第12章__蜗杆传动

② 单级传动比大（一般为10～80） ，结构紧凑；
③ 传动平稳，噪音小；
④ 可以实现自锁（当γ≤ρv 时）；
⑤ 传动效率低，通常为70％~80％； ⑥ 成本较高。
蜗杆传动广泛用于各种机器和仪器中
3
二、蜗杆传动的类型 1 、按蜗杆形状分
根据蜗杆的形状不同，蜗杆传动分为圆柱蜗杆传动、环面 蜗杆传动和锥蜗杆传动三大类。
23
蜗杆和蜗轮材料的选择
对材料的要求： 蜗杆和蜗轮的材料不仅要求具有足够
的强度，更重要的是要求具有良好的减摩 性、耐磨性及跑合性能。
蜗杆材料
蜗杆一般用碳素钢或合金钢制成，要 求齿面光洁并具有较高的硬度。
24
蜗轮材料
蜗轮常用材料：铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰 铸铁； 铸造锡青铜（ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5) ：
14
加工蜗轮的滚刀是和蜗杆尺寸参数完全相同的蜗 杆滚刀。一个蜗杆对应一个蜗杆滚刀。为了限制 加工蜗轮时滚刀的数目并便于滚刀的标准化，因 此对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆 直径d1。
15
普通蜗杆传动的m与d1搭配值
16
3、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2
蜗杆头数：是指组成蜗杆螺纹线的数量Z1， 通常取为：1，2，4, 6 （若要得到大传动比，可取Z1＝1，但此时传动效 率低；Z1越大传动效率越高，但加工越困难。） 蜗轮齿数 Z2= i Z1，一般取Z2=26~80 （Z2过少易根切，过多会使结构尺寸过大，蜗杆长 度增加，导致蜗杆刚度降低，影响啮合精度。）
第12章__蜗杆传动
蜗杆蜗轮的形成原理
蜗杆传动实际上是螺旋齿 轮传动的特例。在螺旋齿 轮传动中，如传动比很大 ，小轮直径做得较小，轴 向长度较长，而螺旋角度 大，则轮齿将在圆柱面上 绕成完整的螺旋齿，称为 蜗杆，大齿轮称为蜗轮。
2
第一节 蜗杆传动的特点和类型
一、特点
① 能够实现空间交错轴之间的传动， 通常交错角为90°；
蜗杆传动正确啮合条件
Pa1 Pt 2 P m a1 mt2 m
a1 t2 2
13
2 、蜗杆分度圆直径d1和导程角γ
蜗杆的分度圆直径：蜗杆上理论齿厚等于齿槽宽的圆柱 称为蜗杆的分度圆柱。
tan z1Pa1 /d1 z1m/ d1
d1
z1m
tan
d1 qm z1m
ｑ为蜗杆的直径系数； Z1为蜗杆的头数；
1、 蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效形式主要是齿面胶合、点蚀、磨
损和轮齿折断，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。
2、 设计准则 闭式蜗杆传动中，蜗轮轮齿多因齿面胶合或点蚀
而失效，因此通常按齿面接触疲劳强度进行设计。 并进行热平衡计算。
开式蜗杆传动中，多发生齿面磨损和轮齿折断， 因此应按齿根弯曲疲劳强度进行设计。
蜗轮蜗杆传动也分为左旋和右旋， 且蜗轮与蜗杆的旋向相同。 确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的 方法与外啮合圆柱齿轮传动相同， 而轴向力Fa的方向则可根据相应的 圆周力Ft的方向来判定，即Fa1与 Ft2方向相反， Ft1与 Fa2的方向相反 。也可按照主动件左右手定则来判 断。
27
第五节 普通圆柱蜗杆的强度计算
传动比： i n1 Z2 n2 Z1
17
蜗杆头数与蜗轮齿数的荐用值
传动比 i 蜗杆头数z1 蜗轮齿数z2
7~13 4
28~52
14~27 2
28~54
28~40 >40 2、1 1 28~80 >40
18
4、齿面间相对滑动速度 vs
s
2 1
2 2
1 cos
d1n1
60 1000 cos
圆 柱 蜗 杆 传 动
4
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
5
2、根据齿面形状不同分为
普通蜗杆传动
圆弧圆柱蜗杆传动
6
3、按螺旋线的形状分 根据刀具加工位置的不同（根据垂 直于蜗杆轴线剖面上的齿廓形状）， 普通圆柱蜗杆分为：
阿基米德蜗杆； 渐开线蜗杆； 法向直廓蜗杆。
7
阿基米德蜗杆
加工时，标准齿 条形车刀水平放 置在蜗杆轴线平 面内；
式中： d1--蜗杆分度圆直径，mm； n1--蜗杆的转速，r/min； γ--蜗杆分度圆上的导程角。
19
二、普通圆柱蜗杆传动的几何计算
中心距计算公式：
a(d1d2)/2
齿顶高系数及顶隙系数：
ha* 1 c* 0.2
20
蜗杆传动的几何尺寸计算
21
22
第三节 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
轴截面齿形为直 齿齿条形齿廓；
法截面齿形为外 凸曲线齿廓；
车削加工，不能磨削，精度低。横截面齿廓为阿 基米德螺旋线。
蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同
8
渐开线蜗杆
可用两把刀具加工，刀 具顶面与基圆柱相切，一 把刀具的刀刃高于蜗杆轴 线，另一把刀具的刀刃低 于蜗杆轴线；
横截面为渐开线齿廓， 轴截面为凸曲线齿廓；
蜗轮齿面接触疲劳强度计算的校核公式为：
11
第二节 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
中间平面
中间平面：通过蜗杆 轴线并垂直于蜗轮轴 线的平面。对于蜗杆 ，其为蜗杆的轴面； 对于蜗轮，中间平面 为蜗轮的端面。
在中间平面上可看成直齿 齿条与渐开线齿轮啮合。
蜗杆传动的设计计算 以中间平面为准。
12
一、普通圆柱阿基米德蜗杆传动的主要参数
1 、蜗杆传动的模数 m 和齿形角α。
25
第四节 圆柱蜗杆传动的受力分析
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Ft 2
Fa1
2T2 d2
Fr1 Fr 2 Ft 2 tan
式中：T1、T2—分别为蜗杆和蜗轮轴上 的转矩，N.mm；
T2=iT1，N.mm ，i 为传动比；
d1、d2 —分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径 α——齿形角；

力方向的判定
齿廓能磨削加工，加工 精度高，多用于较高速,较 精密或较大功率传动.
9
法向直廓蜗杆
车刀刀刃平面位于螺 旋线的法面上；
横截面为延伸渐开线 齿廓，法截面为直线 齿廓；
齿廓可以进行磨削加 工，多用于精密传动 。
10
4、按蜗杆线数分 根据蜗杆的头数不同：
单头蜗杆； 双头蜗杆； 多头蜗杆等。
另外还有右旋、左旋蜗杆。
减摩性、耐磨性最好，抗胶合能力最强，但是 抗弯曲强度较低，价格较高，多用于vs>12 m/s 的重要传动中。 铝铁青铜（ZCuAl10Fe3):
有足够的强度，价格便宜，但是耐磨性和抗胶 和能力差，用于vs<10 m/s 的传动中。 灰铸铁(HT150、HT200):
用于vs<2 m/s 的低速或手动传动中。