第十章蜗杆传动

啮合传动。所以设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准，并 沿用圆柱齿轮传动的计算关系。
1．蜗杆传动的标准参数 国家标准规定，蜗杆传动在中间平面上的参数为标准参
数。即：
蜗杆的轴向模数ma1、轴向压力角αa1、蜗轮的端面模数 mt2、蜗轮αt2、齿顶高系数ha1 * 、顶隙系数ct2*为标准值。
标准模数m：查表； 标准压力角α=20o； 标准齿形齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.2；
杆分度圆柱上的导 程角γ 。
tan z1 pa1 z1m z1m d1 d1 d1
４．蜗杆分度圆直径d1和直径系数q 蜗杆分度圆直径d1：因蜗杆与加工蜗轮的滚刀中圆直径相同，
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。
为限制滚刀数量，取d1为标准值，且与模数相匹配。
第十章 蜗杆传动
一、蜗杆传动的组成 蜗杆传动由蜗轮和蜗杆组成，用于传递空间两交叉轴之间的运 动和动力。通常交错角为90。，蜗杆为主动件。 二、蜗杆传动的特点
1.传动比大。
传递动力时：i=8~80；传递运动时：i=1000。
2. 结构紧凑。
动画演示
3.传动平稳、噪声小。
4.在一定条件下具有自锁性。
5.效率较低。一般只有0.7～0.8，自锁时只有0.4 。
端面齿廓：阿基米德螺旋线
加工时刀具的切削刃与基圆相切， 渐开线蜗杆 两把刀具分别切出左、右侧螺旋面
端面：渐开线
3.按蜗杆头数（蜗杆螺旋线的数目）分 单头蜗杆：i↑，自锁性↑，η↓ 多头蜗杆：相反
4.按旋向分 左旋
右旋
一般采用右旋
二、普通圆柱蜗杆传动的主要参数 通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。 对于阿基米德蜗杆传动，在中间平面上，相当于齿条与齿轮的
第四节 蜗杆传动的强度计算
一、蜗杆传动的受力分析
1．蜗轮的转向判定 蜗杆与蜗轮的转向关系可用“左、 右”手定则判定。 “左、右”手定则：当蜗杆为右旋时使用右手；左旋时用左手。 四个指拇顺蜗杆转向“握住”其轴线，则大拇指的反方向即 为蜗轮的转向。
例：
2.蜗杆传动的受力分析
忽略摩擦 法向力Fn可分解为 三个相互垂直的分力：
2．传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
当蜗杆转一周时，蜗轮将转z1个齿，即z1/ z2周。所以，蜗
杆传动的传动比为：
i n1 z2
蜗杆头数z1：
n2 z1
主要根据传动比和要求的效率来确定，通常为1、2、4、6。
当传动比大于40或要求自锁时，取z1=1；当传递功率较大时， 为提高传动效率、减少能量损失，常取z1=2~4。蜗杆头数越多， 加工精度越难保证。 蜗轮齿数z2：
由z2=i z1计算确定，通常情况下取z2=28~80。
若z2<28，容易产生根切，并使传动的平稳性降低；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参照表选取 。
３.蜗杆导程角γ
蜗杆螺旋面与分
度圆柱面的交线为
螺旋线。螺旋线与
端面的夹角称为蜗
二、蜗杆传动的失效形式
与齿轮传动类似：点蚀、胶合、磨损、折断 ∵vs↑→η↓、发热↑ ∴主要失效形式为：胶合、磨损、点蚀
蜗轮强度较弱，失效主要发生在蜗轮上。
过度磨损
胶合
三、设计准则 １.闭式传动
按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核 并进行热平衡验算。如果载荷平稳、无冲击，可不校核 齿根弯曲疲劳强度。 ２.开式传动： 只按齿根弯曲疲劳强度设计。
３. 蜗轮——指齿冠部分材料：减摩材料
铸锡青铜：vs≥12~2５m/s。 铸铝青铜：vs≤10m/s，抗胶合能力差。 铸铝黄铜：抗点蚀能力强,耐磨性差,用于vs小场合。 HT、QT：vs≤2m/s。
二、蜗杆与蜗轮结构 1.蜗杆：与轴一体。车制（需有退刀槽 ）、铣制。
2.蜗轮
（１）整体浇注式：主要用于铸铁蜗轮或直径小于100mm的青铜蜗轮。 （２）齿圈压配式：用于尺寸不太大或工作温度变化较小的场合。 （３）螺栓联接式：用于尺寸较大或磨损后需更换蜗轮齿圈的场合。 （４）镶铸式蜗轮 ：只用于成批制造的蜗轮。
直径系数q：蜗杆分度圆直径d1与模数的比值，q
d1 m
z1 tan
m、q和m2 d1值可查表。
5．蜗杆传动的正确啮合条件为： ma1= mt2=m αa1=αt2=α=20。 γ=β2（蜗轮的螺旋角）
６.标准中心距a a d1 d2 m(q z2)
2
2
蜗杆传动图
三、蜗杆传动的几何尺寸计算（蜗杆传动图）
第二节 蜗杆传动的失效形式和设计准则
一、齿面间滑动速度
蜗杆与蜗轮啮合时，由于C处，蜗杆 上C（节点）的圆周速度v1与蜗轮上C 的圆周速度v2方向不同（v1与v2相互垂 直），所以齿面间有较大的相对滑动。
相对滑动速度vs的大小：
vs
v12 v22
v1
cos
d1n1
60 1000 cos
较大的VS引起：齿面容易发热、磨损 和胶合，使润滑油温度升高而变稀，润 滑条件变差，传动效率降低。
6.蜗轮造价较高。
第一节 蜗杆传动的类型、主要参数和几何尺寸
一 、蜗杆传动的类型 1.按蜗杆形式分
圆柱蜗杆传动
（结构）
环面蜗杆传动
（结构）
锥蜗杆传动
（结构）
运动演示
运动演示
运动演示
2 . 圆柱面蜗杆按螺旋面形状分 (刀具加工位置不同)
加工时刀刃顶平面通过蜗杆轴线
阿基米德蜗杆 轴向齿廓：直线 （应用最广泛）
圆周力： Ft 2
2T 2 d2
Fa1
： 轴向力
Fa 2
2T1 d1
Ft 1
： 径向力 Fr 2 Ft 2 tan Fr1
T2 T1 u 1(蜗杆主动)
1 ——啮合效率
各分力方向 Fr：指向各自轮心
※
Ft 蜗杆与n1反向
蜗轮与n2同向 Ft 2 Fa1
蜗杆：左、右手定则
Fa 蜗轮：Fa2 Ft1
二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
钢制蜗杆对青铜或铸铁蜗轮的齿面接触疲劳强度的校核公式为：
３.当蜗杆轴支承跨距较大时，应进行蜗杆轴刚度计算。
第三节 蜗杆与蜗轮的材料、结构
一、材料
１.对材料要求：
（1）足够的强度； （2）良好的减摩、耐磨性 （3）良好的抗胶合性
常采用青铜做蜗轮齿圈与淬硬磨 削的钢制蜗杆相配 。
2.蜗杆 碳钢
ห้องสมุดไป่ตู้
硬齿面蜗杆：首选 淬火→磨削。
材料
热处理
合金钢
软齿面蜗杆：调质缺少磨削设备时选用。