5-蜗杆传动
蜗轮蜗杆传动设计
蜗轮蜗杆传动设计
一、设计原理：
二、设计步骤：
1.确定传动参数：包括传动比、转速比、传递功率等。
传动比决定了蜗轮齿数和蜗杆的螺纹走向，转速比决定了蜗轮和蜗杆的转速。
传递功率则决定了蜗轮和蜗杆的材料和尺寸。
2.选择合适的蜗轮和蜗杆材料：蜗轮和蜗杆一般选择高强度和耐磨损的材料，如合金钢、铸铁等。
3.计算蜗轮和蜗杆的尺寸：根据传动参数和材料性能，计算蜗轮和蜗杆的齿数、模数、齿宽等。
4.计算传动效率：传动效率是指输入输出转矩之比，根据蜗轮和蜗杆的齿数、螺距、入射角等参数计算传动效率。
5.进行设计验证和优化：通过有限元分析、实验验证等方法对蜗轮蜗杆传动进行验证和优化。
三、设计注意事项：
1.蜗轮蜗杆传动的啮合精度要求高，齿轮和螺距的误差不能超过一定范围，否则会导致传动效率下降和噪音增加。
2.蜗轮和蜗杆的材料选择要根据传递功率和工作环境来确定，要保证材料的强度和耐磨损性能。
3.蜗杆的螺纹走向要和蜗轮的齿数匹配，以保证蜗轮能够完全啮合在蜗杆上。
4.设计时要考虑传动效率和传动噪音，通过选用合适的齿轮参数和优化传动结构来提高传动效率和降低噪音。
5.在设计过程中要进行强度校核，包括弯曲强度、齿面接触应力、表面损伤强度等，以保证传动的安全可靠性。
总结：蜗轮蜗杆传动是一种常用的传动方式，设计蜗轮蜗杆传动需要确定传动参数、选择材料、计算尺寸、计算效率、验证优化等步骤，同时要注意啮合精度、材料选择、螺纹走向、传动效率和强度校核等问题。
通过合理的设计和优化，可以实现高效、可靠的蜗轮蜗杆传动。
(五)蜗杆传动
蜗杆传动的正确啮合条件： 蜗杆传动的正确啮合条件
要组成一对正确啮合的蜗杆与蜗轮，应满足三个条件： （1）在中间平面内，蜗杆的轴面模数m x1和蜗轮的端面模数 m t2 相等， 即 m x1= mt2 =m （2）在中间平面内，蜗杆的轴面齿形角α x1 和蜗轮的端面齿形 角α 相等，即 α =αx1 = α t2 t2 （3）蜗杆分度圆导程角γ 和蜗轮分度圆柱面螺旋角β 相等， 1 2 且旋向一致，即γ =β 1组成的交错轴间的齿轮传 动。 蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动 力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值， 力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值， 常用的为90° 常用的为 °。蜗杆传动用于在交错轴间传递 运动和动力。 运动和动力。
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般 蜗杆为主动件。蜗杆和螺纹一样有右 旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和 左旋蜗杆。蜗杆上只有一条螺旋线的 称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮 转过一齿，若蜗杆上有两条螺旋线， 就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗 轮转过两个齿。
失效形式
在蜗杆传动中，蜗轮轮齿的失效形式有点蚀、磨损、胶合和 轮齿弯曲折断。但一般蜗杆传动效率较低，滑动速度较大，容易 发热等，故胶合和磨损破坏更为常见。 为了避免胶合和减缓磨损，蜗杆传动的材料必须具备减摩、 耐磨和抗胶合的性能。一般蜗杆用碳钢或合金钢制成，螺旋表面 应经热处理（如淬火和渗碳），以便达到高的硬度(HRC45～63), 然后经过磨削或珩磨以提高传动的承载能力。蜗轮多数用青铜制 造，对低速不重要的传动，有时也用黄铜或铸铁。为了防止胶合 和减缓磨损，应选择良好的润滑方式，选用含有抗胶合添加剂的 润滑油。对于蜗杆传动的胶合和磨损，还没有成熟的计算方法。 齿面接触应力是引起齿面胶合和磨损的重要因素，因此仍以齿面 接触强度计算为蜗杆传动的基本计算。此外，有时还应验算轮齿 的弯曲强度。一般蜗杆齿不易损坏，故通常不必进行齿的强度计 算，但必要时应验算蜗杆轴的强度和刚度。对闭式传动还应进行 热平衡计算。如果热平衡计算不能满足要求，则在箱体外侧加设 散热片或采用强制冷却装置。
蜗杆传动机构的特点
蜗杆传动机构的特点蜗杆传动机构是一种常见的传动装置，具有以下几个特点。
1. 转速比大：蜗杆传动机构的转速比通常较大，可以达到几十甚至几百倍。
这是由于蜗杆的螺旋形状决定的，使得蜗杆在传动过程中可以实现大范围的速度降低。
2. 传动效率低：蜗杆传动机构的传动效率较低，一般在30%~80%之间。
这是由于蜗杆与蜗轮之间的摩擦和滑动造成的，导致能量损失较大。
因此，在选择传动装置时，需要根据实际应用需求综合考虑。
3. 传动平稳：蜗杆传动机构的传动平稳性较好。
由于蜗杆与蜗轮之间的啮合面积大，传动过程中摩擦力较大，因此具有较好的抗冲击和减振性能。
这使得蜗杆传动机构在一些对传动平稳性要求较高的场合得到广泛应用。
4. 结构紧凑：蜗杆传动机构通常具有结构紧凑的特点。
蜗杆与蜗轮之间的啮合角度较小，使得整个传动装置的体积相对较小，可以在有限的空间内实现较大的速度降低。
因此，蜗杆传动机构在机械设计中常被用于空间有限的场合。
5. 可靠性高：蜗杆传动机构的可靠性较高。
蜗杆与蜗轮的啮合面积大，摩擦力大，使得传动装置的承载能力较强，能够承受较大的负载。
同时，蜗杆传动机构的结构简单，零部件较少，减少了故障的可能性，提高了传动装置的可靠性。
6. 自锁性能好：蜗杆传动机构具有较好的自锁性能。
蜗杆与蜗轮的摩擦力使得蜗杆传动机构具有一定的防逆转能力，即使在停机或负载变化时，也能保持传动装置的稳定性，避免了意外事故的发生。
7. 加工精度要求高：蜗杆传动机构的加工精度要求较高。
蜗杆和蜗轮的啮合面积大，工作时摩擦力较大，因此需要保证蜗杆和蜗轮的啮合面具有较高的配合精度，避免因加工精度不足而导致的传动效率下降、噪声增加等问题。
蜗杆传动机构具有转速比大、传动效率低、传动平稳、结构紧凑、可靠性高、自锁性能好以及加工精度要求高等特点。
这些特点使得蜗杆传动机构在一些特定的工程领域，如工程机械、船舶、起重设备等方面得到了广泛应用。
机械设计习题五 齿轮传动和蜗杆传动
作业五（齿轮传动、蜗杆传动）一、选择题1. 一对齿轮传动，小齿轮齿面硬度大于350HBS ，大齿轮齿面硬度小于350HBS ，传递动力时 。
A. 小齿轮齿面最大接触应力较大B. 大齿轮齿面最大接触应力较大C. 两齿轮齿面最大接触应力相等D. 与齿数、材料有关，不一定哪个大2. 两对齿轮的工作条件、材料、许用应力均相同，这两对齿轮的 。
A. 接触强度和弯曲强度均相同B. 接触强度和弯曲强度均不同C. 接触强度不同和弯曲强度相同D. 接触强度相同和弯曲强度不同3. 在确定齿轮传动中大小齿轮的宽度时，常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮稍宽一些， 目的是 。
A. 使小齿轮的弯曲强度比大齿轮的高一些B. 便于安装，保证接触线长度C. 使传动平稳，提高效率D. 使小齿轮每个齿啮合次数4. 高速重载闭式齿轮传动中的主要失效形式为 。
A. 轮齿疲劳折断B. 齿面磨损C. 齿面疲劳点蚀D. 齿面胶合5. 中、小功率闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 。
A. 轮齿疲劳折断B. 齿面疲劳点蚀C. 齿面磨损D. 齿面胶合6. 下列措施中，不利于减轻和防止齿面点蚀发生的是 。
A. 提高齿面硬度B. 采用粘度低的润滑油C. 降低齿面粗糙度 C. 采用较大变位系数7. 齿轮传动中，轮齿疲劳点蚀，通常首先发生在 。
A. 齿顶部分B. 靠近节线的齿顶部分C. 齿根部分D. 靠近节线的齿根部分8. 齿轮传动中，齿面接触应力的变化特征可简化为 变应力。
A. 对称循环变应力B. 脉动循环变应力C. 静应力D. 不稳定变应力9. 一对标准渐开线齿轮作减速传动时，若两轮材料、热处理及齿面硬度均相同，则有 。
A. 12F F σσ<B. 12F F σσ=C. 12F F σσ>D. 12F F σσ≥10. 两个标准直齿圆柱齿轮，轮1的模数m 1=5 mm ，齿数z 1=30；轮2的摸数m 2= 3mm ，齿数z 1=50，则齿形系数和应力校正系数的乘积Y F1Y Sa1 Y F2Y Sa2。
5-3蜗杆传动的应用特点
课题序号理论授课班级授课课时 2 授课形式理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）；授课章节名称第五章蜗杆传动§5-3蜗杆传动的应用特点使用教具课件教学目的1、理解蜗杆传动的特点2、掌握蜗杆传动润滑和散热教学重点蜗杆传动的特点教学难点蜗杆传动润滑和散热更新、补充、删节内容课外作业教学后记授课主要内容或板书设计第五章蜗杆传动§5-3蜗杆传动的应用特点一、蜗杆传动的特点1.传动比大，结构紧凑。
用于传递动力时，i=8～80, 用于传递运动时，i可达1000。
2.传动平稳，无噪声。
因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。
3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。
4.传动效率低。
因为在传动中摩擦损失大，其效率一般为η=0.7～0.8，具有自锁性传动时效率η=0.4～0.5。
故不适用于传递大功率和长期连续工作。
5.为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高二、蜗杆传动的润滑目的：减摩与散热，以提高蜗杆传动的效率，防止胶合及减少磨损。
润滑方式：油池润滑、喷油润滑。
三、蜗杆传动的散热风扇冷却蛇形水管冷却压力喷油冷却课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤新课引入新授学生自习知识精讲举例【复习】1、蜗杆传动的主要参数2、蜗杆传动正确啮合条件【导入】第五章蜗杆传动§5-3蜗杆传动的应用特点一、蜗杆传动的特点1.传动比大，结构紧凑。
用于传递动力时，i=8～80, 用于传递运动时，i可达1000。
2.传动平稳，无噪声。
因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。
3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。
4.传动效率低。
因为在传动中摩擦损失大，其效率一般为η=0.7～0.8，具有自锁性传动时效率η=0.4～0.5。
故不适用于传递大功率和长期连续工作。
蜗杆传动(含答案)
蜗杆传动一、判断题（正确 T ，错误 F ）1. 两轴线空间交错成90°的蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮螺旋方向应相同。
（ ）2. 蜗杆传动的主平面是指通过蜗轮轴线并垂直于蜗杆轴线的平面。
（ ）3. 蜗杆的直径系数为蜗杆分度圆直径与蜗杆模数的比值，所以蜗杆分度圆直径越大，其直径系数也 越大。
（ ）4. 蜗杆传动的强度计算主要是进行蜗轮齿面的接触强度计算。
（ ）5. 变位蜗杆传动中，是对蜗杆进行变位，而蜗轮不变位。
（ ） 二、单项选择题1. 与齿轮传动相比，（ ）不能作为蜗杆传动的优点。
A 传动平稳，噪声小B 传动比可以较大C 可产生自锁D 传动效率高 2. 在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，将使传动效率（ ）。
A 降低B 提高C 不变D 增大也可能减小 3. 蜗杆直径系数的标准化是为了（ ）。
A 保证蜗杆有足够的刚度B 减少加工时蜗轮滚刀的数目C 提高蜗杆传动的效率D 减小蜗杆的直径 4. 下列公式中，用（ ）确定蜗杆传动比的公式是错误的。
A21ωω>=i B 12z z i >= C 12d d i >= D 21n n i >=5. 提高蜗杆传动效率的最有效方法是（ ）。
A 增加蜗杆头数B 增加直径系数C 增大模数D 减小直径系数 三、填空题1. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越___________，自锁性越____________。
2. 有一普通圆柱蜗杆传动，已知蜗杆头数21=z ，蜗杆直径系数8=q ，蜗轮齿数372=z ，模数mm 8=m ，则蜗杆分度圆直径_________________mm ，蜗轮的分度圆直径________________mm ，传动中心距________________mm ，传动比___________，蜗轮分度圆上的螺旋角_____________。
3. 阿基米德蜗杆传动变位的主要目的是为了_____________________和____________________。
蜗杆传动工作原理
蜗杆传动工作原理蜗杆传动是一种常用的传动方式，它由蜗杆和蜗轮组成。
蜗杆是一种螺旋线形状的齿轮，蜗轮则是一种圆盘状的齿轮。
蜗杆传动主要通过蜗杆的螺旋线与蜗轮的齿轮咬合来传递动力。
蜗杆传动具有传动比大、传动平稳、噪音小等优点，因此广泛应用于各个领域。
蜗杆传动的工作原理如下：1.螺旋线齿形：蜗杆的齿形是螺旋线形状的。
螺旋线的角度越大，齿数越少，蜗杆传动的传动比就越大；反之，传动比较小。
螺旋线的螺距越大，传动效率就越高。
2.齿轮齿形：蜗轮的齿形是圆柱面的。
蜗轮的齿数越多，传动效率就越高。
蜗轮的齿数与蜗杆的螺旋线角度呈正比，与蜗杆的螺距呈反比。
3.咬合过程：当蜗杆转动时，蜗轮受到蜗杆螺旋线作用力的影响，开始进行旋转。
蜗轮的旋转产生的力会使蜗杆进行推动，从而实现动力传递。
4.传动比：传动比是指蜗轮转一圈，蜗杆转动的圈数。
传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿数。
蜗杆传动具有以下几个特点：1.传动比大：蜗杆传动的传动比一般较大，通常为1:20至1:300之间。
这使得蜗杆传动适用于需要减速的场合。
2.传动平稳：由于螺杆的齿数较少，蜗杆传动的传动平稳，减小了机械设备的振动和冲击。
因此，蜗杆传动常被用于需要平稳传动的场合。
3.传动效率低：蜗杆传动的咬合面积较小，齿面摩擦力大，因此传动效率低。
一般情况下，蜗杆传动的传动效率约为30%至80%之间。
4.可逆性：蜗杆传动具有较好的不可逆性。
在停机状态下，蜗杆无法迅速被蜗轮带动，相反，蜗轮却可以被蜗杆带动。
5.噪音小：由于蜗杆传动的咬合面积小，齿面摩擦力小，因此产生的噪音也较小。
总结起来，蜗杆传动是一种通过螺旋线齿形的蜗杆和圆齿轮的蜗轮进行咬合来传递动力的传动方式。
它具有传动比大、传动平稳、噪音小等优点，因此被广泛应用于各个领域。
然而，由于传动效率较低，蜗杆传动常常需要与其他传动方式进行组合使用，以提高效率。
蜗杆传动组成
蜗杆传动组成
蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，由蜗轮和蜗杆组成。
蜗轮是一种齿轮，它的外部为蜗杆开设了特殊的齿槽。
蜗杆则是一种螺旋形的圆柱体，其外表面具有与蜗轮齿槽相匹配的螺旋槽。
当蜗杆与蜗轮配合时，通过旋转蜗杆来实现传动。
蜗杆传动具有许多优点，如传动比大、传动效率高和传动平稳等。
它被广泛应用于工业机械设备中，如起重机械、注塑机、旋转搅拌设备等。
蜗杆传动的组成包括以下几个主要部分：
1.蜗轮：蜗轮是由一种特殊齿形的圆盘构成，其齿槽与蜗杆的螺旋槽相匹配，用于传递动力。
蜗轮一般由金属材料制成，经过热处理和加工得到精确的齿形。
3.轴承：轴承用于支撑蜗轮和蜗杆，减少摩擦和磨损。
通常，需要使用球轴承或滚子轴承来承受传动中产生的径向和轴向负载。
4.壳体：壳体是蜗杆传动的固定结构，用于固定蜗轮和蜗杆，并起到密封和保护内部零部件的作用。
通常由铸铁或铸钢制成，具有足够的强度和刚度。
5.润滑装置：润滑装置用于给蜗轮传动提供润滑剂，减少摩擦和磨损。
常见的润滑方式包括油浸润滑和油脂润滑。
以上是蜗杆传动组成的基本元素，通过它们的配合工作，蜗杆传动可以实现动力传递和机械运动的转换。
它在工业生产中的应用广泛，为各种机械设备的高效运行提供了可靠保障。
《机械设计基础》第12章 蜗杆传动
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。
5-2蜗杆传动的主要参数和啮合条件
课题序号理论授课班级授课课时 2 授课形式理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）；授课章节名称第五章蜗杆传动§5-2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件使用教具课件教学目的1、理解蜗杆传动的主要参数2、掌握蜗杆传动正确啮合条件教学重点蜗杆传动正确啮合条件教学难点蜗杆传动正确啮合条件更新、补充、删节内容课外作业教学后记授课主要内容或板书设计第五章蜗杆传动§5-2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件一、初识蜗杆传动二、蜗杆传动的组成蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，通常由蜗杆（主动件）带动蜗轮（从动件）转动，并传递运动和动力。
二、蜗杆的分类(P67)三、阿基米德蜗杆四、蜗轮回转方向的判定1．判断蜗杆或蜗轮的旋向2．判断蜗轮的回转方向课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤新课引入新授学生自习知识精讲举例【复习】1、蜗杆传动的组成2、蜗杆的分类(P67)3、、蜗轮回转方向的判定判断蜗杆或蜗轮的旋向判断蜗轮的回转方向【导入】第五章蜗杆传动§5-2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件在蜗杆传动中，其几何参数及尺寸计算均以中间平面为准。
过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中间平面。
一、蜗杆传动的主要参数1．模数m、齿形角α蜗杆的轴面模数m x1和蜗轮的端面模数m t2相等，且为标准值。
蜗杆的轴面齿形角αx1和蜗轮的端面齿形角αt2相等，且为标准值。
m x1＝m t2＝m αx1＝αt2＝α＝20°2．蜗杆分度圆导程角γ指蜗杆分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间的锐角。
tanγ= p x z1/πd1 = z1m / d13．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q切制蜗轮的滚刀，其分度圆直径、模数和其他参数必须与该蜗轮相配的蜗杆一致，齿形角与相配的蜗杆相同。
为了使刀具标准化，限制滚刀的数目，对一定模数m的蜗杆的分度圆直径d1作了规定，即规定了蜗杆直径系数q，且q = d1/m。
4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2课堂训练课堂小结布置作业蜗杆头数z1：根据蜗杆传动传动比和传动效率来选定，一般推荐选用z1= 1、2、4、6。
蜗杆传动的特点
值选取。
z2= i z1 。 如 z2太小，将使传动平稳性变差。如 z2太大，蜗轮 直径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。
一般取 z2＝32～80
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
蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面（主平面）内确定。
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
在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。
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。
二、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=
一 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。
蜗杆传动的特点：
1．传动比大，一般 i =28~80； 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，
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；
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。
蜗杆传动
d1d
2 2
9.47 cos
d1
d2
2
a
蜗杆传动
a1
=
9.47cos
d1
2
d1
2
a
d1 设计时由i 选取，当i＝70～20时，取0.3～0.4，当i a ＝20～5时，取0.4～0.5
取 5 ~ 25，则蜗杆传动的接触疲劳强度验算式可写为：
H zE z
KT2 a3
第十九章 蜗 杆传动 (Worm Gears)
内容提要：
1. 蜗杆传动的特点 2. 蜗杆传动的类型 3. 蜗杆传动的受力分析 4. 蜗杆传动的设计计算
第十九章 蜗 杆传动
§19.1 概 述
形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β1很大时，轮齿 在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。
所得齿轮称为 蜗杆,
圆周速度较 小、每天工 作时间较短 的传动
低速、不重 要的传动或 手动机构
蜗轮圆周速度
v2/ms-1
≥7.5
≥5
≤7.5
≤3
≤1.5
蜗杆传动
§19.2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸
一、蜗杆传动的主要参数（主平面内）
1. 模数和压力角
ma1 mt 2
a1 t2
tan a
tan n cos
导程角
（一）、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
H
1
Fnc L
1 12 E1
1
2 2
E2
[]H
Fnc KFn LL
K KAKvK
L —— 接触线长度，
L
a
d1 360 cos
蜗杆传动
取 0.75，a 2， 100
第五章 蜗杆传动(题库)
第五章蜗杆传动一、选择题：1.在圆柱蜗杆传动中,( )由于加工和测量方便,所以应用广泛。
A.阿基米德蜗杆B.渐开线蜗杆C.法向直廓蜗杆nd>>中#A2.蜗杆传动中,蜗杆与蜗轮轴线在空间一般交F 成( )。
A.30°B.60°C.90°nd>>易#C3.在中间平面内,阿基米德蜗杆传动相当于( )的传动。
A.齿轮和齿条B.丝杠和螺母C.斜齿轮nd>>中#A4.在生产中,为使加工蜗轮的刀具标准化,限制滚刀数目,国家制定了( )A.蜗杆直径系数B.模数C.导程角nd>>中#A5.在蜗杆传动中,其几何参数及尺寸计算均以( )为准。
A.垂直平面B.中间平面C.法向平面nd>>难#B6.蜗杆传动常用于( )。
A.等速传动B.增速传动C.减速传动nd>>中#C7.单级传动比大且准确的传动是( )。
A.齿轮传动B.链传动C.蜗杆传动nd>>中#C8.蜗杆传动中,为减少摩擦,( )宜采用青铜制造。
A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮nd>>易#B9.为提高蜗杆传动的散热能力,可在蜗杆轴端( )进行人工通风。
A.采用压力喷油B.装置风扇C.装蛇形冷却水管nd>>难#B10.蜗杆传动的失效形式大多发生在( )上。
A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮nd>>中#B二、判断题:1.蜗杆传动中,蜗杆与蜗轮轴线在空间交F 成60°。
( )nd>>易#F2.蜗杆传动中,一般蜗轮为主动件,蜗杆为从动件。
( )nd>>易#F3.在实际应用中,右旋蜗杆便于制造,使用较多。
( )nd>>中#F4.蜗杆通常与轴做成一体。
( )nd>>易#T5.互相啮合的蜗杆与蜗轮,其旋向相反。
( )nd>>中#F6.蜗杆传动常用于加速装置中。
( )nd>>中#F9.在同一条件下,多头蜗杆与单头蜗杆相比,其传动功率较高。
蜗杆传动教学课件PPT
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§5. 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
三
热平衡条件：
、 蜗
单位时间内发热量H1=同时间内的散热量H2
杆 传
H1 1000 P(1)
H 2 d S (t0 ta )
动
1000 P(1)
的 热 平 衡
t0 ta
dS
5. 蜗轮齿数 z2及蜗杆头数 z1： 传动比 i12= 1／2= z2／z1 则 z2= iz1
推荐z1= 1、2、4、6，
6. 蜗轮分度圆直径d2 ：d2= mz2
7. 中心距 a ： a = r1+ r2= m（q+ z2）／2
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§1. 蜗杆传动的类型及特点
四、 正确啮合条件：
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§4. 蜗杆传动的承载能力计算
一、受力分析
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2tg
Fn
Fa1
cosn cos
2T2 d2 cosn cos
蜗杆上圆周力与其啮合点速 度方向相反；蜗轮上的圆周 力与其啮合点运动方向相同； 径向力指向各自的轮心。
单击…
1、实现大传动比；
2、传动平稳、噪声低；
3、可实现自锁；
4、齿面滑动速度大、效率低、制造成本高。
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圆柱蜗杆传动
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环面蜗杆传动
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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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4、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q
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， 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，蜗杆的尺寸参数
与加工蜗轮的蜗轮滚刀尺寸参数相同，为了限制滚刀的数目及便于滚刀的标准化， 与加工蜗轮的蜗轮滚刀尺寸参数相同，为了限制滚刀的数目及便于滚刀的标准化， 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。直径d1与模 的比值( 称为蜗杆的直径系数。 数m的比值(q= d1 ／m)称为蜗杆的直径系数。 q=d1/m q称为蜗杆的 直径系数 d1=mq q值越小，即蜗杆 值越小， 越小， 直径 d1 越小， 越大， 则升高γ越大，传 动效率越高， 动效率越高，但 直径 d1 变小会 导致蜗杆的刚度 和强度削弱， 和强度削弱，设 计时应综合考虑。 计时应综合考虑。
整体式蜗轮
配合式蜗轮
拼铸式蜗轮
螺栓联接式蜗轮
§5—1 蜗杆传动概述
二、蜗杆的分类 蜗杆的旋向： 一般为右旋） 蜗杆的旋向：右旋蜗杆和左旋蜗杆 （一般为右旋） 蜗杆的头数：单头蜗杆(蜗杆上只有一条螺旋线，即蜗杆转一周， 蜗杆的头数：单头蜗杆(蜗杆上只有一条螺旋线，即蜗杆转一周，蜗 轮转过一齿)双头蜗杆(蜗杆上有两条螺旋线，即蜗杆转一周， 轮转过一齿)双头蜗杆(蜗杆上有两条螺旋线，即蜗杆转一周，蜗轮 转过两个齿) 转过两个齿) 依此类推， 一般z ），蜗轮齿数为 蜗轮齿数为z 则传动比i 依此类推，设蜗杆头数为 （一般z1 ），蜗轮齿数为z2 、则传动比i 为： 蜗轮形状象斜齿轮，只是它的轮齿沿齿长方向又弯曲成圆弧形， 蜗轮形状象斜齿轮，只是它的轮齿沿齿长方向又弯曲成圆弧形，以 便与蜗杆更好地啮合。 便与蜗杆更好地啮合。
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。
§5—1 蜗杆传动概述
2、蜗轮的结构 为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材， 为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材， 当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜， 当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯 用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下： 用铸铁或碳素、蜗轮回转方向的判定 右手定则判别蜗杆或蜗轮的旋向。 1、右手定则判别蜗杆或蜗轮的旋向。 2、左、右手法则判断蜗轮的回转方向。 右手法则判断蜗轮的回转方向。
§5—2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件
一、蜗杆传动主要参数 1.模数和压力角 1.模数和压力角 中间平面: 中间平面:通过蜗杆轴线并垂直 于蜗轮轴线的平面为中间平面 蜗杆轴面,蜗轮端面) (蜗杆轴面,蜗轮端面) 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。 标准。 在中间平面上， 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。 的啮合。 正确啮合条件 ma1=mt2=m αa1=αt2=200 γ=β
§5—2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件
2、导程角 、
3、传动比 I,蜗杆的头数z1,,蜗轮齿数z2
n1 z2 d2 ≠ i= = d1 n2 z1
较少的蜗杆头数（ 较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但 单头蜗杆）可以实现较大的传动比， 传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高， 传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时 不易加工。通常蜗杆头数取为1 不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。 (蜗杆头数与传动效率关系) 蜗杆头数与传动效率关系)
第五章
蜗杆传动
§5—1 蜗杆传动概述 一、蜗杆传动的组成 蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构(交错角一般为 交错角一般为90)。 蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构 交错角一般为 。 由主动件蜗杆和从动件蜗轮组成 由主动件蜗杆和从动件蜗轮组成
§5—1 蜗杆传动概述
1、蜗杆的结构 蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。
§5—3 蜗杆传动的应用特点
一、蜗杆传动的润滑 二、蜗杆传动的散热
本章小结 1、蜗杆传动的组成 2、蜗杆传动的类型及应用特点 3、蜗轮回转方向的判定 4、蜗轮蜗杆传动的主要参数 5、蜗杆传动的正确啮合条件