αa1=αt2= α u 模数m的标准值,见表12-1;压力角标准值为20°，ZA蜗杆取 轴向压力角为标准值，ZI蜗杆取法向压力角为标准值。
nn
阿基米德螺线
n
n
阿基米德蜗杆(ZA)
2
轴面---直线
nn
n
n
延伸渐开线 延伸渐开线蜗杆(ZI)
加工:刀具平面垂直于螺线 特点:端面---延伸渐开线
法面---直线
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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