蜗轮蜗杆传动
蜗轮蜗杆传动工作原理
蜗轮蜗杆传动工作原理要说这蜗轮蜗杆传动啊，可真是个巧妙的东西，你得听我细细给你道来。
那天，我正好在车间里头转悠，瞅见那机器上的蜗轮蜗杆，心里头就犯起了嘀咕：这玩意儿到底是怎么个转法？于是我就停下脚步，打算好好琢磨琢磨。
你看那蜗杆，它就像一根螺旋线缠绕在圆柱上，活像个调皮的小蛇。
而那蜗轮呢，则像是个布满牙齿的大圆盘子，等着蜗杆来跟它亲热。
蜗杆的螺旋线形状，一旋转起来，就自然而然地跟蜗轮的齿面啮合上了，你说这事儿神奇不神奇？我就琢磨着，这蜗轮蜗杆啊，它们之间的配合就像是咱们俩聊天，你说一句我接一句，顺溜得很。
蜗杆一转，蜗轮就跟着转，就像是咱们俩一唱一和，配合得那叫一个默契。
不过啊，这蜗轮蜗杆传动还有个特点，那就是单向传动。
也就是说，蜗杆能带着蜗轮转，但蜗轮却没法反过来带着蜗杆转。
这就像咱们俩聊天，只能是我问你答，你问我答，不能乱了套。
要说这蜗轮蜗杆传动的好处啊，那可多了去了。
它传动比大，能实现高速比的传动，就像咱们平时说的“以小搏大”，挺有意思的。
而且啊，它还能承受大负载，就像咱们俩抬个重东西，虽然累，但也能扛得住。
不过啊，它也有个缺点，那就是效率不高。
就像是咱们俩聊天，虽然聊得挺欢，但有时候也会觉得累，得停下来歇歇。
所以啊，这蜗轮蜗杆传动也得有个度，不能一直转个不停。
我记得那天，我还跟旁边的小李聊起了这蜗轮蜗杆传动。
他说：“老刘啊，你看这蜗轮蜗杆传动，就像是咱们俩的友谊，虽然有时候会有些摩擦，但始终还是紧紧地连在一起。
”我一听这话，心里头就暖洋洋的，觉得这小子说得还挺有道理。
所以啊，这蜗轮蜗杆传动啊，不仅是个机械原理，它还包含着咱们人与人之间的相处之道。
咱们得好好琢磨琢磨，才能把它用得更好，更顺手。
你说是不是这个理儿？。
蜗轮蜗杆传动概述
蜗轮蜗杆传动概述蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，广泛应用于各种工业设备和机械装置中。
它通过蜗轮和蜗杆之间的啮合来传递动力和转矩，具有传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点。
下面将对蜗轮蜗杆传动进行概述。
蜗轮蜗杆传动是一种副动副。
副动副是指在传动过程中，动力从一个运动副传递到另一个运动副，而不改变传动方向的一类传动方式。
在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动副，即输入动力的一方，而蜗轮则是被动副，即输出动力的一方。
这种传动方式可以实现大范围的传动比，通常在10:1至100:1之间。
蜗轮蜗杆传动的结构相对简单，占用空间小。
蜗杆是一种类似螺旋的零件，其螺旋线与蜗轮的齿轮相啮合。
蜗杆一般由高硬度的材料制成，如合金钢，以提高其耐磨性和传动效率。
而蜗轮则由灰铸铁或铜制成，以增加其齿轮的强度和耐用性。
蜗轮蜗杆传动的传动过程相对平稳，减少了传动中的冲击和振动。
这是因为蜗杆的螺旋线与蜗轮齿轮的啮合角度较大，一般在5°至15°之间。
这种大的啮合角度使得蜗轮蜗杆传动具有相对较高的传动效率和较低的噪声水平。
此外，蜗轮蜗杆传动还具有一定的自锁性，即在无外力作用下，蜗轮很难被反向转动，这在一些需要保持位置稳定的设备中具有重要作用。
蜗轮蜗杆传动具有广泛的应用领域。
它常用于各种机械装置中，如起重机、输送带、机床等。
在起重机中，蜗轮蜗杆传动可以提供大的传动比，使得起重机能够承载较大的负荷。
在输送带中，蜗轮蜗杆传动可以提供稳定的传动，并且能够适应不同的工作环境。
在机床中，蜗轮蜗杆传动可以提供精确的位置控制和平稳的转速控制。
蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，具有传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点。
它在各种机械装置和工业设备中得到了广泛应用，发挥着重要的作用。
蜗轮蜗杆传动原理
蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情况下，通常在蜗轮传动中，蜗杆是主动件，而蜗轮是被动件。
蜗轮蜗杆传动有如下特点：1）结构紧凑、并能获得很大的传动比，一般传动比为7-80。
2) 工作平稳无噪音3) 传动功率范围大4）可以自锁5）传动效率低，蜗轮常需用有色金属制造。
蜗杆的螺旋有单头与多头之分。
传动比的计算如下：I=n1/n2=z/Kn1-蜗杆的转速 n2-蜗轮的转速 K-蜗杆头数 Z-蜗轮的齿数蜗轮及蜗杆机构一、用途：蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。
蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当於齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。
二、基本参数：模数m、压力角、蜗杆直径系数q、导程角、蜗杆头数、蜗轮齿数、齿顶高系数（取1）及顶隙系数（取0.2）。
其中，模数m和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，亦即蜗轮轴面的模数和压力角，且均为标准值；蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数m的比值，三、蜗轮蜗杆正确啮合的条件1 中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等於蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等於蜗杆的轴面压力角且为标准值，即==m ，==2 当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。
四、几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题是：蜗杆导程角()是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小於啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。
引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。
蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。
与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等於，而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等於，而是。
蜗轮蜗杆传动详解
§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 》
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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；
蜗轮蜗杆传动
蜗杆传动的散热方法 机械技术应用基础
机械技术应用基础
5．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 加工蜗轮时，用的是与蜗杆具有相同尺寸的滚刀,滚 刀直径: d 1 z1 m tan 因此，即使加工同一模数的蜗轮，也需配备很多直径 的滚刀，这很不经济。 为限制滚刀的数量，把z1/tanγ 规定成标准值，并把 这个比值称为蜗杆直径系数，用q表示。
机械技术应用基础
达到平衡时, Ps=Pc, 因此可得到热平衡时润滑油的 工作温度t1的计算公式:
1000P 1 (1 ) ts t0 t1 ks A
◆散热措施 如果润滑油的工作温度超过许用值, 则可采用下述冷却 措施: (1) 增加散热面积。 合理设计箱体结构, 在箱体上铸出 或焊上散热片。 (2) 提高表面传热系数。 在蜗杆轴上装置风扇, 或在箱 体池内装设蛇形冷却水管, 或用循环油冷却
第五章 蜗杆传动
5.1蜗杆传动的组成和特点 5.2蜗杆传动的主要参数
5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择
5.4蜗杆传动的效率与热平衡计算
机械技术应用基础
5.1蜗杆传动的组成和特点
1、蜗杆传动的组成 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。 一般蜗杆主动、蜗轮从动，具 有自锁性，作减速运动。 蜗杆传动广泛应用与各种机 械和仪器设备之中。
机械技术应用基础
◆蜗杆和蜗轮：分左旋和右旋——用右手定则判断。 ◆蜗杆和蜗轮转向关系：左旋伸左手，右旋伸右手， 半握拳, 四指顺着蜗杆回转方向, 与大拇指指向相反 方向即为蜗轮上节点速度方向——左右手定则。
n1 n2 n2 n1 n2 n1 n2 n1
(a)
(b)
蜗轮蜗杆传动.pptx
1. 力的大小
当两轴交错角为90°时，各
力大小为：
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr 2 Ft 2 tg
(12 5) (12 6) (12 7)
式中：T2=T1iη，η为蜗杆传动的效率。
第十二章 蜗杆传动
第15页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
表12-3 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
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
d 2 mz
ha m
法面---直线
第十二章 蜗杆2传动
第6页/共44页
第一节 蜗杆传动的特点和类型
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。
第十二章 蜗杆传动
第7页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 一、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=β
第十二章 蜗杆传动
第8页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 是蜗杆的轴面
(完整版)_蜗轮蜗杆传动
对于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足够的刚度。
第十二章 蜗杆传动
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
➢ 如图所示蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线为螺旋线。
d1
d1
px px pz
导程pz z1 px1 z1m
第十二章 蜗杆传动
§12-1 蜗杆传动的特点和类型 §12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 §12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
§12-4 圆柱蜗杆传动的受力分析
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
§12-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
《机械设计基础 》
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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）。
直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即：
q d1 m
是导出值
d1 = q m≠z1m
当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。因此，
第一节 蜗杆传动的特点和类型
nn
阿基米德螺线
n
n
2 nn
n
n
阿基米德蜗杆(ZA)
轴面---直线
延伸渐开线 延伸渐开线蜗杆(ZI)
加工：刀具平面垂直于螺线 特点：端面---延伸渐开线
法面---直线
第十二章 蜗杆2传动
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
渐开线
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；
蜗轮蜗杆讲解
蜗轮蜗杆讲解
蜗轮蜗杆传动是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，主要由蜗杆和蜗轮组成。
以下是关于蜗轮蜗杆传动的详细讲解：
1. 组成：
* 蜗杆：具有一个或几个螺旋齿，并且与蜗轮啮合而组成交错轴齿轮副的齿轮。
其分度曲面可以是圆柱面、圆锥面或圆环面。
* 蜗轮：类似斜齿圆柱齿轮，但为了改善啮合情况，通常将其齿廓做成圆弧形，以包住蜗杆部分。
2. 工作原理：
* 蜗轮蜗杆传动时，蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。
* 蜗杆和螺纹类似，有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。
* 当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时，蜗杆蜗轮传动具有反行程自锁性，即只能以蜗杆带动蜗轮，不能以蜗轮带动蜗杆。
3. 特点：
* 传动比大：这意味着当蜗杆转动一定的角度时，蜗轮可以转动更大的角度。
* 结构紧凑：由于其紧凑的结构，蜗轮蜗杆传动通常用于需要较小空间的应用。
* 传动平稳，无噪声：这使得蜗轮蜗杆传动在需要平稳、安静的场合特别有用。
* 具有自锁性：如上所述，当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时，传动具有反行程自锁性。
* 传动效率较低：由于滑动和滚动的存在，传动效率相对较低。
* 磨损较严重：由于齿面之间的滑动和滚动，导致齿面磨损较严重。
* 蜗杆轴向力较大：这可能导致轴承摩擦损失较大。
4. 应用：
* 蜗轮蜗杆传动广泛应用于各种机械中，如机床、减速器、汽车、飞机等。
它们通常用于传递交错轴之间的运动和动力，特别是在需要大传动比、紧凑结构和自锁性的场合。
蜗轮蜗杆传动
三、蜗杆蜗轮旋向和转向的判别
1、蜗杆蜗轮螺旋方向的判定
蜗杆蜗轮有左旋右旋之分，判定方法采用右手法则：
伸出右手，手心对着自己，四个手指的方向与蜗杆 或蜗轮轴线的方向一致，大拇指自然伸出，齿向与 右手大拇指指向相同，为右旋蜗杆或蜗轮，反之则 为左旋。
蜗杆传动
蜗杆传动主要由蜗杆和涡 轮组成。主要用于传递交错 轴之间的运动和动力；两轴 交错一般为90°；通常蜗杆 为主动件，涡轮为从动件。
蜗杆外形类似于螺杆，有左 旋和右旋、单头和多头之分； 涡轮的形状与斜齿轮相似， 但轮齿沿齿宽方向呈弧形， 以改善齿面的接触情况。
一、蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）
右旋蜗杆：伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的 旋转方向与大拇指指向相反。
左旋蜗杆：用左手判断，方法一样。
右旋蜗杆
左旋蜗杆
普通圆柱蜗杆传动 渐开线蜗杆 （ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）
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；
锥蜗杆传动 重合度大；承载能力和效率较高。
二、蜗杆传功的特点及应用
蜗杆传动与齿轮传动相比，主要有以下特点： 1、传动比大且准确，结构紧凑； 2、传动平稳，噪声小； 3、具有自锁性； 4、传动效率 用左（右）手法则确定蜗轮的转向：
右旋蜗杆：伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的 旋转方向与大拇指指向相反。
左旋蜗杆：用左手判断，方法一样。
举例分析、课堂练习
蜗轮蜗杆原理
蜗轮蜗杆原理
蜗轮蜗杆传动是一种常见的传动机构，它利用蜗杆和蜗轮的啮合来实现动力传递和变速。
蜗杆是一种外形像螺旋的圆柱体，其表面有螺旋状的槽沟。
蜗轮则是一种圆盘状的零件，其边缘有螺旋状的齿轮。
蜗杆通过与蜗轮的啮合，使得蜗轮可以旋转，从而实现力的传递。
蜗杆蜗轮传动的原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 当蜗杆旋转时，蜗杆的螺旋槽沟会与蜗轮的齿轮相啮合。
由于蜗杆的斜面角度较大，蜗杆旋转一周，蜗轮只能前进一定距离。
2. 蜗杆的啮合作用会使蜗轮产生一个垂直于齿轮面的力，这个力称为径向力。
径向力会将蜗轮固定在蜗杆上，防止其脱离。
3. 由于蜗杆螺旋槽沟的特殊形状，蜗轮在断面上的齿轮面会形成一个椭圆形的轨迹，这使得蜗轮的齿轮面与蜗杆的啮合点不断改变，从而实现了连续的传动。
4. 蜗杆螺旋槽沟的形状也决定了蜗轮在传动过程中的速度变化。
由于蜗杆的斜面角度不变，蜗轮的速度会随着其所在位置的改变而改变。
通常情况下，蜗轮的转速会降低，但输出转矩会增加。
5. 蜗轮的大小和蜗杆的螺旋槽沟数量决定了传动的速比。
一般来说，蜗轮的直径越大，传动速比越大。
蜗轮蜗杆传动具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点，因此被广泛应用于汽车变速器、工程机械、机床等领域。
但也需要注意，由于蜗轮与蜗杆的啮合接触面积较小，所以在高负
荷、高速应用时容易产生磨损和热量，需要注意润滑和冷却措施。
机械课件第12章蜗轮蜗杆
蜗轮蜗杆的设计流程
确定传动比
根据实际需求确定蜗轮蜗杆的传动比 ，以满足工作要求。
设计蜗轮蜗杆的结构
根据实际应用需求，设计蜗轮蜗杆的 结构，包括蜗杆的长度、直径、螺旋
线方向等。
选择设计参数
根据工作条件和强度要求，选择合适 的模数、压力角、蜗杆直径等设计参 数。
蜗轮蜗杆传动由两个交错轴线、相互咬合的蜗轮 02 和蜗杆组成，通过蜗轮的旋转带动蜗杆的旋转。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平 03 稳、自锁等特点，广泛应用于各种机械传动系统
中。
蜗轮蜗杆的传动比计算
01 蜗轮蜗杆的传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿 数，即i=z2/z1。
02 传动比的大小取决于蜗轮和蜗杆的齿数比，可以 根据实际需求选择合适的齿数比来满足不同的传 动要求。
02 传动比的计算是蜗轮蜗杆设计中的重要参数，对 于确定传动系统的性能和尺寸至关重要。
蜗轮蜗杆的效率分析
1
蜗轮蜗杆的效率受到多种因素的影响，包括润滑 条件、齿面摩擦、齿面磨损、制造精度等。
2
在理想情况下，蜗轮蜗杆的传动效率可以达到 90%以上，但在实际应用中，由于各种因素的影 响，效率可能会降低。
校核强度和稳定性
根据设计参数和实际工况，对蜗轮蜗 杆进行强度和稳定性的校核，确保其 能够满足工作要求。
蜗轮蜗杆的制造工艺
01
02
03
铸造工艺
通过铸造方法制造蜗轮蜗 杆的毛坯，常用的铸造工 艺有砂型铸造、金属型铸 造等。
切削加工
对铸造毛坯进行切削加工 ，以获得精确的外形和尺 寸，包括车削、铣削、磨 削等加工方式。
蜗轮蜗杆传动概述
蜗轮蜗杆传动概述
蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，它通过蜗轮和蜗杆之间的啮合作用，将旋转运动转换为线性运动或者将高速低扭矩的输入转化为低速高扭矩的输出。
下面我们来详细了解一下蜗轮蜗杆传动。
1. 蜗轮和蜗杆的结构
蜗轮是一种呈圆盘形状的齿轮，它的齿数通常比较少，一般在1-4个之间。
而蜗杆则是一种带有斜面齿的圆柱体，它和蜗轮啮合时可以实现大范围减速。
由于其结构特殊，使得其具有很好的自锁性能。
2. 工作原理
当输入端旋转时，通过与螺旋线斜面啮合的方式，驱动着输出端进行旋转或线性运动。
由于斜面角度较小（通常为5-10度），因此每次输入端旋转一个周期后输出端只会移动一个齿距。
3. 优点和缺点
优点：具有很好的自锁性能，在停止工作时可以有效地防止输出端的运动；传动效率高，通常可以达到90%以上；结构简单，体积小，重
量轻。
缺点：由于蜗杆的制造难度较大，生产成本较高；由于啮合面积较小，承载能力不如其他传动方式。
4. 应用领域
蜗轮蜗杆传动广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、冶金等领域。
例如，在汽车中常用于电动车窗升降装置和座椅调节系统中。
综上所述，蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，具有很好的自
锁性能和高效率等优点。
它广泛应用于各个领域，并且随着技术的发
展和制造工艺的改进，其应用范围还将继续扩大。
蜗轮蜗杆传动特点及应用
蜗轮蜗杆传动特点及应用一、引言传动装置在机械工程中起到了至关重要的作用，它们能够将能量从一个地方传递到另一个地方，使得各种机械操作成为可能。
蜗轮蜗杆传动作为一种重要的传动方式，具有很多独特的特点和广泛的应用。
本文将围绕蜗轮蜗杆传动的特点和应用展开全面、详细且深入的探讨。
二、蜗轮蜗杆传动的基本原理蜗轮蜗杆传动是一种通过蜗杆通过滚动来驱动齿轮的传动机构。
在这一传动机构中，蜗杆为主动件，通过蜗杆与蜗轮之间的啮合，将旋转运动转化为轴向运动，从而驱动蜗轮旋转。
三、蜗轮蜗杆传动的特点1. 高减速比蜗轮蜗杆传动具有高减速比的特点，通常可以达到20:1甚至更高的比例。
这使得蜗轮蜗杆传动在需要大比例减速的场合得到广泛应用，例如工业机械中的输送带、提升装置等。
2. 紧凑结构由于蜗轮蜗杆传动通过蜗杆轴向运动来驱动蜗轮旋转，相较于其他传动装置，它具有更加紧凑的结构。
这使得蜗轮蜗杆传动在空间有限的场合得到广泛应用，例如汽车座椅调节机构、摄影器材中的快门装置等。
3. 自锁性蜗轮蜗杆传动具有很好的自锁性，即在停止工作时能够有效地防止反转。
这使得蜗轮蜗杆传动在需要防止自身反转的场合得到广泛应用，例如船舶中的锚组装、摩托车中的刹车装置等。
4. 高精度由于蜗轮蜗杆传动采用了滚动啮合，相较于其他传动装置，它具有更高的精度。
这使得蜗轮蜗杆传动在需要高精度传动的场合得到广泛应用，例如精密机床中的进给装置、数控机床中的伺服装置等。
四、蜗轮蜗杆传动的应用领域1. 工业机械蜗轮蜗杆传动在工业机械领域有着广泛的应用，例如：•输送机：蜗轮蜗杆传动可以实现输送带的准确传动和控制，广泛应用于生产线的各个环节。
•提升装置：蜗轮蜗杆传动可以提供高减速比和紧凑结构，适用于起重机、升降平台等设备的驱动。
2. 汽车制造蜗轮蜗杆传动在汽车制造领域也有广泛应用，例如：•汽车座椅调节机构：蜗轮蜗杆传动可以实现汽车座椅的前后调节和角度调节，为乘坐者提供舒适的驾乘体验。
蜗轮蜗杆传动
蜗轮
与蜗杆组成交错轴齿副且轮齿沿着齿宽 方向呈内凹弧形的斜齿轮称为蜗轮。
蜗轮蜗杆的自锁
• 具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时，蜗 杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗 杆转动。蜗轮蜗杆减速机中蜗杆螺旋角较 小时，如单头蜗杆，在蜗杆停止转动时， 蜗轮给蜗杆一个反向滑力，不能使蜗杆反 向转动，这种现象叫蜗杆自锁。
蜗轮蜗杆传动的主要参数啮合条件与旋向判别模数压力角判断蜗轮相对于蜗杆的转向用左手或右手法则挡蜗杆为右旋蜗杆也分左右旋且判断方法与斜齿轮方向判断方法相同时用右手法则蜗轮蜗杆减速机蜗杆为左旋时用左手法则
蜗轮蜗杆传动
2019.10
作用
• 用于传递空间垂直交错两轴间的运动和力。 • 特点：传动比大，结构紧凑。
蜗轮蜗杆的结构、材料及润滑
• 1、蜗杆结构
蜗轮和蜗杆常用材料
• 蜗杆常用钢材制造，蜗轮常用有色金属 （铜合金，铝合金）制造。
• 青铜是金属冶铸史上最早的合金。在纯铜 （紫铜）中加入锡或铅的合金。
蜗轮蜗杆传动的失效和润滑
• 蜗轮蜗杆传动摩擦产生的热量较大，工作 时需要有良好的润滑条件，润滑的目的是 减摩与散热，以调高传动的效率，防止胶 合及减少磨损。润滑方式有油池润滑和喷 油润滑。
蜗轮蜗杆传动概述
• 蜗轮蜗杆传动是用来传递空间相互垂直不 相交的两轴间的运动或动力的传动机构。 蜗轮蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。蜗杆为 主动件，带动蜗轮转动。
• 阿基米德蜗杆
• 阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 这种蜗杆，在 垂直于蜗杆轴线的平面（ 即端面）上，齿 廓为 阿基米德螺旋线（图阿基米德蜗杆），0°。它可在车床上 用直线刀刃的单刀（当导程角γ≤3°时）或 双刀（当γ>3°时）车削加工。
蜗轮蜗杆传动的主要参数啮合条 件与旋向判别
蜗轮蜗杆效率
蜗轮蜗杆效率一、蜗轮蜗杆的概述蜗轮蜗杆，作为一种常见的减速传动装置，广泛应用于各类机械设备中。
它由蜗轮和蜗杆组成，利用蜗杆的螺旋齿与蜗轮的齿轮啮合，实现高扭矩、低速度的传动。
由于蜗轮蜗杆的结构特点，其在工业领域具有广泛的应用价值。
二、蜗轮蜗杆的效率分析1.蜗轮蜗杆的传动原理蜗轮蜗杆传动原理主要依赖于蜗杆的螺旋齿与蜗轮齿的啮合。
在传动过程中，蜗杆的螺旋齿与蜗轮齿之间形成一个相对滑动的面，从而实现力的传递。
由于蜗轮蜗杆的结构特点，其传动比大于1，扭矩大于蜗轮蜗杆的模数与蜗杆螺旋线的螺距比。
2.蜗轮蜗杆的效率计算蜗轮蜗杆的效率η计算公式为：η= 输出功率/ 输入功率。
在实际计算中，需根据蜗轮蜗杆的模数、螺旋线螺距、齿数以及材料等因素综合分析。
3.影响蜗轮蜗杆效率的因素（1）材料：蜗轮蜗杆的材料选择对其效率有很大影响。
一般而言，硬度高、摩擦系数低的材料具有较高的效率。
（2）设计：蜗轮蜗杆的设计参数，如模数、齿数、螺旋线螺距等，对其效率也有很大影响。
合理的设计参数可以降低摩擦、减小磨损，从而提高效率。
（3）加工精度：高精度的加工可以确保蜗轮蜗杆的齿面光滑，降低摩擦系数，提高效率。
三、提高蜗轮蜗杆效率的方法（1）材料选择：采用高强度、低摩擦系数的材料，如高速钢、硬质合金等。
（2）设计优化：根据实际工况，合理选择蜗轮蜗杆的设计参数，降低摩擦、减小磨损。
（3）加工精度：提高蜗轮蜗杆的加工精度，确保齿面光滑，降低摩擦系数。
（4）润滑与冷却：在蜗轮蜗杆传动过程中，采用合适的润滑剂和冷却措施，降低摩擦、减少磨损，从而提高效率。
四、蜗轮蜗杆的应用与前景蜗轮蜗杆在各类机械设备中有着广泛的应用，如起重设备、输送设备、减速器等。
随着科技的不断发展，蜗轮蜗杆在新能源、航空航天、机器人等领域的应用前景也十分广阔。
蜗杆蜗轮传动.pptx
➢渐开线蜗杆 端面齿廓为渐开线
➢法向直廓蜗杆 端面齿廓为延伸渐开线，法向 齿廓为直线
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➢蜗杆传动的特点 优点 ▪传动比大，结构紧凑 . ▪传动平稳，噪声小. ▪可制成具有自锁性能的传动. 缺点 ▪效率低 . ▪成本较高 .
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杆传动，常用6~9级。
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7.4 圆柱蜗杆传动设 计 ➢蜗杆传动的受力分析
作用在轮齿上的法向力可分解为三个互相垂直的分力：圆周力Ft、径 向力Fr和轴向力Fa.
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法向力
Ft1
Fa 2
பைடு நூலகம்
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan
Fn
Ft 2
cos cosn
对蜗杆传动的强度计算，通常是仿照 圆柱齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度 进行条件性计算.
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➢蜗杆传动的材料 材料的性能要求:不但要有一定的强度，而且应有良好的减摩、耐磨和抗胶 合性. ▪蜗杆常用碳钢和合金钢. ▪蜗轮常用材料是铸造锡青铜和无锡青铜 .
➢蜗杆传动的精度 规定了12个精度等级。1级精度最高，往后依次降低。普通圆柱蜗
Ft 2
cos cos
T1、T2、分别为蜗杆、蜗轮传递的转矩，
T2 T1i
▪作用力方向的确定：
•主动蜗杆的圆周力的方向与其圆周速度方向相反，从动蜗轮的圆周力的 方向与圆周速度方向相同；
•蜗杆的轴向力可通过左(右)手定则判断 .
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➢计算载荷
Fca KFn
K为载荷系数，一般，
蜗轮蜗杆的工作原理
蜗轮蜗杆的工作原理
蜗轮蜗杆是一种常见的传动装置，它由一个带有螺旋线的蜗杆和与之啮合的蜗轮组成。
蜗轮蜗杆传动的工作原理如下：
1. 传动方式：蜗轮蜗杆传动采用摩擦传动方式，通过蜗杆的转动带动蜗轮旋转，并将动力传递到其他装置上。
2. 原理：蜗轮蜗杆传动基于蜗轮和蜗杆的啮合关系，其中蜗杆是一个螺旋线状结构，而蜗轮则是一个带有斜齿的齿轮。
3. 进行传动：当蜗杆转动时，由于其螺旋线的形状，会使蜗轮产生自锁现象。
这意味着即使取消外界施加在蜗轮上的转动力矩，蜗轮也能保持其位置，防止自身的转动。
4. 负载传递：蜗杆的旋转将动力传递给蜗轮，通过蜗轮的齿轮传动，将转动力矩转移到与之连接的设备或机械装置上。
5. 劣势：由于自锁现象的存在，蜗轮蜗杆传动具有较大的传动比和较高的效率，但传动效率相对较低，摩擦损耗较大。
因此，蜗轮蜗杆传动通常在低速高扭矩的应用中使用。
总结：蜗轮蜗杆传动的工作原理是通过摩擦传动的方式，利用蜗杆的螺旋线状结构产生自锁现象，将旋转力矩传递给蜗轮，并将转动力矩传递给其他设备或机械装置。
蜗轮蜗杆的原理及应用
蜗轮蜗杆的原理及应用一、蜗轮蜗杆的原理蜗轮蜗杆是一种传动装置，由蜗轮和蜗杆两部分组成。
蜗轮是一种圆柱形的齿轮，其齿数较少，一般为1.5至5个。
蜗杆是一种长螺旋线形的杆，其齿数较多，与蜗轮齿数相匹配。
蜗轮蜗杆传动的原理是通过蜗杆的旋转，使蜗轮进行传动。
当蜗杆旋转时，蜗轮会沿着蜗杆的螺旋线上的一个位置进行移动。
由于蜗杆的螺旋线角度较大，蜗轮的转速很低，但可以提供很大的传动力。
这种传动方式被广泛应用于小型传动设备中。
二、蜗轮蜗杆的应用蜗轮蜗杆传动具有很多优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
1. 工业机械蜗轮蜗杆传动被广泛应用于工业机械领域。
例如，它可用于起重机构、搅拌机、卷绕机和输送机等设备。
蜗轮蜗杆传动可以通过减速比的选择，将高速旋转的电动机传动转换为低速输出的扭力。
这种传动方式通常更加稳定，且不容易出现故障。
2. 汽车工业蜗轮蜗杆传动也在汽车工业中得到了应用。
它常被用于汽车座椅的调节、天窗、后备箱盖和电动车窗等装置。
蜗轮蜗杆传动在这些装置中可以提供精确的调节和稳定的传动效果。
3. 电动工具蜗轮蜗杆传动也被广泛应用于各类电动工具。
例如，电钻、电锤和电动剪切器等工具中常使用蜗轮蜗杆传动来实现扭力的传递。
蜗轮蜗杆传动不仅可以提供足够的扭矩，还可以使工具保持稳定运行。
4. 包装机械在包装机械中，蜗轮蜗杆传动可以实现包装材料的卷绕、封口和定位等功能。
由于蜗轮蜗杆传动的精确性和可靠性，它常被用于要求高精度和高稳定性的包装过程中。
5. 自动化设备蜗轮蜗杆传动在自动化设备中也得到了广泛应用。
例如，机器人、自动输送线和自动化装配线等设备中的各种动作部件常常采用蜗轮蜗杆传动来实现精确的位置调节和可靠的动力传递。
三、总结蜗轮蜗杆传动是一种重要的传动装置，它通过蜗杆的旋转实现低速高扭矩的传动效果。
蜗轮蜗杆传动在工业机械、汽车工业、电动工具、包装机械和自动化设备等领域都有广泛的应用。
它具有精确性、稳定性和可靠性的优点，因此在需要高精度和高稳定性的传动过程中得到了广泛的使用。
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u 模数m的标准值，见表12-1；压力角标准值为20°，ZA蜗杆 取轴向压力角为标准值，ZI蜗杆取法向压力角为标准值。
u 如图上图所示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱 (或称为中圆柱)。蜗杆分度圆(中圆)直径用d1表示，其值见 表12-1。蜗轮分度圆直径以d2表示。
v 蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面（主平面）内确定。
v 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
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。 u 蜗轮蜗杆正确啮合条件是：蜗杆的轴面模数 ma1和轴面压力
主要用于中小功率，间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。
第十二章 蜗杆传动
第一节 蜗杆传动的特点和类型
二、蜗杆传动的类型
圆柱蜗杆传动
普通圆柱蜗杆传动
阿其基齿米面德一蜗般是杆在（车ZA床蜗上杆用）直线刀刃的
渐车开刀线切蜗制杆而成（，Z车I蜗刀杆安）装位置不同， 法加向工直出廓的蜗蜗杆杆的（齿ZN廓蜗形杆状）不同。
2
n2
Fa1 Fa2•
n1
Ft1V
Ft2 1
第十二章
n1
Ft2
2
1
Fa2V • Ft1 n2
第十二章 蜗杆传动
§12-1 蜗杆传动的特点和类型 §12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 §12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 §12-4 圆柱蜗杆传动的受力分析 §12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算 §12-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
《机械设计基础 》
第一节 蜗杆传动的特点和类型
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
v 在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导
程角γ应与蜗轮分度圆上的螺旋角β大小相等旋向相同，
即
γ=β
2. 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
v 设蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，当蜗杆转一周时，蜗轮转
过 z1 个齿( z1 / z2周)i。=因n1此=，z其2 传≠动d比2 为 n2 z1 d1
导程pz = z1 px1 = z1πm
tgγ = z1 px = z1m = z1 πd1 d1 q
γ↑
η ↑ 但制造困难
γ↓
η ↓ 自锁性好
蜗杆传动
px px pz
(12 − 2)
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
4.齿面间滑动速度vs
u 蜗杆传动即使在节点C处啮合，齿廓 之间也有较大的相对滑动，滑动速度 vs 沿蜗杆螺旋线方向。设蜗杆圆周 速度为v l、蜗轮圆周速度为v 2 ， 由图12-6可得
开式传动： 通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。
第十二章 蜗杆传动
第三节蜗杆传动的失效形式、材料和结
3.常用材料
构
Ø 由于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料不仅要求有足够的强度， 更重要的是具有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此常采用 青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。
Ø 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、 20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可 用45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。
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。
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
一、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。
γ
主平面
β1 γ=
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 是蜗杆的轴面 是蜗轮的端面
d a1 = (q + 2)m da2 = (Z 2 + 2)m
d f 1 = (q − 2.4)m λ = arctg Z1
q
d f 2 = (Z 2 − 2.4)m
β =λ
c = 0.2m
a = 0.5(d1 + d2 ) = 0.5(q + z2 )
蜗轮的转向
ω2 v2
ω1
左右手法： 左旋左手，右旋右手，四指转 向ω1，拇指反向；即为v2。
u 一般取 z2＝32～80。（Z1与Z2的荐用值表：12-2）
3. 蜗杆直径系数q和导程角γ
u 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）。
u 直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即：
蜗杆转向，用（左）右手定则判断。
③ 蜗轮上的圆周力 Ft2 的方向与蜗轮的转向相同（与蜗杆上 的轴向力 Fa1的方向相反）。
④ 蜗轮上的轴向力 Fa2 的方向与蜗杆上的圆周力 Ft1的方向 相反。
⑤ 蜗杆和蜗轮上的径向力 Fr1 、Fr2的方向分别指向各自的 轴心。
第十二章 蜗杆传动
第四节圆柱蜗杆传动的受力分析
vs =
v12
+ v22
=
v1 cos γ
m/s
(12 - 3)
u 滑动速度的大小，对齿面的润滑情况、 齿面失效形式、发热以及传动效率等
都有很大影响。
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
5. 中心距a Ø 当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动，其中心距计
算式为
a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)
(12-4)
Ø 注意： a≠0.5m(z1+z2) 。中心距的常用值见表12-3注。
二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
u 设计蜗杆传动时，一般是先根据传动的功用和传动比的要
求，选择蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2，然后再按强度计算确定 模数m和蜗杆分度圆直径d1(或q)，再根据表12-3计算出蜗杆、 蜗轮的几何尺寸(两轴交错角为90°、标准传动)。
阿基米德蜗杆(ZA)
轴面---直线
延伸渐开线 延伸渐开线蜗杆(ZI)
加工：刀具平面垂直于螺线 特点：端面---延伸渐开线
法面---直线
第十二章 蜗2杆α传动
第一节 蜗杆传动的特点和类型
Ι−Ι
渐开线
基圆
Ι ΙΙ ΙΙ
ΙΙΙ ΙΙΙ ΙΙΙ− ΙΙΙ
Ι
ΙΙ − ΙΙ
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
u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。
第十二章 蜗杆传动
第一节 蜗杆传动的特点和类型
一、蜗杆传动的特点：
1．传动比大，一般 i =10~80，最大可达1000； 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； 5. 蜗轮的造价较高。
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺 例12-1 在带传动和蜗杆传寸动组成的传动系统中，初步
计算后取蜗杆模数 m=4mm、头数 z1=2、分度圆直径d1
=40mm，蜗轮齿数 z2=39，试计算蜗杆直径系数q、导程
角γ及蜗杆传动中心距 a 。
解 (1) 蜗杆直径系数
=40/4=10
第十二章 蜗杆传动
组合式蜗轮
第四节圆柱蜗杆传动的受力分析
蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿所受
法向力Fn可分解为：径向力Fr、周向力Ft、轴向力Fa。
1. 力的大小 u 当两轴交错角为90°时，各
力大小为：
Ft1
=
Fa 2
=
2T1 d1
(12 − 5)
Fa1
=
Ft 2
=
2T2 d2
(12 − 6)
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
表12-3 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
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 λ β
c
a
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 = mq
d2 = mz
ha = m h f = 1.2m
q =≠z1m
u 当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。因此，
对于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足够的刚度。
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
Ø 如图所示蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线为螺旋线。
γ
d1
πd1
第十二章
主动轮（ 蜗杆） ：左旋用左手 右旋用右手
四指------ω方向 拇指-------Fa1方向
从动轮（ 蜗轮） ： Ft2与Fa1反向，由此确定其转向。 第十二章 蜗杆传动
第四节圆柱蜗杆传动的受力分析
例1：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗 杆和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。
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；