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1、第七章第七章 蜗杆传动蜗杆传动第一节第一节 概述概述 第二节第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸蜗杆传动的主要参数和几何尺寸第三节第三节 蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析 第四节第四节 蜗杆传动的相对滑动速度和效率蜗杆传动的相对滑动速度和效率第五节第五节 蜗杆传动的设计蜗杆传动的设计 第一节第一节 概述概述 一、一、蜗杆传动及特点蜗杆传动及特点 二、二、蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型 一、蜗杆传动的特点一、蜗杆传动的特点1.传动比大，结构比较紧凑。动力传动中单级传动比 =1080，分度机构中传动比 可达1000。2.传动平稳，冲击、噪声小。3.相对速度较大，效率较低，摩擦磨损较严重，不适用于
2、大功率长期连续工作。4.为防止或减轻磨损及胶合，常用青铜等贵重金属制造蜗轮，成本高。5.为了避免过热，需要良好的润滑条件和散热装置。6反行程自锁，如铸工车间运铁水包的升降机构。ii二、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的类型蜗杆传动 圆柱面蜗杆 圆弧面蜗杆 圆锥面蜗杆阿基米德圆柱蜗杆法向直廓蜗杆渐开线蜗杆(a)圆柱面蜗杆传动 (b)环面蜗杆传动 (c)锥面蜗杆传动蜗杆传动的类型通常根据蜗杆形状和加工方法分类。第二节第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、一、正确啮合条件正确啮合条件二、二、主要参数和几何尺寸计算主要参数和几何尺寸计算 一、正确啮合条件一、正确啮合条件中间平面
3、：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）t2a1t2a1mmm二、主要参数和几何尺寸计算二、主要参数和几何尺寸计算 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 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 a1z2z1di1模数和压力角模数和压力角 t2a1t2a1mmm2.蜗杆头数（齿数）蜗杆头数（齿数），蜗
4、轮齿数，蜗轮齿数 1z由传动比并考虑效率来选定。一般为 =14。传递运动，要求传动比大，取小值。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。1z1z1z2z2z1zi 3蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径 和导程角和导程角 1d11111a1tandmzdmzdpzmqzmdtan11 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 标准化。q 5中心距中心距a 蜗杆传动的标准中心距为 )(2)(21221dqmdda4传动比传动比 itan121221ddzznni几何尺寸计算公式略几何尺寸计算公
5、式略第三节第三节 蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析一、力的大小计算一、力的大小计算coscostantan200020002000nt2n2n11ana1r2r12122t2a1112a1 tFFFFFFFdiTdTFFdTFF 二、力的方向判断二、力的方向判断 蜗杆传动各分力的方向可以按圆柱齿轮相同的方法确定，但应注意蜗杆和蜗轮各分力方向之间的关系：r2r1a2t1t2a1FFFFFF第四节第四节 蜗杆传动的相对滑动速度和效率蜗杆传动的相对滑动速度和效率一、一、滑动速度滑动速度 二、二、效率效率 三、三、自锁自锁 一、滑动速度一、滑动速度)m/s(cos100060cos1112221s
6、ndvvvv式中，为蜗杆的节圆直径(mm)；为蜗杆转速(rmin)；为蜗杆的导程角。1d1n 蜗杆传动的总效率为 为啮合效率；轴承效率；溅油效率。二、蜗杆传动效率二、蜗杆传动效率321)tan(tanv192.082.0,4382.075.0,275.07.0,1111zzz,411z123开式传动闭式传动初步设计时，蜗杆传动的总效率可以参考下面的数值。蜗杆主动时 或 ，1z17.06.0三、自锁三、自锁 当蜗轮为主动，且 时，啮合效率 为负值，即蜗杆传动发生“自锁”。对于这种蜗杆传动，当蜗杆为主动时其传动效率极低，通常效率50。另外，在振动条件下摩擦系数的值波动可能很大，因此不宜单靠蜗杆传功
7、的自锁作用来实现制动，在重要场合应另外设计制动装置。v第五节第五节 蜗杆传动的设计蜗杆传动的设计一、一、失效形式、设计准则和材料选择失效形式、设计准则和材料选择 二、二、蜗轮轮齿强度和蜗杆的刚度计算蜗轮轮齿强度和蜗杆的刚度计算 三、三、热平衡计算热平衡计算 四、四、润滑方式选择润滑方式选择 五、五、蜗杆和蜗轮的结构蜗杆和蜗轮的结构 一、失效形式、设计准则和材料选择一、失效形式、设计准则和材料选择 1 1失效形式失效形式 由于蜗杆传动齿面间相对滑动速度大，发热量大，其失效形式主要是齿面胶齿面胶合合，其次是点蚀、点蚀、断齿、断齿、磨损磨损和塑性变形塑性变形等。2 2设计准则：设计准则：强度失效总是
8、发生在蜗轮上，所以只对蜗轮的轮齿进行承载能力计算。进行齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算，通过降低许用应力来考虑胶合、磨损失效的影响。对闭式传动应进行热平衡计算。3 3蜗杆、蜗轮常用材料：蜗杆、蜗轮常用材料：原则：具有一定强度，良好的耐磨性和抗胶合的性能。蜗杆材料 一般情况：45、35SiMn、40Cr，表面淬火 HRC 4550 高速重载：20Cr、15Cr、20CrMnTi，渗碳淬火 5662 HRC 低速轻载或不重要传动：45、40，调质HBS 220300 蜗轮材料 一般情况：ZCuAl10Fe3 高速传动：ZCuSn10Pl、ZCuSn5Pb5Zn5 低速轻载或不重要传动：H
9、T150、HT200二、蜗轮轮齿强度二、蜗轮轮齿强度和和蜗杆的刚度计算蜗杆的刚度计算 1.蜗轮轮齿强度计算（计算方法与斜齿轮类似蜗轮轮齿强度计算（计算方法与斜齿轮类似）H22232EH9000qzmKTZ2H22E239000zZKTqm接触疲劳强度弯曲疲劳强度F2F2232F2cos1530YqzmKTF2F2223cos1530YzKTqm 2.蜗杆刚度计算蜗杆刚度计算(视为以齿根圆直径为直径的轴）视为以齿根圆直径为直径的轴）yymax一般取y=d1/1000三、热平衡计算三、热平衡计算 在单位时间产生的热量为)1(10001PH 单位时间内散逸的热量为)(02s2ttAKH)1(1000
10、s01tAKPtt1.1.热平衡计算热平衡计算目的：控制油温稳定地处于规定的范围内。热平衡温度2.2.提高散热能力的措施：提高散热能力的措施：增加散热面积：例如，在箱体外壁合理设计并铸出或焊上散热筋片；提高表面传热系数：例如，在蜗杆端部加装风扇；在减速器油池中加装蛇形冷却水管进行冷却；采用喷油润滑。（一般 ）oo9060t四、润滑方式选择四、润滑方式选择 1.目的 润滑是减少摩擦磨损最有效的手段。还可用润滑油进行冷却，以保证正常油温和黏度。2.方式 蜗杆传动所采用的润滑油、润滑方式及润滑装置与齿轮传动相同。五、蜗杆和蜗轮的结构五、蜗杆和蜗轮的结构 1.蜗杆结构蜗杆结构2.蜗轮结构蜗轮结构车削蜗杆车削蜗杆铣削蜗杆铣削蜗杆 螺钉连接式螺钉连接式 螺栓联接式螺栓联接式 整体浇铸式整体浇铸式 轮箍式或拼铸式轮箍式或拼铸式
