第12章__蜗杆传动

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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。
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普通蜗杆传动的m与d1搭配值
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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。
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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°；
蜗轮齿面接触疲劳强度计算的校核公式为：
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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。
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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) ：
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.
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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 。
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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。
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。
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第五节 普通圆柱蜗杆的强度计算
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第四节 圆柱蜗杆传动的受力分析
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Ft 2
Fa1
百度文库
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；
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力方向的判定
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。
圆 柱 蜗 杆 传 动
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环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
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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
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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。
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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；
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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。
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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。
蜗杆传动正确啮合条件
Pa1 Pt 2 P m a1 mt2 m
a1 t2 2
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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；
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
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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。
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
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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；
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。
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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
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蜗杆传动的几何尺寸计算
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第三节 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
传动比： i n1 Z2 n2 Z1
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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
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4、齿面间相对滑动速度 vs
s
2 1
2 2
1 cos
d1n1
60 1000 cos