1、第 8章 蜗杆传动8-1 蜗杆传动的特点及类型8-2 蜗杆传动的参数与尺寸8-3 普通蜗杆传动的承载能力计算8-4 圆柱蜗杆和蜗轮的结构烬株瞥缕荤踩依效锰短烘丧唯苞砚跌谬箍兔著磐据杂杠蜡仙榴胸觉巴沸曝蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动概述蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构。常用于轴交角为90。1结构紧凑，传动比大，一般为 i=580，大的可达 300以上；2蜗杆传动相当于螺旋传动，同时啮合的齿对数多，重合度大，传动平稳，噪声小；3当蜗杆的导程角小于啮合齿面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性时。-2-蜗杆传动的主要优点有：8-1蜗杆传动的特点及类型一、蜗杆传动的特点拳泽聪江亩贞军档夷培遭密
2、盾诛轿停躁标壤碰羞盏栅改戊褥瞩锁杉掏男希蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识由于上述特点，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。随着加工工艺的发展和新型蜗杆传动技术的不断出现（用滚动副来代替滑动副，如滚动蜗杆、滚子齿蜗杆传动），蜗杆传动的优点得到进一步的发扬，而其缺点得到较好地克服。因此蜗杆传动已普遍应用于各类运动与动力传动装置中。 -3-8-1蜗杆传动的特点及类型1传动时齿面滑动速度大，摩擦磨损严重，传动效率低(0.70.9)，当传动具有自锁性时，效率低于 0.5，因此不宜用于大功率的传动。2为了减轻磨损、防止胶合，常用有色金属制造蜗轮（或齿圈），故成本较高。蜗杆传动的主要缺点有：3对
3、制造和安装误差敏感，要求制造精度较高。遵出螺睦迭窃磷癸壤吹翁固普爽武靡共御请戒霸又岔愿税焊债从授紧智乔蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型8-1蜗杆传动的特点及类型-4-按蜗杆的形状分为锥蜗杆传动环面蜗杆传动圆柱蜗杆传动二、蜗杆传动的类型猫几嘶侯啄付青挎噬霖路签沉稽潦钨滞楚霓破由涸阵贮岗挂筑崭枚读缀空蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型-5-普通圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆（ ZA型）法向直廓蜗杆（ ZN型）渐开线蜗杆（ ZI型）锥面包络蜗杆（ ZK型）1）普通圆柱蜗杆传动8-1蜗杆传动的特点及类型1. 圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆（ ZC）圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆其齿面一般是在
4、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。少韩瞧哈婴摔驻荡烤物付甥棚暮么口测粤蕊快靖束荐禾雏轴庞厩志晴喳倪蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型-6-（ 1）阿基米德蜗杆（ ZA型）这种蜗杆磨削困难。8-1蜗杆传动的特点及类型当 3时，双刀切削当 3时，单刀切削扫坠奠钦怔满倾售皮芬轰逞叫拷管郧妄坏正交酒巫财泄墅否吸励八折澜冀蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型-7-（ 2）渐开线蜗杆（ ZI型）可在专用机床上进行磨削。8-1蜗杆传动的特点及类型鲍涡质翁簧榜雨症裤莽沃捆纫清逢拽帛砚咸耪刮暗剥摧芒恃吞雇算邮遥盒蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型-8-（
5、 3）法向直廓蜗杆（ ZN型）刀具顶面与蜗杆轴线间存在夹角。8-1蜗杆传动的特点及类型双刀切削 单刀切削宝纲朗素迢恶窒蛮爽苫隶设泼竿层姚乘拧返训回厄姓中褒占剩摇浪宝复毗蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型-9-（ 4）锥面包络蜗杆（ ZK型）8-1蜗杆传动的特点及类型六湘指锅恩鸭撇壁历共赐劫月皑篇坛感熄改朔湘巾声孕驶滨烯葵炔匈函晶蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型-10-其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的车刀切制而成的。2）圆弧圆柱蜗杆（ ZC）两者之间为线接触。所以应用广泛在滑动副蜗杆中是最高的。8-1蜗杆传动的特点及类型篙肠利郡湖滥笛铸料兰察垃错芒譬棕亢三茵粹誉伸刷穴割佃艇捌国肇媚掳
6、蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型-11-2.环面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，在中间平面内，蜗杆和蜗轮都是直线齿廓。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，可达 0.850.9；8-1蜗杆传动的特点及类型瓣醉轧蒂夸困囤联啄墟辗涌捍亡匝感奶硝褒抖淘荆束观鸟权清硅脏倾沟蓑蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识蜗杆传动的类型-12-3.锥蜗杆传动8-1蜗杆传动的特点及类型悯陪性场缸迸荫世脂昆援针工卓客滋倚砰恳宣钨隐孙鹰肮瞳休至骤麻沛如蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识普通蜗杆传动的参数与尺寸 18-2普通蜗杆传动的参数与尺寸-13-通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线
7、垂直的平面称为中间平面。悯迂至纫衍曳魏汰蕾苍银尝畅悼搔烤吁停盾廊俯志彼赌亲谗炼对序民负与蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识8-2蜗杆传动的参数与尺寸1、模数 m和压力角 a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 2、蜗杆的分度圆直径 d1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。直径 d1与模数 m的比值 (q= d1 /m)称为蜗杆的直径系数。见表 8-1， p151-14-一、蜗杆传动的主要参数及其选择 标准值 (与齿轮不同 ,表 8-1)ZA蜗杆轴向压力角ZI、 ZN、
8、 ZK蜗杆法向压力角d1 = m q蜗杆的导程角窃琶剪账际痪圾城碟辑万蚀撇雄菠坤转喇挥铜蓟心据菠师韶牢颁涌协尘抗蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识3、传动比 i、蜗杆的头数 z1和蜗轮齿数 z2蜗轮齿数主要取决于传动比，即 z2= i z1 。 z2不宜太小（如z2 26)，否则将重合度降低，使传动平稳性变差。 z2也不宜太大，否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。 8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸 -15-较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）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，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为 1、 2、
9、4、 6。酪池谓骑忘致糕湛蓟虑抬珊奋林饯铣血霍秩宪给染磊美华甭圣塘语喇引勉蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸 -16-4、导程角 g在 m和 d1为标准值时， z1g正确啮合时，蜗轮蜗杆螺旋线方向相同，且 g1 b2（相当于螺纹升角）5、中心距z1与 z2的荐用值表 一般 280，正变位 x0 负变位 2） a不变，齿数变化，凑传动比 i凑 i：（ a不变 ， ）x 0 齿数 x 0 齿数 凹泣虾雕凿懦庞字驳夕腾给忆贝釜味椿婶顾骚席评蔡腑去隧陨计曹川棍薯蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸 -22-1）齿数不变，凑 a2） a不变，齿数变化，凑 i站掣元聚
10、倾褐濒仪啮前历歼值汹菊疡蔫跨钧寡甩勾舵静吴凭轿傀吧会昏海蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识一、啮合齿面间的相对滑动速度和传动效率-23-由上式可知，蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度很大，这对蜗杆传动的发热、效率及失效形式等均有很大的影响。8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算1、啮合齿面间的相对滑动速度在节点啮合齿面间的相对滑动速度为：（ 8-9）2、蜗杆传动的效率 p156h1啮合摩擦损耗的效率；h2轴承摩擦损耗的效率；h3溅油损耗的效率；胰布矛痹栓寐太亩役艳紫泞酒旺擞给洗界帅塑剩煞埃呼豫朽在崩鹰元鲸耶蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡 1h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：
11、所以 z1式中： g 蜗杆的导程角；-24-v当量摩擦角，其值根据滑动速度 vs由表 8-4查取； p157（蜗杆为主动件）8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算蜗杆头数 总 效 率 0.70 0.80 0.90 0.95设计之初，为了近似求得蜗轮轴的转矩 T2，效率值可参照下表一般取 则以蒲舞旗沾做蛹袄瘩避淘氨丁役地鹤断咎络疮芒外扫临弊孜捕揽排捐曾世蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识普通蜗杆传动的承载能力计算 18-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算二、蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料-25-与齿轮传动类似：点蚀、胶合、磨损、折断 vs 、发热 主要为：胶合、磨损、点蚀蜗轮强度较弱，失效主要发生在蜗
12、轮上。2、蜗杆传动的设计准则蜗杆的刚度计算 防止蜗杆刚度不足引起的失效。传动系统的热平衡计算 防止过热引起的失效。开式传动中，主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断。要保证齿根弯曲疲劳强度；闭式传动中，主要失效形式是齿面胶合和点蚀；应按齿面接触疲劳强度进行设计，对齿根弯曲疲劳强度进行校核。1、蜗杆传动的失效形式褂掘裴祖掇介卒周砧庭拔愚捅芳抵给钒诚唇氧群完优千玉运硼乡殊绰冕少蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识普通蜗杆传动的承载能力计算 13、蜗杆传动的常用材料1、蜗轮 指齿圈部分材料：减摩材料铸锡青铜： vs3m/s铝铁青铜： vs4m/s，抗胶合能力差铸铝黄铜：抗点蚀能力强，但耐磨性差 ,用于 vs小场合HT
13、、 QT： vs2m/s大直径蜗轮：铸铁（蜗杆用青铜）2、蜗杆（表 8-5， p158）材料 碳钢合金钢热处理硬齿面蜗杆：首选 淬火 磨削调质蜗杆：缺少磨削设备时选用。价高，用于重要的场合。价格较便宜-26-为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金）8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算胺及您促赋兴布仰撮帧李刃翅狐藤炳栽经减你榨镜收寿悯熬灸也软诧水役蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识普通蜗杆传动的承载能力计算 2三、蜗杆传动的受力分析及计算载荷蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相同，轮齿在受到法向载荷 Fn的情况下，可分解出径向力 Fr、圆周力 Ft、轴向力 Fa。在不计摩擦力时，有以下关
14、系：-27-8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算1、蜗杆传动的受力分析遥日乍澡懊衅硫媚爹巧孜烙香寥赵备峨厢篙沏洁输皂茸绳屉呸下权味晌阉蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识普通蜗杆传动的承载能力计算 2-28-方向判定：1）蜗轮转向已知： n1、转向 n2左、右手定则：四指 n1、拇指反向：啮合点 v2n22）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Fa 蜗杆：左、右手定则蜗轮：3）旋向判定 蜗轮与蜗杆旋向相同 。n2n1v28-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算俄蒲遭谴焊猜虑延边妙清梢吮男厌绊剁柴爱孰检勃夹痛仔肖圣鄙叮宴珐恐蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识-29-2、蜗杆传动的计算载荷8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算式中， K 载荷系数，与工作情况、载荷集中和动载荷等因素有关，见表 8-6。涨锨杂颐万躲峡譬乒钦如霹播乍缆涸厩偷护诵腾喜蹭糯压份惊坛羽津褥帜蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识-30-四、蜗杆传动强度计算接触线总长8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算将蜗杆传动可看作是齿条和斜齿轮的啮合。（ 8-14）将 代入得接触强度的设计式： （ 8-15）接触强度的校核式：1、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算ZE为弹性影响系数，见表 8-7， P161垢蜂烬鹏纵拈试覆戮偶育惮梯它鉴却牢舀饥隐镑饼殴污演或譬烁厂扳徽痞蜗轮蜗杆知识蜗轮蜗杆知识
