机械设计基础课件第12章蜗杆传动解析
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《机械设计基础》12蜗杆传动
1000(1 h ) P K s A(t1 t0 ) 1
12.1 蜗杆传动的特点和类型
蜗杆传动用来传递空间两交错轴之 间的运动和动力，一般两轴交角为 90°。 蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成。
一、蜗杆传动的特点
传动比大、结构紧凑。 传动平稳、噪声小。 可制成具有自锁性的蜗杆。
蜗杆传动的主要缺点是效率较低。 蜗轮的成本较高。
12.1 蜗杆传动的特点和类型
二、蜗杆传动的类型
'
z 2 z2 2 x
'
z2 z '2 x 2
一般取 ∣x∣≤ 1
12.2 阿基米德蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
三、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
符号
蜗杆
计算公式
蜗轮
d
d1 mq
d 2 mz
ha
hf
da
ha m h f 1.2m d a1 (q 2)m d a 2 (Z 2 2)m
d1 tan z1 px1 z1m
m
z1 m
z1 d1 m mq tan
d1 (分度圆周长)
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(P247)
d1 直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。 q m
12.4 蜗杆传动的失效形式、材料与结构
三、蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构
蜗杆常和轴做成一个整体，称为蜗杆轴。当蜗杆螺旋部分的直径较
12---蜗杆传动解析
px
m
1 1.25
蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm m m d1 d1 m d1 18 20 2.5 (22.4) 28 (35.5) 45 4 40 (50) 71 (40) 50 (63) 90 6.3
d1 (80) 112 (63) 80 (100) 140 (71) 90 …
22.4
蜗杆传动的类型
普通圆柱 蜗杆传动 类 型 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 阿基米德蜗杆(ZA) 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
阿基米德螺线
γ 2α
单刀加工
蜗杆传动的类型
普通圆柱 蜗杆传动 类 型 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 阿基米德蜗杆(ZA)
γ
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆
若想得到大 i , 可取： z1=1，但传动效率低。
对于大功率传动 , 可取： z1=2，或 4。
蜗轮齿数： z2= i z1 一般情况： z2≤ 80 z2过大 → 结构尺寸↑ 为保证传动平稳性和效率： z2≥ 28
→ 蜗杆长度↑ → 刚度、啮合精度↓
蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的推荐值
传动比i 蜗杆头数z1 蜗轮齿数z2
αt2 =αa1=α
取标准值
主平面：过蜗杆 轴线垂直于蜗轮 轴线的平面。
1. 模数m和压力角α
模数m取标准值，与齿轮模数系列不同。 蜗杆模数m值 GB10088-88 第一系列 第二系列 1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40 1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 1类 型 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆传动
蜗轮蜗杆传动详解
第十二章 蜗杆传动
§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。
Northwest A&F University
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；
机械设计基础12蜗杆传动
§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.200
∵VS大→ 摩擦、磨损大→发热大、效率低
123 (0((.二 三95))~蜗蜗0杆.9杆7传)传tg动动(t的g的热润)平滑衡计算
(12-13)
1 tg tg( ) arctgf
η1 －啮合效率 η2、 η3 －轴承及搅油效率 ;
(二)几何尺寸计算
→表(12-3) p.193
※ C*=0.2 ; df=d－2(ha*+C*) m= d－2.4 m
§10-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
(一) 蜗杆传动的失效形式 p.194
1.失效形式 : 蜗轮→
闭式
胶合、 点蚀、
↑
↑
非锡青铜、 锡青铜
开式 磨损
2.部位 : 蜗轮轮齿上(结构、材料)
→直径系数 q=d1/m
为减少滚刀的规格数量→ｄ1定为标准值→
ｄ1与ｍ搭配 →表12-1 p.191
ｄ2＝ｍＺ2
ｄ1 =m·q ≠ ｍ·Ｚ1
V2
4.齿面间滑动速度Vs:
VS V12 V22 V1 / cos
Vs V1
V1：蜗杆的圆周速度 V2：蜗轮的圆周速度
5.中心距
a＝0.5(ｄ1＋ｄ2) ＝ 0.5m(q+Z2)≠0.5ｍ(Ｚ1＋Ｚ2)
§12-1 蜗杆传动的特点和类型
(一)蜗杆传动的类型:
→取决于蜗杆 按 圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆传动(ＺＡ) 蜗 传动
杆
的
渐开线 蜗杆传动(ＺＩ)
形 环面蜗杆传动
状 锥蜗杆传动
(二)蜗杆传动的特点:
优点: 1.ｉ很大，一般ｉ＝8～80, 分度ｉ＝1000 2. 传动平稳, 噪音低 3.可自锁, 结构紧凑
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-蜗杆传动(PPT58页)
通常情况下取蜗轮齿数z2 =28~80。若z2 <28，会使传动 的平稳性降低，且易产生根切；若z2过大，蜗轮直径 增大，与之相应蜗杆的长度增加，刚度减小，从而影
响啮合的精度。z1、z2可根据传动比i按表10-1选取。
传动比i
7~13
14~27
28~40
>40
蜗杆头数z1
4
2
2,1
1
蜗轮齿数z2 28~52
第一节 概述
一、蜗杆传动的组成
螺杆与螺纹一样，有单头、多头之分，也有左旋、右 旋之分。蜗轮的形状像斜齿轮， 它的螺旋角的大小、方向和螺 杆螺旋升角的大小、方向相同， 为了改善蜗杆与蜗轮的啮合情 况，通常将蜗轮圆柱表面的母 线做成圆弧形，部分地包围着 蜗杆，故在轴向剖面中，蜗轮 轮齿沿齿宽方向是圆弧形。
通常λ=3.5°~27°，升角小时传动效率低，但可实现 自锁；升角大时传动效率高，但加工较困难。
3.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 加工蜗杆时，蜗杆滚刀的参数应与相啮合的蜗杆完全 相同，几何尺寸基本相同。由
tan L d1z1 dm 1zd 1m 1
可得蜗杆的分度圆直径可写成
d1mtaz1n
第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
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，设计蜗杆传动时，其参数和尺 寸均在中间平面内确定，并沿用渐开线圆柱齿轮传动 的计算公式。
一、蜗杆传动的主要参数
1.蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2 蜗杆头数（齿数） z1即为蜗杆螺旋线的数目，蜗杆的 头数z1一般取1、2、4。当传动比大于40或要求蜗杆自 锁时，取z1 =1；当传递功率较大时，为提高传动效率 、减少能力损失，常取z1为2、4。蜗杆头数越多，加 工精度越难保证。
机械设计基础：第十二章 蜗杆传动
作业：12-3、12-6、12-8第十二章蜗杆传动一、蜗杆传动的特点1、传动比大、结构紧凑；2、传动平稳、噪声低；3、能实现自锁；4、传动效率低、发热大；5、成本高。
第一节概述二、蜗杆传动的类型⎪⎩⎪⎨⎧圆锥蜗杆圆弧蜗杆圆柱蜗杆按蜗杆的形状分⎩⎨⎧渐开线蜗杆阿基米德蜗杆按螺旋面的形状分⎩⎨⎧右旋蜗杆左旋蜗杆按螺旋线的方向分圆弧蜗杆圆锥蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆一、正确啮合条件中间平面：对于两轴线垂直交错的阿基米德圆柱蜗杆传动，通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。
在中间平面内蜗杆蜗轮的啮合传动相当于渐开线齿轮与齿条的啮合传动。
正确啮合条件为：（旋向相同）βγααα=====t2a1t2a1mm m 第二节蜗杆传动的主要参数和几何尺寸二、主要参数和几何尺寸计算1．模数和压力角2. 蜗杆头数（齿数），蜗轮齿数3．蜗杆分度圆直径和导程角4．传动比5．中心距a1z 2z 1d iγ由于在中间平面上蜗杆传动相当于渐开线齿轮与齿条的传动，所以蜗杆传动的计算，以中间平面的参数为准，并直接应用齿轮传动的几何关系进行几何计算。
1．模数和压力角ααα====t2a1t2a1mm m 2. 蜗杆头数（齿数），蜗轮齿数1z 2z 由传动比并考虑效率来选定。
一般为=1~4。
①传递运动，要求传动比大，取小值。
②传递动力，取大值，传动效率和承载能力高；太多，蜗杆加工困难。
蜗轮齿数应根据传动比和选取。
不宜大于80。
1z 1z 1z 2z 1zi 11111a 1πππtan d mz d m z d p z ===γmqzm d ==γtan 11&为了限制蜗轮滚刀的数目并有利于标准化，规定了蜗杆分度圆直径的系列值，即将蜗杆直径系数、d 1标准化。
q 3．蜗杆分度圆直径和导程角1d γ5．中心距a蜗杆传动的标准中心距为1221()(z )22ma d d q =+=+4．传动比iγtan 121221d d z z n n i ===第三节蜗杆传动的受力分析11212d T F F a t ==αtg F F F t r r 221==22212d T F F T a ==21T T i η=式中：T 1 、T 2分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。
最新机械设计基础PPT课件-第12章蜗轮蜗杆课件PPT
0.016 0.014 0.013
6.28˚ 4.57˚ 3.15˚
2.58˚ 2˚ 1.6˚
1.37˚ 1.26˚ 1.03˚
0.92˚ 0.8˚ 0.74˚
无锡青铜
其他情况
HRC>45
f’ ρ’ f’ ρ’
0.12 0.09 0.065
0.055 0.045 0.035 0.031 0.029 0.026
蜗轮材料
蜗杆材料
滑动速度vs m/s
0.5 1 2 3 4 6 8
ZQAl10-3
淬火钢* 250 230 210 180 160 120 90
HT 150、HT 200 渗碳钢 130 115 90 — — — —
HT 150
调质钢 110 90 70 — — — —
* 蜗杆未经淬火时需将表中[σH]值降低20%。
m
d1
m
d1
m
1 18
(22.4)
1.2 20
2.5 28
4
(35.5)
1.6 22.4
45
20
28
(28)
5
3.15 35.5
(18)
(45)
22.4
56
2 (28) 35.5
4 (31.5) 6.3
d1
m
d1
40 6.3 (80)
(50)
112
71
(63) (40) 8 80
50
(100)
(63)
140
90
(71) (50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
长沙交通学院专用
当蜗轮采用青铜制造时，蜗轮的损坏形式主要是疲劳 点蚀，其许用的接触应力如下表：
6.28˚ 4.57˚ 3.15˚
2.58˚ 2˚ 1.6˚
1.37˚ 1.26˚ 1.03˚
0.92˚ 0.8˚ 0.74˚
无锡青铜
其他情况
HRC>45
f’ ρ’ f’ ρ’
0.12 0.09 0.065
0.055 0.045 0.035 0.031 0.029 0.026
蜗轮材料
蜗杆材料
滑动速度vs m/s
0.5 1 2 3 4 6 8
ZQAl10-3
淬火钢* 250 230 210 180 160 120 90
HT 150、HT 200 渗碳钢 130 115 90 — — — —
HT 150
调质钢 110 90 70 — — — —
* 蜗杆未经淬火时需将表中[σH]值降低20%。
m
d1
m
d1
m
1 18
(22.4)
1.2 20
2.5 28
4
(35.5)
1.6 22.4
45
20
28
(28)
5
3.15 35.5
(18)
(45)
22.4
56
2 (28) 35.5
4 (31.5) 6.3
d1
m
d1
40 6.3 (80)
(50)
112
71
(63) (40) 8 80
50
(100)
(63)
140
90
(71) (50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
长沙交通学院专用
当蜗轮采用青铜制造时，蜗轮的损坏形式主要是疲劳 点蚀，其许用的接触应力如下表：
第十二章-蜗杆传动分析PPT课件
1、按蜗杆形状分
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
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
3、阿基米德蜗杆
在轴剖面：直线齿廓 法剖面：凸曲线 垂直轴剖面：阿基米德螺线 车削加工，不能磨削，精度低。
蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同 在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合
4、渐开线蜗杆
通水
冷却器 过滤器 油泵
§ 12-7 蜗杆和蜗轮的结构
一 蜗杆的结构 车削：有退刀槽，
二、蜗轮的结构 蜗轮可制成整体式或装配式 1 整体式
2 齿圈压配式
3 螺栓联接式
4 镶铸式
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
第十二章 蜗杆传动
蜗杆传动图
§12-1 蜗杆传动的特点和类型
一、蜗杆传动的特点和应用
1、特点：
单级传动比大; 结构紧凑; 传动平稳，无噪音; 可自锁; 传动效率低; 成本高。
2、应用：
机床：数控工作台、分度 汽车：转向器 冶金：材料运输 矿山：开采设备 起重运输：提升设备、电梯、 自动扶梯
二、蜗杆传动的类型
四、蜗杆传动热平衡计算
若采取措施,以提高其散热能力
常用措施:
1 、合理设计箱体结构, 2 、在蜗轮轴上装置风扇,
铸出或焊上散热片,以增 进行人工通风,以提高散
大散热面积
热系数
散热片 溅油轮 风扇 过滤网 集气罩
3 、在箱体油池内装 设蛇形冷却水管
4 、采用压力喷油循 环润滑
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
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
3、阿基米德蜗杆
在轴剖面：直线齿廓 法剖面：凸曲线 垂直轴剖面：阿基米德螺线 车削加工，不能磨削，精度低。
蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同 在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合
4、渐开线蜗杆
通水
冷却器 过滤器 油泵
§ 12-7 蜗杆和蜗轮的结构
一 蜗杆的结构 车削：有退刀槽，
二、蜗轮的结构 蜗轮可制成整体式或装配式 1 整体式
2 齿圈压配式
3 螺栓联接式
4 镶铸式
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
第十二章 蜗杆传动
蜗杆传动图
§12-1 蜗杆传动的特点和类型
一、蜗杆传动的特点和应用
1、特点：
单级传动比大; 结构紧凑; 传动平稳，无噪音; 可自锁; 传动效率低; 成本高。
2、应用：
机床：数控工作台、分度 汽车：转向器 冶金：材料运输 矿山：开采设备 起重运输：提升设备、电梯、 自动扶梯
二、蜗杆传动的类型
四、蜗杆传动热平衡计算
若采取措施,以提高其散热能力
常用措施:
1 、合理设计箱体结构, 2 、在蜗轮轴上装置风扇,
铸出或焊上散热片,以增 进行人工通风,以提高散
大散热面积
热系数
散热片 溅油轮 风扇 过滤网 集气罩
3 、在箱体油池内装 设蛇形冷却水管
4 、采用压力喷油循 环润滑
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
蜗杆传动学习课件
tgλ
η=(0.95~0.97) ———
tg(λ+ρ’)
二、蜗杆传动的润滑 润滑对蜗杆传动特别重要。因为：若润滑不良，传动效率特显著降低,且轮齿早期发生胶合或磨损。 润滑油的粘度和给油方法，主要根据相对滑动速度和载荷类型进行选择(参照P177表11-5)。 滑动速度vs< 5 ~ 10m/s: 用油池浸油润滑。下置式蜗杆不宜浸油过深(减小搅油损失)。当v1> 4m/s时，用上置式传动(蜗杆置于蜗轮之上)，由蜗轮带油润滑。 滑动速度vs>10~15m/s, 则应采用压力喷油润滑。
二、蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆：常用蜗杆轴。 蜗轮：可制成整体式和组合式。组合式齿圈用有色金属，轮芯用钢或铸铁。齿圈和轮芯用过盈联接 + 螺钉或用铰制孔用螺栓来联接。 用螺钉联接时，螺孔中心线向材料较硬的一边偏移2~3 mm。这种结构用于尺寸不大而工作温度变化较小的地方。 用铰制孔用螺栓联接，装拆方便，常用于尺寸较大或磨损后需要更换齿圈的场合。对于成批制造的蜗轮，常在铸铁轮芯上浇铸出青铜齿圈。
正确啮合条件是： ma1=mt 2 αa1=αt2=α=20º λ=β 2、传动比i, 蜗杆头数z1和蜗杆齿数z2 (z1=1, 2, 4) 若要得大传动比，取z1=1。但传动效率较低。 若传递大功率，取z1= 2或4。传动效率较高。 z2= iz1，z1、z2的推荐值见P184表12-2。 26≤z2< 80
2/6
2、蜗杆传动中，在主平面内蜗轮与蜗杆的啮合 相当于 和 的啮合，它的设计计算都以 面的参数和几何关系为准。阿基米德蜗 杆传动的正确啮合条件是：蜗杆 模数与压 力角应分别等于蜗轮 模数与 ，蜗杆 中圆柱上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆柱 上的 ，且两者旋向 。
图a
图b
η=(0.95~0.97) ———
tg(λ+ρ’)
二、蜗杆传动的润滑 润滑对蜗杆传动特别重要。因为：若润滑不良，传动效率特显著降低,且轮齿早期发生胶合或磨损。 润滑油的粘度和给油方法，主要根据相对滑动速度和载荷类型进行选择(参照P177表11-5)。 滑动速度vs< 5 ~ 10m/s: 用油池浸油润滑。下置式蜗杆不宜浸油过深(减小搅油损失)。当v1> 4m/s时，用上置式传动(蜗杆置于蜗轮之上)，由蜗轮带油润滑。 滑动速度vs>10~15m/s, 则应采用压力喷油润滑。
二、蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆：常用蜗杆轴。 蜗轮：可制成整体式和组合式。组合式齿圈用有色金属，轮芯用钢或铸铁。齿圈和轮芯用过盈联接 + 螺钉或用铰制孔用螺栓来联接。 用螺钉联接时，螺孔中心线向材料较硬的一边偏移2~3 mm。这种结构用于尺寸不大而工作温度变化较小的地方。 用铰制孔用螺栓联接，装拆方便，常用于尺寸较大或磨损后需要更换齿圈的场合。对于成批制造的蜗轮，常在铸铁轮芯上浇铸出青铜齿圈。
正确啮合条件是： ma1=mt 2 αa1=αt2=α=20º λ=β 2、传动比i, 蜗杆头数z1和蜗杆齿数z2 (z1=1, 2, 4) 若要得大传动比，取z1=1。但传动效率较低。 若传递大功率，取z1= 2或4。传动效率较高。 z2= iz1，z1、z2的推荐值见P184表12-2。 26≤z2< 80
2/6
2、蜗杆传动中，在主平面内蜗轮与蜗杆的啮合 相当于 和 的啮合，它的设计计算都以 面的参数和几何关系为准。阿基米德蜗 杆传动的正确啮合条件是：蜗杆 模数与压 力角应分别等于蜗轮 模数与 ，蜗杆 中圆柱上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆柱 上的 ，且两者旋向 。
图a
图b
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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变位是利用蜗轮加工刀具相对于蜗轮毛坯的 径向位移来实现。
❖3、变位结果
蜗轮——尺寸发生变化 蜗杆——各部分尺寸不变，但节线变化
机机1械9械设设计计基础
4、变位类型
1）齿数不变，凑a
a
1 2
(d1
d2
)
a
1 2
(d1
2xm
d2)
x a a m
x>0，正变位 a a
中间平面
机机1械械1 设设计计基础
一、阿基米德蜗杆： 轴向齿廓：直线 端面齿廓：阿基米德 螺旋线 法向齿廓：曲线
机机1械2械设设计计基础
1）模数m和压力蜗杆角轴面 蜗轮端面
阿基米德圆柱蜗杆模传数动正确啮合模数条件是： 标准模数
m
①在中间平面内
x1
mt 2
m
蜗杆轴面 压力角
x1 t2
蜗轮端面 压力角
本章介绍蜗杆传动的特点，传动类型、 参数计算、设计理论（受力分析和强度计 算）、润滑、效率及热平衡计算、结构设 计。
机机2械械设设计计基础
§12-1 蜗杆传动概述
一、组成和应用
蜗杆传动用于传递空间交错轴间的运动和动力， 常用的轴交错角为90°。
▪ 组成：蜗杆、蜗轮 ▪ 蜗杆相当于螺旋，有单头 和多头、左旋和右旋之分。 ▪ 外形类似：螺旋与斜齿轮 的传动。 ▪ 蜗轮则是变异的斜齿轮。
形成：若将一对斜齿轮安装成其 轴线既不平行也不相交，就 成为交错轴斜齿轮机构。
机机3械械设设计计基础
二、特点
优点： ➢1）i大，结构紧凑、重量轻
i z2 蜗杆——1、2、4、6 z1 齿轮——z1>17
传递动力时：i=5～300（常用5～80）
传递运动时：i=几百～上千
➢2）工作平稳：蜗杆齿为连续的螺旋齿； 逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低；
➢3）自锁性能好(用于提升机构) ：当蜗杆 的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时， 反行程自锁。
机机4械械设设计计基础
缺点：1）传动效率低：
滑动速度大，摩擦与磨损
严重。蜗杆传动的效率比齿 轮传动低
2）制造成本高，加工困难。
3）蜗轮需用贵重的减摩材料(如青铜) 。
蜗
蜗
杆
轮
加
加
工
工
机机5械械设设计计基础
传递动力时:头数z1↑—γ↑—η↑ ∴ 采用多头蜗杆 传递运动时:保证自锁,γ↓—z1 ↓,采用单头蜗杆
机机1械5械设设计计基础
4）导程角
蜗杆导程角:蜗杆分度圆柱螺旋线上任一点的切线
与端平面间所夹的锐角
γ tan z1 px z1m z1m z1 d2
d1 d1 d1 q ud1
啮合效率与导程角的大小有关。
*矿山：开采设备 *起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯
二、蜗杆传动及其类型
1、蜗杆传动
蜗杆传动是用来传递定向交错 轴之间的运动和动力， 一般Σ=90。， 且作减速传动。当其反行程不自锁 时可用作增速运动。
蜗杆 蜗轮
左旋
1 2
右旋
机机8械械设设计计基础
2 蜗杆传动的类型
蜗杆传动的类型
阿其基齿米面德一蜗般杆是在车渐床开上线用蜗直杆线刀刃的
pa p z(导程)=z1p a
但制造困难
自锁性好
机机1械6械设设计计基础
d1
5）传动比i和齿数比u
蜗杆主动：
i n1 Leabharlann 2u z2 z1注意的问题
i n1 z2 d2 n2 z1 d1
机机1械7械设设计计基础
6）蜗轮齿数z2 z 2 uz 1
传递动力： 应避免根切；应↑传动平稳性，Z2>28 另一方面：
d2 一定时：z2↑—m ↓——弯曲强度↓ m 一定时：z2↑—d2↑—蜗杆轴长↑—刚度↓
7)、中心距a
z 2 100
表12-1
a
1 2
(d1
d2)
m 2
(q
z2 )
m 2
( z1
z2 )
机机1械8械设设计计基础
蜗杆传动变位的特点
❖1、变位目的：配凑中心距a；凑传动比i。 ❖2、变位方法：
与齿轮变位相同, 靠刀具的移位实现变位。 蜗杆尺寸不能变动，只对蜗轮变位
第12章 蜗杆传动 Worm Gearing
§12-1 蜗杆传动概述 §12-2 蜗杆传动的类型 §12-3 普通蜗杆传动的参数与尺寸 §12-4 普通蜗杆传动的承载能力计算 §12-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡 §12-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
蜗杆传动
蜗杆传动是机械传动中的一种重要形 式。其涉及的理论知识与齿轮传动有共同 点又有不同之处。
二）：蜗杆蜗轮传动的形成
1、交错轴斜齿轮机构
90
Z1小, 大
2、啮合特点：
→蜗杆蜗轮
点接触 改进 线接触
3、加工 蜗杆
——车削（螺旋线）（轴平面内 的齿形为直线齿廓的齿条）
蜗轮
——与蜗杆相似的滚刀展成
切制蜗轮
机机6械械设设计计基础
应用: *机床：低速工作台、分度 *汽车：转向器 *冶金：材料运输
普通圆柱蜗杆传动 车刀切制而成，车刀安装位置不同，
法加向工直出廓的蜗蜗杆杆齿面锥的面齿包廓络形圆状柱不蜗同杆。
圆柱蜗杆传动
按 蜗
圆弧圆柱蜗杆传动 其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆
杆
弧形的车刀切制而成的。
形 状 分
环面蜗杆传动 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
②两轴线交错为90°时： γ= β ，且旋向相同。
标准模数见表12-2。 β
γ
机机1械3械设设计计基础
2）蜗杆分度圆直径d1和直径系数q
滚切蜗轮的刀具，直径与齿廓参数必须和相应 的蜗杆相同。这就是说，即使m相同，直径不同的 蜗杆也要求有直径不同的相应的蜗轮滚刀，这是很 不经济的，也不合理。
为了限制滚刀数量，对同一种模数的蜗杆，对
蜗杆分度圆直径d1制定了标准系列（表12-2）,并
引入直径系数。
机机1械4械设设计计基础
d1、m——为标准值 q d1 m
∴q——直径系数，为导出值,不一定为整数。表12-2
注： d1 mq mz 1
3）蜗杆头数z1 头数是从端面上看蜗杆具有的齿数
蜗杆头数z1：蜗杆上蜗旋线的数目。z1=1、2、4、6等 z1 少，传动比大，但效率低 z1 过多,制造困难
稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
锥蜗杆传动 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；可节约有色金属。
机机9械械设设计计基础
机机1械0械设设计计基础
§12-3 普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸
通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面——中间平面。 从中间平面剖开：齿轮与齿条的传动 蜗杆传动的设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。
❖3、变位结果
蜗轮——尺寸发生变化 蜗杆——各部分尺寸不变，但节线变化
机机1械9械设设计计基础
4、变位类型
1）齿数不变，凑a
a
1 2
(d1
d2
)
a
1 2
(d1
2xm
d2)
x a a m
x>0，正变位 a a
中间平面
机机1械械1 设设计计基础
一、阿基米德蜗杆： 轴向齿廓：直线 端面齿廓：阿基米德 螺旋线 法向齿廓：曲线
机机1械2械设设计计基础
1）模数m和压力蜗杆角轴面 蜗轮端面
阿基米德圆柱蜗杆模传数动正确啮合模数条件是： 标准模数
m
①在中间平面内
x1
mt 2
m
蜗杆轴面 压力角
x1 t2
蜗轮端面 压力角
本章介绍蜗杆传动的特点，传动类型、 参数计算、设计理论（受力分析和强度计 算）、润滑、效率及热平衡计算、结构设 计。
机机2械械设设计计基础
§12-1 蜗杆传动概述
一、组成和应用
蜗杆传动用于传递空间交错轴间的运动和动力， 常用的轴交错角为90°。
▪ 组成：蜗杆、蜗轮 ▪ 蜗杆相当于螺旋，有单头 和多头、左旋和右旋之分。 ▪ 外形类似：螺旋与斜齿轮 的传动。 ▪ 蜗轮则是变异的斜齿轮。
形成：若将一对斜齿轮安装成其 轴线既不平行也不相交，就 成为交错轴斜齿轮机构。
机机3械械设设计计基础
二、特点
优点： ➢1）i大，结构紧凑、重量轻
i z2 蜗杆——1、2、4、6 z1 齿轮——z1>17
传递动力时：i=5～300（常用5～80）
传递运动时：i=几百～上千
➢2）工作平稳：蜗杆齿为连续的螺旋齿； 逐渐进入啮合和退出，故冲击小、噪声低；
➢3）自锁性能好(用于提升机构) ：当蜗杆 的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时， 反行程自锁。
机机4械械设设计计基础
缺点：1）传动效率低：
滑动速度大，摩擦与磨损
严重。蜗杆传动的效率比齿 轮传动低
2）制造成本高，加工困难。
3）蜗轮需用贵重的减摩材料(如青铜) 。
蜗
蜗
杆
轮
加
加
工
工
机机5械械设设计计基础
传递动力时:头数z1↑—γ↑—η↑ ∴ 采用多头蜗杆 传递运动时:保证自锁,γ↓—z1 ↓,采用单头蜗杆
机机1械5械设设计计基础
4）导程角
蜗杆导程角:蜗杆分度圆柱螺旋线上任一点的切线
与端平面间所夹的锐角
γ tan z1 px z1m z1m z1 d2
d1 d1 d1 q ud1
啮合效率与导程角的大小有关。
*矿山：开采设备 *起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯
二、蜗杆传动及其类型
1、蜗杆传动
蜗杆传动是用来传递定向交错 轴之间的运动和动力， 一般Σ=90。， 且作减速传动。当其反行程不自锁 时可用作增速运动。
蜗杆 蜗轮
左旋
1 2
右旋
机机8械械设设计计基础
2 蜗杆传动的类型
蜗杆传动的类型
阿其基齿米面德一蜗般杆是在车渐床开上线用蜗直杆线刀刃的
pa p z(导程)=z1p a
但制造困难
自锁性好
机机1械6械设设计计基础
d1
5）传动比i和齿数比u
蜗杆主动：
i n1 Leabharlann 2u z2 z1注意的问题
i n1 z2 d2 n2 z1 d1
机机1械7械设设计计基础
6）蜗轮齿数z2 z 2 uz 1
传递动力： 应避免根切；应↑传动平稳性，Z2>28 另一方面：
d2 一定时：z2↑—m ↓——弯曲强度↓ m 一定时：z2↑—d2↑—蜗杆轴长↑—刚度↓
7)、中心距a
z 2 100
表12-1
a
1 2
(d1
d2)
m 2
(q
z2 )
m 2
( z1
z2 )
机机1械8械设设计计基础
蜗杆传动变位的特点
❖1、变位目的：配凑中心距a；凑传动比i。 ❖2、变位方法：
与齿轮变位相同, 靠刀具的移位实现变位。 蜗杆尺寸不能变动，只对蜗轮变位
第12章 蜗杆传动 Worm Gearing
§12-1 蜗杆传动概述 §12-2 蜗杆传动的类型 §12-3 普通蜗杆传动的参数与尺寸 §12-4 普通蜗杆传动的承载能力计算 §12-5 普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡 §12-6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
蜗杆传动
蜗杆传动是机械传动中的一种重要形 式。其涉及的理论知识与齿轮传动有共同 点又有不同之处。
二）：蜗杆蜗轮传动的形成
1、交错轴斜齿轮机构
90
Z1小, 大
2、啮合特点：
→蜗杆蜗轮
点接触 改进 线接触
3、加工 蜗杆
——车削（螺旋线）（轴平面内 的齿形为直线齿廓的齿条）
蜗轮
——与蜗杆相似的滚刀展成
切制蜗轮
机机6械械设设计计基础
应用: *机床：低速工作台、分度 *汽车：转向器 *冶金：材料运输
普通圆柱蜗杆传动 车刀切制而成，车刀安装位置不同，
法加向工直出廓的蜗蜗杆杆齿面锥的面齿包廓络形圆状柱不蜗同杆。
圆柱蜗杆传动
按 蜗
圆弧圆柱蜗杆传动 其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆
杆
弧形的车刀切制而成的。
形 状 分
环面蜗杆传动 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
②两轴线交错为90°时： γ= β ，且旋向相同。
标准模数见表12-2。 β
γ
机机1械3械设设计计基础
2）蜗杆分度圆直径d1和直径系数q
滚切蜗轮的刀具，直径与齿廓参数必须和相应 的蜗杆相同。这就是说，即使m相同，直径不同的 蜗杆也要求有直径不同的相应的蜗轮滚刀，这是很 不经济的，也不合理。
为了限制滚刀数量，对同一种模数的蜗杆，对
蜗杆分度圆直径d1制定了标准系列（表12-2）,并
引入直径系数。
机机1械4械设设计计基础
d1、m——为标准值 q d1 m
∴q——直径系数，为导出值,不一定为整数。表12-2
注： d1 mq mz 1
3）蜗杆头数z1 头数是从端面上看蜗杆具有的齿数
蜗杆头数z1：蜗杆上蜗旋线的数目。z1=1、2、4、6等 z1 少，传动比大，但效率低 z1 过多,制造困难
稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
锥蜗杆传动 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；可节约有色金属。
机机9械械设设计计基础
机机1械0械设设计计基础
§12-3 普通圆柱蜗杆传动的参数与尺寸
通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面——中间平面。 从中间平面剖开：齿轮与齿条的传动 蜗杆传动的设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。