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

tan
L d1

z1m d1

z1m d1
蜗杆螺旋线有左、右旋之分，一般为右旋。 通常λ=3.5°~27°
蜗杆分度圆柱上的导程角γ
L z1m z1m tan d1 d1 d1
d 1
螺旋升角与导程的关系：
通常蜗杆螺旋线的升角 γ 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，但蜗杆的 车削加工困难。
圆 柱 蜗 杆 传 动
环 面 蜗 杆
锥蜗杆
2
按其齿廓的曲线分
阿基米德蜗杆传动(ZA型)
阿基米德蜗杆又称为轴向直齿廓蜗杆，这种蜗杆切削时的刀具切削平面通过 蜗杆轴线，所切出的蜗杆齿廓在轴面内为直线；在与轴线垂直的平面内，为阿基
米德螺旋线。该类型蜗杆具有加工
、测量简单、方便等优点；单齿面不便于磨
削，不宜采用硬齿面，传动效率低，只是用于低速轻载的传动中。
L z1 pa1 mz1
p z(导程)=z 1p a
蜗杆螺旋线的导程为：
pa
6. 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q
z1 d1 m tan
（已标准化）
直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。
q
d1 m
当模数一定时，q值越小，d1越小，升角越大，传动 效率越高，但蜗杆的刚度和强度降低。
模数m和压力角α
通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。在中间平面上， 蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。（如图9-5）
图
9-5
蜗杆传动的设计计算都是以中间平面内的参数和几何关 系为标准。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。根据正确啮合条件，蜗杆的轴向模数等 于蜗轮的端面模数；蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力 角。规定中间平面上的模数和压力角为标准值，则:
3. 传动比i
i
n1 n2

1 z1 / z2

z2 z1
注意：蜗杆传动的传动比仅与蜗杆的头数和蜗轮的齿数 有关，而不等于分度圆直径之比。
4. 模数m和压力角α 蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压 力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即： ma1= mt2 = m
aa1 = at2 = 20° 正确啮合条件
7. 中心距
a
d1 d 2 2

d1 mz2 2
蜗杆传动的几何尺寸计算
名称 符号 蜗杆 计算公式 蜗轮
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
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
二、蜗杆传动的特点 1. 蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。 2. 传动平稳、噪声小。 3. 可制成具有自锁性的蜗杆。
4. 蜗杆传动的主要缺点是效率较低。 5. 涡轮的造价较高。
通常在滚齿机上用蜗轮滚刀或飞刀加工成形
17.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
参数和尺寸均在中间平面内确定
一、蜗杆传动的主要参数及其选择 1. 蜗杆的头数z1 就是蜗杆螺旋线的数目，一般取1、2、4 较少的蜗杆头数可以实现较大的传动比，但 传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，
17.1 蜗杆传动的类型和特点
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° 蜗杆主动、蜗轮从动 蜗轮
蜗杆
蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗杆 圆柱蜗杆传动 蜗杆传动 的类型
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 延伸渐开线蜗杆
圆弧齿圆柱蜗杆
环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
7-2
蜗杆传动的类型
1、按蜗杆的外形分类
但蜗杆头数过多时不易加工。
2. 蜗轮的齿数z2
通常取z2 = 28~80
蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
蜗杆头数z1=1~4： 单头：i大，易自锁，
效率低，精度高。
多头：η↑，但加工困 难，精度降低。
一头 两个头 三个头
蜗轮齿数：
为避免蜗轮发生根切z2应不少于26个齿，但若z2过 大蜗轮直径增加，相应蜗杆越长，刚度越小。蜗轮齿数 z2 常在28~80 范围内选取。
第十七章
蜗杆传动
§17.1 蜗杆传动的类型和特点 §17.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 §17.3 蜗杆传动的失效形式和计算 蜗杆传动的材料和结构 §17.4 蜗杆传动的强度计算 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡 普通圆柱蜗杆传动的精度等级 常用各类齿轮传动的选择
概述
概述
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。一般蜗杆为主动件，用于传 递交错轴间的回转运动和动力，通常两轴交错角∑为90˚ 。
d f 1 (q 2.4)m
d f 2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ (Z 2 2.4)m
df


arctg
Z1 q

c
a
c 0 .2 m
a 0.5(d1 d 2 ) 0.5(q z 2 )
17.3 蜗杆传动的失效形式和计算准则
一、蜗杆传动的失效形式 1. 齿面间相对滑动速度v；
a)单刀加工（当导程角γ≤3°时）
b)双刀加工（当导程角γ＞3°时）
渐开线蜗杆传动(ZI型)
渐开线蜗杆是使刀具切削平面通过蜗杆基圆的切平面时，所切出的蜗杆。 其齿廓在基圆的切平面内为直线，而齿廓与垂直于蜗杆轴线的平面交线为渐开 线。这种蜗杆可用滚刀滚铣，也可进行磨削。因而，制造精度较高，也可采用 硬齿面。适用于批量生产、大功率、高速传动的场合。
v1 vs v v cos
2 1 2 2
2. 齿轮的失效形式； 失效常发生于蜗轮的轮齿上 主要失效形式为：胶合、磨损、齿面点蚀
蜗杆传动的失效形式
主要有点蚀、齿根折断、齿面胶合和磨损。最常见失 效是齿面胶合和过度磨损。
二、 蜗杆传动的计算准则
1. 对于闭式涡轮传动，通常按齿面接触疲劳强 度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。
阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件
当轴交错角∑=90°时，还必须让蜗杆的 导程角γ与蜗轮的螺旋角β
ma1 mt 2 m a1 a 2
在中间平面，即蜗杆轴向平面与蜗轮中间平面的m和压力 角相等且为标准值。（见表9-1）
5. 蜗杆螺旋线升角（导程角）λ
导程：
L z1 pa1 z1m
2. 对于开式涡轮传动，或传动时载荷变动较大， 或蜗轮齿数Z2 大于90 时，通常只须按齿根弯曲 疲劳强度进行设计。 3. 由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低， 对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发 生胶合失效。