第十章 蜗杆传动 §10—1 蜗杆传动的类型及特点
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蜗杆传动设计
14
3.34
15
3.22
16
3.07
17
2.96
18
2.89
19
2.82
20
2.76
22
2.66
24
2.57
26
2.51
Z2 YF2
28 2.48
30 2.44
35 2.36
40 2.32
45 2.27
50 2.24
60 2.20
70 2.17
80 2.14
90 2.12
100 2.10
150 2.07
Fnc = K Fn
载荷系数K=l～1.4
3、蜗轮齿面的接触强度计算
校核公式： 设计公式：
H 500
KT2 KT 500 2 2 2 [ H ] d1d2 2 m d1 z2
2
500 2 m d1 KT2 z2 [ H ]
4、蜗轮轮齿齿根弯曲强度计算
1.53KT2 cos YF 2 F 校核公式： F d1d 2 m 1.53KT2 cos 设计公式： m2 d1 YF 2 z2 F
表2-9-6 蜗轮的齿形系数YF2（α=20°，ha*=1）
Z2
YF2
10
4.55
11
4.14
12
3.70
13
3.55
（a）圆柱蜗杆传动
（b）圆环面蜗杆传动
（c）锥面蜗杆传动
阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
法向直廓蜗杆 圆弧圆柱蜗杆
（2）按蜗杆旋向不同来分类，蜗杆传动可以分成左旋和右旋蜗杆 传动两种类型 。 （3）按工作条件不同分类蜗杆传动可以分为闭式蜗杆传动和开式 蜗杆传动两种类型。 2、蜗杆传动的特点 （1）蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。i=10～40，最 大可达80。若只传递运动（分度运动），其传动比可达1000。 （2）传动平稳、噪声小 （3）可制成具有自锁性的蜗杆 （4）传动效率低 （5）制造成本高 二、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。 在中间平面上蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。 因此蜗杆传动的设计计算都以中间平面上的参数和几何关系为准。
蜗杆传动课件
蜗杆传动课件蜗杆传动课件蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，它通过蜗杆和蜗轮之间的啮合来实现转动传递。
在工业领域中，蜗杆传动广泛应用于各种机械设备中，如起重机、输送机、搅拌机等。
本文将介绍蜗杆传动的原理、特点以及应用。
一、蜗杆传动的原理蜗杆传动是一种通过蜗杆和蜗轮之间的啮合来实现转动传递的机械传动方式。
蜗杆是一种螺旋形状的轴，蜗轮则是一个具有螺旋槽的圆盘。
当蜗杆旋转时，它的螺旋形状会使蜗轮产生旋转运动。
由于蜗杆的斜面角度较小，蜗轮的转速相对较低，但扭矩较大。
这使得蜗杆传动适用于需要大扭矩和较低转速的场合。
二、蜗杆传动的特点1. 大传动比：蜗杆传动的传动比可以达到较大的数值，通常在10:1至60:1之间。
这使得蜗杆传动在一些需要较大减速比的设备中非常实用。
2. 紧凑结构：由于蜗杆传动的传动比较大，所以可以通过较小的尺寸实现较大的减速比。
这使得蜗杆传动在空间有限的场合中非常适用。
3. 自锁性：蜗杆传动具有自锁性，即在没有外力作用下，蜗杆传动可以防止被传动部件的逆转。
这使得蜗杆传动在一些需要防止逆转的场合中非常有用，如起重机的升降装置。
4. 传动效率较低：由于蜗杆传动的摩擦损失较大，所以传动效率相对较低。
通常情况下，蜗杆传动的传动效率在50%至80%之间。
因此，在对传动效率要求较高的场合中，蜗杆传动可能不是最佳选择。
三、蜗杆传动的应用1. 起重机：蜗杆传动广泛应用于各种起重机中，如桥式起重机、门式起重机等。
蜗杆传动的大传动比和自锁性使得起重机的升降装置更加安全可靠。
2. 输送机：蜗杆传动也常用于输送机中，用于驱动输送带或链条的运动。
蜗杆传动的紧凑结构和大传动比使得输送机的传动装置更加节省空间且具有较大的减速比。
3. 搅拌机：蜗杆传动还广泛应用于各种搅拌机中，如混凝土搅拌机、食品搅拌机等。
蜗杆传动的大扭矩和较低转速使得搅拌机可以更好地完成搅拌工作。
总结蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，它通过蜗杆和蜗轮之间的啮合来实现转动传递。
蜗杆传动的效率
学习要求
1．了解蜗杆传动的类型、特点和应用； 2．熟悉蜗杆传动的基本参数和尺寸； 3．了解蜗杆传动的失效形式，蜗杆蜗轮 的材料选择； 4．掌握蜗杆传动的受力分析，了解强度 计算特点； 5．熟悉蜗杆传动的效率与热平衡计算； 6．了解蜗杆传动的结构。
§10-1 蜗杆传动的类型和特点
蜗杆传动常用于传 递空间两交错轴间的运 动和功率，两轴的轴交 角一般为900。通常蜗杆 为主动件。
v2
2 —轴承的效率
1 tg / tg( )
'
—— 当量摩擦角
Z1大，γ大，效率高； Z1过多，蜗杆加工困难； 减小d1 ，受蜗杆刚度限制。
vs v 1
圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸
小，效率高。
1
tg tg ( )
'
当润滑条件好时，滑动速度 vs 高， 值小，效率高。反之，出现胶合。
a1
am 1
例１ 解１．确定蜗杆的模数
则
m 1 5 .7 1 2
m
2 p 2 m p a m 1 1 5 .7 1 m m
2 .5 0 m m
由表１０－１取标准模数 m 2 .5 m m ２．确定蜗杆分度圆直径 d 1 由表10－2知， d d 2 m 则 d d 2 m 3 2 .9 5 2 2 .5 2 7 .9 5 m m 则根据蜗杆模数 m 2 .5 m m ，
2 2
3 0 2 .5 7 5 m m
齿顶圆直径 顶圆直径 蜗轮齿宽 b 取 b 25 m m
2
d a 2 d 2 2 m 7 5 2 2 .5 8 0 m m
d e 2 d a 2 2 m 8 0 2 2 .5 8 5 m m
蜗杆传动
三. 蜗杆传动的精度等级 国标将精度等级分为12级 常用的是６ 国标将精度等级分为12级，常用的是６～９级。 精度等级分为12 由于构造的原因， 由于构造的原因，蜗杆和蜗轮齿的刚度比齿轮 故制造精度对传动的影响比齿轮传动更高， 大，故制造精度对传动的影响比齿轮传动更高，一般 说来，对于同样的动力传动， 说来，对于同样的动力传动，蜗杆传动的精度等级应 比齿轮传动高一级。 比齿轮传动高一级。 蜗杆、 四. 蜗杆、蜗轮的加工 蜗杆的加工由类型确定， 蜗杆的加工由类型确定，有的在普通车床上车 削加工（如阿基米德蜗杆），有的在铣床上加工（ ），有的在铣床上加工 削加工（如阿基米德蜗杆），有的在铣床上加工（如 锥面包络蜗杆） 硬齿面还需磨削加工； 锥面包络蜗杆）,硬齿面还需磨削加工； 蜗轮的加工 和齿轮的加工一样，一般在滚齿机上， 和齿轮的加工一样，一般在滚齿机上，采用专用刀具 ——蜗轮滚刀加工。 蜗轮滚刀加工。 蜗轮滚刀加工
1. 阿基米德蜗杆(ZA) 阿基米德蜗杆螺旋面的形成与螺纹 阿基米德蜗杆(ZA)
的形成相同，加工时，车刀切削平面通过蜗杆轴线。 的形成相同，加工时，车刀切削平面通过蜗杆轴线。 即垂直于蜗杆轴线的平面) 端面 (即垂直于蜗杆轴线的平面)上齿廓为阿基米德螺旋 轴向齿廓(在包含轴线的平面上)为直线。 线，轴向齿廓(在包含轴线的平面上)为直线。
圆柱蜗杆最为常用，本章介绍圆柱蜗杆。 圆柱蜗杆最为常用，本章介绍圆柱蜗杆。
圆柱蜗杆又分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、 圆柱蜗杆又分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、延伸 渐开线蜗杆和锥面包络蜗杆和圆弧齿蜗杆。 渐开线蜗杆和锥面包络蜗杆和圆弧齿蜗杆。其中最常用 的是阿基米德蜗杆和锥面包络蜗杆。 的是阿基米德蜗杆和锥面包络蜗杆。
蜗杆传动的失效形式、 §3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
蜗杆传动类型
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
蜗杆：40、45、40Cr
蜗轮： 铸造锡青铜，铸造铝铁青铜
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
第十章 蜗杆传动
§10—1 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 圆柱蜗杆传动
环面蜗杆
锥蜗杆
2 按刀具加工位置分
阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
车削工艺好， 精度低， 中小载荷， 使用逐渐 减少
法向直廓蜗杆
**圆弧圆柱蜗杆传动 (ZC)
阿基米德蜗杆(ZA )
渐开线蜗杆(ZI)
法向直廓蜗杆(ZN)
F
1.53KT2
d1d2m cos
YFa2Y
[ ]F
YFa2 —— 蜗轮齿形系数 当量齿数，图10-15
[ ]F [ ]oF K Fn
[ ]—oF—蜗轮基本许用应力，表10-8
设计公式
m 2 d1
1.53KT2
Z2 cos [ ]F
YFa2Y
（表10-2）定m、d1
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
蜗杆传动的类型和特
蜗杆传动过程中，蜗杆和蜗轮之间的 接触面积较大，因此可以有效地分散 载荷，减少冲击和振动，从而实现平 稳的传动。
与其他传动方式相比，蜗杆传动产生 的噪音和振动相对较小，这对于需要 降低噪音污染的场合非常有利。
具有自锁性，可以反向自锁
蜗杆传动具有自锁性，即在某些情况下，蜗杆只能沿一个方 向转动，从而实现反向自锁。
蜗杆传动的类型和特
• 蜗杆传动的类型 • 蜗杆传动的特点 • 蜗杆传动的应用 • 蜗杆传动的维护与保养
01
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆传动
概述
应用
阿基米德蜗杆传动是一种常见的蜗杆 传动形式，其特点是蜗杆的轴面与蜗 轮的轴面平行，且蜗杆的螺旋线是阿 基米德螺旋线。
阿基米德蜗杆传动广泛应用于减速机、 变速机、差速器等机械传动装置中。
蜗杆传动在化工搅拌器中作为搅拌轴的传动方式， 提高混合效果。
阀门控制
蜗杆传动用于控制化工阀门，实现精确的流量和 压力调节。
04
蜗杆传动的维护与保养
定期检查蜗杆的磨损情况
总结词
定期检查蜗杆的磨损情况是蜗杆传动 维护的重要步骤，有助于及时发现并 处理潜在问题，确保传动的稳定性和 可靠性。
详细描述
在检查过程中，应特别关注蜗杆的齿 面磨损情况，观察是否有剥落、裂纹 等现象。同时，要检查蜗杆的轴向间 隙和侧向间隙是否在规定范围内，以 判断蜗杆的磨损程度。
应用
法向直廓蜗杆传动在某些特定场合，如船舶、矿山机械等重型设备 中得到应用。
渐开线蜗杆传动
01
概述
渐开线蜗杆传动是一种基于渐开线螺旋面的蜗杆传动形式。其特点是蜗
杆的螺旋线是渐开线，而蜗轮的轴面则是与渐开线螺旋面相切的平面。
02
特点
与其他传动方式相比，蜗杆传动产生 的噪音和振动相对较小，这对于需要 降低噪音污染的场合非常有利。
具有自锁性，可以反向自锁
蜗杆传动具有自锁性，即在某些情况下，蜗杆只能沿一个方 向转动，从而实现反向自锁。
蜗杆传动的类型和特
• 蜗杆传动的类型 • 蜗杆传动的特点 • 蜗杆传动的应用 • 蜗杆传动的维护与保养
01
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆传动
概述
应用
阿基米德蜗杆传动是一种常见的蜗杆 传动形式，其特点是蜗杆的轴面与蜗 轮的轴面平行，且蜗杆的螺旋线是阿 基米德螺旋线。
阿基米德蜗杆传动广泛应用于减速机、 变速机、差速器等机械传动装置中。
蜗杆传动在化工搅拌器中作为搅拌轴的传动方式， 提高混合效果。
阀门控制
蜗杆传动用于控制化工阀门，实现精确的流量和 压力调节。
04
蜗杆传动的维护与保养
定期检查蜗杆的磨损情况
总结词
定期检查蜗杆的磨损情况是蜗杆传动 维护的重要步骤，有助于及时发现并 处理潜在问题，确保传动的稳定性和 可靠性。
详细描述
在检查过程中，应特别关注蜗杆的齿 面磨损情况，观察是否有剥落、裂纹 等现象。同时，要检查蜗杆的轴向间 隙和侧向间隙是否在规定范围内，以 判断蜗杆的磨损程度。
应用
法向直廓蜗杆传动在某些特定场合，如船舶、矿山机械等重型设备 中得到应用。
渐开线蜗杆传动
01
概述
渐开线蜗杆传动是一种基于渐开线螺旋面的蜗杆传动形式。其特点是蜗
杆的螺旋线是渐开线，而蜗轮的轴面则是与渐开线螺旋面相切的平面。
02
特点
机械设计-蜗轮蜗杆
13
在保证足够强度的条件下，要求材料配对使用。 要求： 具有良好的减摩性、耐磨性、跑合性和抗胶合能力 特点：软硬搭配 蜗杆硬：优质碳素钢、合金结构钢 经表面硬化及调质处理，见表8-5 蜗轮软：铸锡青铜、无锡青铜、灰铸铁， 见表8-6；8-7。
第十章 蜗杆传动
14
第四节 蜗杆传动的强度计算
一、转向（复习）
小齿轮
d
b
斜线
曲线
蜗杆 蜗轮
大齿轮（两侧面往下拉，包住蜗杆）
第十章 蜗杆传动
3
第一节 蜗杆传动的特点和类型
一、特点 集齿轮传动、螺旋传动为一体 1.蜗杆的轮齿——螺旋线 （左、右旋） 单(多)线蜗杆：蜗杆转一周，蜗轮转过一(多)齿 2. i 大，结构紧凑 Z1=1～4 Z2很大 传递动力时：i = 8～80 仅传递运动可达到：i =1000 3.具有自锁性
阿基米德蜗杆：αx=20°
法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆：αn=20°
标准值
第十章 蜗杆传动 2.蜗杆导程角γ和分度圆直径d1
pz=zpx1
8γ
s np tanψ = = πd1 πd1
pZ πmZ1 mZ1 tanγ = = = πd1 πd1 d1
Z1 Z1 ∴ d1 = m = qm q= ——蜗杆直径参数 tanγ tanγ 加工蜗轮时需用与蜗杆参数、几何尺寸（除齿顶高 高出一个顶隙外）完全相同的滚刀
解： 1.选类型、精度等级和材料：阿基米德蜗杆；8级精度 蜗杆：45钢，表面淬火，硬度（45-50）HRC
蜗轮：铸锡青铜ZCuSn10Pb1, 砂模铸造
2.确定齿数： 表8-3取: Z1=2,Z2=i Z1=40 初设：η=0.80
见P151
表8-6：[σ]H=200MPa
蜗杆传动的特点及应用
蜗杆传动的特点及应用蜗杆传动是一种常用的传动形式，具有以下特点及其广泛的应用领域。
一、特点：1. 转速比大：蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成，通过螺旋线的特性，能实现大的转速比。
一般情况下，转速比可达10:1至80:1。
2. 传动效率低：蜗杆传动具有传动效率较低的特点，一般在50%至90%之间。
这是由于蜗杆与蜗轮的啮合过程中存在滑动摩擦，造成能量的损失。
3. 负载能力强：蜗杆传动可承受较大的负载，常用于需要高扭矩输出的场合。
其原因是蜗杆的螺旋线角度较大，能够提供较高的力矩输出。
4. 噪音低：由于蜗杆传动的啮合方式较为平稳，且工作时的摩擦损失较大，因此噪音低。
5. 自锁性能好：蜗杆传动具有很好的自锁性能，即使不带制动装置，也能实现自锁。
这一特点使得蜗杆传动在需要防止逆转的场合具有广泛的应用。
二、应用领域：1. 工程机械：蜗杆传动在各类工程机械中广泛应用，如挖掘机、高空作业平台等。
其扭矩输出大、传动稳定，能够满足大型机械设备的工作需求。
2. 汽车制造：蜗杆传动在汽车制造中的应用主要体现在汽车座椅的调节、车窗升降等方面。
由于蜗杆传动自锁性能好，可以确保座椅和车窗在固定位置稳定。
3. 纺织设备：蜗杆传动在纺织设备中具有重要的应用，如纺纱机、织布机等。
其优点在于传动稳定、传动比例大，能够满足纺织设备对转速和力矩的要求。
4. 食品加工：蜗杆传动在食品加工设备中的应用主要体现在混合搅拌设备、切割设备等。
由于蜗杆传动的传动效率低、噪音低的特点，能够提供更好的操作环境。
5. 机械加工：蜗杆传动在机械加工中的应用主要体现在钻床、铣床等设备上。
由于蜗杆传动能够提供较高的力矩输出，适用于加工过程中需要大力矩的场合。
6. 冶金设备：蜗杆传动在冶金设备中应用广泛，如轧机、钢丝拉拔机等。
冶金设备对传动精度和负载能力要求较高，蜗杆传动能够满足这些要求。
总结以上特点和应用领域，蜗杆传动作为一种传动方式，具有转速比大、负载能力强、噪音低等优点，广泛应用于工程机械、汽车制造、纺织设备、食品加工、机械加工和冶金设备等领域中。
蜗杆传动的类型和特点.
优 点
3.可以自锁，有安全保护的作用。
缺 点
传动的效率低，一般为0.7 ～0.9，发热量大。
制造成本高。
三、蜗杆传动的类型 1.按蜗杆形状分类
圆柱蜗杆 传动 环面蜗杆 传动 锥面蜗杆 传动
2.圆柱蜗杆传动分类
1）阿基米德蜗杆传动
结构简单；磨削困难，承载低、效率低
2）渐开线蜗杆传动
3）法直廓蜗杆传动
4）锥面包络蜗杆传动
蜗杆传动
一、蜗杆传动的组成及应用
1.蜗杆传动的组成
动画
蜗杆
蜗 轮
2.蜗杆传动的应用
1）常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不 大或间歇工作的场合。 2）广泛用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其 它机器或设备中。
3）圆弧面蜗杆传动承载能力大，但加工复杂， 一般用在大功率场合
二、蜗杆传动的特点
优 1.结构紧凑，有较大传动比，一般可达5～80。 点 2.传动平稳性好，噪声小。
机械原理蜗杆传动
b)蜗杆法面齿形
c主要参数及几何尺寸
★中间平面（主平面）
——通过蜗杆轴线并垂 直 于蜗轮轴线的平面 ：
蜗杆的轴（x面）
蜗轮的端面（t面）
主要参数
1、模数m、压力角 α ★标准参数——∵中间平
面内→相当于齿轮齿条啮
合∴取中间平面的参数为
标准参数※
① 标准压力角 = 20
1、润滑油及其添加剂
为提高蜗杆传动的抗胶合性能，常采用黏度较大的矿物油、或在润滑油中加入适量 的添加剂，如抗氧化剂、抗磨剂、油性极压添加剂等。在表11-20中列出了蜗杆传动常用 的润滑油牌号。
2、润滑油粘度及给油方法
在表11-21中列出了不同滑动速度时推荐选用的润滑油运动粘度值，供设计时选用。
闭式蜗杆传动常用润滑方法主要有油池浸油润滑、循环喷油润滑等方式。具体选择可根 据蜗杆传动的滑动速度大小确定。若采用压力喷油润滑，应注意控制油压，并应使喷油 嘴对准蜗杆啮入端；蜗杆正反转时两边都要装喷油嘴。
⒉ 蜗杆轴刚度计算
影响蜗杆传动性能的弹性变形主要是蜗杆的挠曲变形。引起蜗杆产生挠取 变形的作用力主要有径向力Fr和圆周力Ft。在这两个力的作用下，蜗杆将在两 个方向上产生弹性变形。为简化计算，通常把蜗杆螺纹部分视为以蜗杆齿根圆 直径为直径的轴段。于是可得
y
yt21
yt22
l3 48EI
Ft21 Fr21 y
滑动轴承为 η3＝0.9７~0.9８
vs
v21
v1
cos
v1
d1n1
60 1000
mz1n1
60 1000
v2
d2n2
60 1000
mz2n2
60 1000
γ
（二）蜗杆传动的润滑
第十章 蜗杆传动
b.凑传动比
' ' ' 1 a' 1 ( d d ) [( d 2 xm ) mz 1 2 1 2] 2 2
1 a1 ( d d ) 1 2 2) 2 2 (d1 mz
5.蜗杆传动的几何尺寸计算
见表10-3
互动：在蜗杆传动中，模数不变，选择较大直径系数产生什么后果？（蜗杆刚度和强度提高）
2.2 KT2YF 2.2 KT2YF F 2 [ F ] md1d 2 m d1 z 2
b2
360 cos
d1
Y 0.667
mn m cos
Y 1
2.2 KT2YF 2 m d1 z2 [ F ]
140
（表10-2）定m、d1
YFa2 —— 蜗轮齿形系数，按当量齿数从表10-5查
应用于冶金、矿山、石油等领域中空间两交错 轴间运动与动力传递。
vs v1
§10-2、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 1、中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 2、在中间平面内，蜗杆 传动相当于齿轮齿条传 动，取该平面的参数为 基准值。 3、主要参数及其选择 1）模数、压力角 正确啮合条件：
2 d2
v2
P
1
d1
v2 vs v1
1 2 3
1 tg / tg ( V )
--啮合摩擦损耗所决定的效率
V
tg 1 2 3 (0.95 ~ 0.97) tg ( v )
互动：为什么蜗杆 传动一般布置在高 速级？
—— 当量摩擦角，查表10-9
节圆改变，蜗轮节圆永远与分度 圆重合。只对蜗轮变位。
3）变位系数计算 a.凑中心距
蜗杆传动知识
蜗杆传动知识§10—1 蜗杆传动的类型及特点用于实现空间交错轴间的运动传递，一般交错角︒=∑90（如图10-1）。
其特点是结构紧凑、传动比大、传动平稳、易自锁。
缺点是摩擦磨损大、发热量大，η低，∴适于中心功率的传动。
一、蜗杆传动的类型按蜗杆形式：圆柱蜗杆（常用），图10-1 环面蜗杆图10-2锥蜗杆（较少）图10-3 1、圆柱蜗杆传动：普通圆柱蜗杆（在车床上用直线刀刀刃车削而得到）阿基米德蜗杆（ZA ）——最常用，垂直于轴线平面的齿廓为阿基米德螺线，在过轴线的平面内齿廓为直线，在车床上切制时切削刃顶面通过轴线。
︒=4020α，加工简单，磨削有误差，精度较低，刀子轴线垂直于蜗杆轴线，（图10-4）单刀：导程用︒≤3γ；双刀：导程用︒3 γ法向直廓蜗杆（ZN ）——切削时刀刃垂直于轮齿法面，法面齿廓（延伸渐开线~）——直线，轴面齿形为渐开线，端面齿形为一延伸渐开线，磨削有误差、精度较低。
（图10-5）渐开线蜗杆（ZI ）——刀刃平面与蜗杆基圆柱相切，端面齿莆为渐开线，由渐开线齿轮演化而来（Z 小，β大），在切于基圆的平面内一侧齿形为直线，可滚齿，并进行磨削，精度、η高。
适于较高速度和较大的功率。
（图10-6）锥面包络圆柱蜗杆（ZK ）——不能在车床上加工，而只能在特种铣床上用梯形齿圆盘刀具加工，加工时，工件作螺旋运动，刀具绕轴线作回转运动，铣刀或砂轮轴线与蜗杆轴线成Y 角，刀具绕自身轴线作回转运动，刀刃回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面（图10-7），在各剖面内齿形均为曲线，可磨削，精度好，生产率高。
蜗轮用齿形尺寸与之啮合的蜗杆相同的滚切滚切，滚切外径略大，滚切时的中心距与啮合时中心距相同。
圆弧圆柱蜗杆（ZC ）（Niemamm 蜗杆）（德国人）（图10-8）——与普通圆柱蜗杆比，齿廓形状不同，蜗杆的螺旋齿面是用刃边与凸圆弧形刀具切制，所在在中间平面内，蜗杆齿廓是凹圆弧形，而配对蜗轮的齿廓为凸弧形。
蜗轮蜗杆传动类型简介
潘存云教授研制
20
编辑ppt
潘存云教授研制
21
γ′
潘存云教授研制
dx
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
潘存云教授研制
编辑ppt
2α 车刀对中齿槽中心法面 15
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆
普通圆柱 渐开线蜗杆 蜗杆传动 法向直廓蜗杆
圆柱蜗杆传动
锥面包络圆柱蜗杆
类 型
环面蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆传动
锥蜗杆传动
γ
潘存云教授研制
潘存云教授研制
圆柱蜗杆
潘存云教授研制
编辑环pp面t 蜗杆
潘存云教授研制
锥蜗杆 2
蜗杆的类型
圆柱蜗杆
环Байду номын сангаас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
编辑ppt
3
2、根据齿面形状不同分为：
普通蜗杆传动
编辑ppt
圆弧圆柱蜗杆传动
4
二、蜗杆传动的类型
1、按蜗杆形状分
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
dx
γ
潘存云教授研制
潘存云教授研制
α 编辑ppt
α 车刀对中齿厚中心法面 14
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
法向直廓蜗杆(ZN)
γ
潘存云教授研制
圆柱蜗杆传动
编辑ppt
蜗杆传动的特点
z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。(蜗杆头数与传动效率关系) 常取，z1＝1，2，4，6。 可根据传动比，参考表 12-2中的荐用
值选取。
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
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
蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面（主平面）内确定。
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
B
在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。
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。
二、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=
一 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。
蜗杆传动的特点：
1．传动比大，一般 i =28~80； 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，
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；
值选取。
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
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
蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面（主平面）内确定。
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
B
在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。
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。
二、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=
一 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。
蜗杆传动的特点：
1．传动比大，一般 i =28~80； 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，
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；
蜗杆传动的特点和类型圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算
2.改善散热措施 改善散热措施: 改善散热措施
1000P (1 −η) 1 ∆t = t − t0 = ≤ 60 ~ 70°C αt ⋅ A
(1)增大散热面积Ａ (2)提高散热系数αt： 轴上装风扇、装蛇形冷却管、 循环油冷却 图12-11
小结： 1.蜗杆传动的特点：i很大，一般i=7～80, 分度 ｉ＝500 ；平稳 ；紧凑 ；可自锁 Ｖs大→效率低, 发热大→贵重金属→价高 α 2.参数计算: 中间平面m、 →标准 ｄ1＝ｍ·Ｚ1／tgγ ≠ m·Z1 i = Z2 / Z1≠ d2 / d1 3.蜗杆传动受力分析 4.蜗杆传动的主要失效形式及强度计算依据 5.蜗杆传动效率及热平衡计算目的及方法。
右
4. 蜗轮的转向 蜗轮的转向→ 与Fa 1 反向 作业:12－3 ) P.192 改动:(2)各轮轴向力的方 向→各轮作用力的方向。 12－6)
Fa1 Fa2
Fr1 Ft1 Ft2 Fr2
Fr1 Fa1 Ft1 Fa2 F Fr2
t2
右
§12-5圆柱蜗杆传动的强度计算 圆柱蜗杆传动的强度计算: 圆柱蜗杆传动的强度计算
§10-6圆柱蜗杆传动的效率、润滑 和热平衡计算
(一)蜗杆传动的效率 p.190 一 蜗杆传动的效率 蜗杆传动的效率: ∵VS大→ 摩擦、磨损大→发热大、效率低
(12-10)
1.蜗杆传动的效率: ) 蜗杆传动的润滑 tgγ 蜗杆传动的效率 蜗杆传动的效率 (二 二 η = η1η2η3 =三0蜗杆传动的热平衡计算 ( .95 ~ 0.97) (三)蜗杆传动的热平衡计算′
蜗轮轮齿上(结构、材料 蜗轮轮齿上 结构、材料) 结构
(二)蜗杆、蜗轮的材料 二 蜗杆 蜗杆、 (三)蜗杆、蜗轮的结构 三 蜗杆 蜗杆、
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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§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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(d)
(e)
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，蜗轮齿宽B，
蜗轮齿宽角，蜗杆齿宽b1等
§10—3 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
（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，表10-7
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（表10-2）
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
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
§10—4 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
一、主要参数及其选择
主平面
1、模数m和压力角
2、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q
蜗
蜗
杆轮Leabharlann 加加工工
直径系数 3、蜗杆头数Z1
q d1 m
pa p z(导程)=z1p a
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
d1
6、蜗轮齿数Z2
Z2min 28
Z2max 80
7、标准中心距 a
m
1
a 2 (q Z2 ) 2 m(Z1 Z2 )
二、蜗杆传动变位的特点 变位的目的 蜗轮变位
1）中心距改变 a a ，Z2不变，Z2 Z2 ，传动比i12不变
a
a
2=d'2=mz2
O2
分度线
P
节线
蜗杆中心线
(a)
a'
d1=d'1
d2=d'2=mz2
O2
a
分度线(节线)
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 d2
v2
P
1
d1
v2
vs v1
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
第十章 蜗杆传动
§10—1 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 圆柱蜗杆传动
环面蜗杆
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 2、连续啮合，传动平稳 3、具有自锁性 4、效率较低
§10—2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及 几何尺寸计算
1、润滑油——表10-10
2、润滑油粘度及给油方法——表10-11
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。
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 达到热平衡时
t0——环境温度
1000P1 Kd St t0
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
F
1.53KT2
d1d2m cos
YFa2Y
[ ]F
YFa2 —— 蜗轮齿形系数 当量齿数，图10-15
[ ]F [ ]oF K Fn
[ ]—oF—蜗轮基本许用应力，表10-8
设计公式
m 2 d1
1.53KT2
Z2 cos [ ]F
YFa2Y
（表10-2）定m、d1
四、蜗杆的刚度计算
计算模型： 简支梁
拼铸式
P
蜗杆中心线
(b)
a'
d2=d'2=mz2
O2
节线
P
分度线 蜗杆中心线
(c)
2）中心距不变，a a
d2=d'2=mz2
O2
Z2改变
Z2 Z2 i12 Z 2 Z1 i12 Z 2 Z1
d2=d'2=mz2
O2
d1 d'1 a
a a' d'1 d1 a
分度线
节线 P
蜗杆中心线
P
蜗杆中心线
节线 分度线
手螺旋定则
蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向
判定蜗轮转向 例1
判定蜗轮转向 例2
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10-6
1 tg / tg( V )
V —— 当量摩擦角 查表10-9
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
§10—5 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
蜗杆：40、45、40Cr
蜗轮： 铸造锡青铜，铸造铝铁青铜
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
Fr——指向各自 的轴线
轴向力 Fa1——蜗杆左右
3 在传动箱内安装循环冷却管路
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
2 蜗杆轴端加风扇，强制风冷却
空气流
空气流
C de2
d a1
C
df1 d1
de2
§10—6 普通圆柱蜗杆、蜗轮的结构设计
1、蜗杆——一般与轴成一体
40
b1
2、蜗轮
轮齿部分——青铜
0.4m
0.4m C
b1
轮毂部分——钢
C
0.4m
齿圈式
螺栓联接式 整体浇铸式