1、机械基础教案之五第四章 蜗杆传动4-1 蜗杆传动的组成与分类一、 蜗杆传动的组成：由蜗杆、蜗轮、机架组成的传动装置1、蜗杆：只有一个或几个螺旋齿，与蜗轮组成交错轴齿轮副的齿轮（即齿数很少而螺旋角很大的、直径很小的小齿轮）2、蜗轮：作为交错轴齿轮副中与蜗杆配对啮合的齿轮（即沿齿宽方向为凹圆弧形的螺旋角很小、直径很大的大齿轮）3、蜗杆与蜗轮的轴线空间交错成 90 度4、一般蜗杆为主动件（蜗杆带动蜗轮，有自锁性）5、实质是：线接触高副的螺旋齿轮传动6、基准曲面：分度曲面（圆柱、圆锥、圆环面）二、 蜗杆传动的分类（类似于螺旋传动）单线（头）1、按蜗杆线数分 多线（头） （Z1=14） （Z1， 加工越
2、困难，但传动效率高）右旋（一般常用）2、按蜗杆旋向分 左旋圆柱蜗杆传动3、按蜗杆外形分 圆弧面蜗杆传动：以凹圆弧为母线的回转体；啮合时齿数多，易形成油膜，传动效率高，承载能力高，但加工不方便，应用较少三、 圆柱蜗杆的类型（按截面形状分）1、 阿基米德蜗杆：车刀加工时 端面：阿基米德螺旋线两刀刃平面通过蜗杆轴线 轴剖面：直线（相当于齿条）（水平装刀） 法面：曲线轴向直廓蜗杆：Z A （也叫普通蜗杆）压力角 =20 度加工测量方便（车床上车削） ，应用最广2、 延长渐开线蜗杆：刀刃平面与齿廓垂直 端面：延长渐开线（垂直装刀） 轴面：曲线法面：直线 法向直廓蜗杆：Z N用于多头、大螺旋升角的场合（Z
3、 1， ） （为保证刀具的 0 、）3、 渐开线蜗杆：两把车刀分切两齿侧 端面上：渐开线（两把刀的刀刃平面分别与基圆柱相切） 切于基圆柱面上：直线4、 主平面（中间平面、中心平面） ）：过蜗杆轴线与蜗轮轴线垂直的平面此平面内蜗杆相当于直线齿型的齿条；蜗轮为齿顶凹孤型的渐开线，齿轮-齿条齿轮传动蜗轮用与蜗杆参数、形状相同的蜗轮滚刀切制，故而不具有任意互换啮合性。预习要求1 、蜗杆传动的实质是什么？2 、 最常用的蜗杆是哪种？它有何特点？3 、蜗杆传动的主要参数有那些？如何准确计算？4 、怎样进行旋转向及收力分析？5 、蜗杆传动有那些区别于齿轮传动的特点？为什么？6 、主平的意义是什么？4-2 蜗
4、杆传动的传动比及受力分析一、 传动比：i 12= n1/n2=Z2/Z1= = (Z2=d2/m Z1= )Wtgvd12 mtgvd11、蜗杆蜗轮在单位时间内转过的齿数相同：n 1Z1=n2Z22、i 不与直径成反比Z1，效率，但加工困难3、Z 2 一定时 Z1，i，但 ，效率 大功率传动 Z1=4动力传动 Z1=23 分度机构 Z1=14、Z 2 按 Z2=iZ1,从标准中选取（范成法加工）Z1=1Z2min=18为避免根切 Z1Z2min=27二、 蜗杆传动方向的判定1、 螺旋方向判定：右手法则2、 蜗轮的旋转方向既与蜗杆旋向有关，又与蜗杆的转向有关左右手法则：按蜗杆旋向选手，四指绕蜗杆
5、转向，则拇指反向为蜗轮的旋转方向。 （蜗轮转向为大拇指反向）旋向（手） 三要素 转向（四指） 已知任意两个可判定其余一个拇指方向 3、 受力分析：圆周力 Ft1：过啮合点与转向相反 （1） 蜗杆 径向力 Fr1：过啮合点指向轴心线（为主动件）轴向力 Fx1：按旋向选手，四指绕转向，拇指方向为Fx1 方向。 （主动件同手法则，从动件采用反手法则） Ft2：与转向相同（或 Ft2=-Fx1）（2）蜗轮 Fr2：指向轴心Fx2：与 Ft1 反向（F x2=-Ft1）（3）F r1=-Fr2=Fx1.tg；F t1=-Fx2=2T1/d1；F t2= -Fx1=2T2/d2（4）先判定蜗杆，再判定蜗轮
6、Fr1 n1Fx1Ft1 Ft2Fx2Fr24-3 蜗杆传动的传动特点及基本参数一、 基本参数及几何计算：1、 基本参数（m,q,Z 1,）（1） m,(p)mx1, x1 mx1=mt2=m主平面内为标准，以便于加工 mt2, t2 x1= t2=20（与斜齿轮不同）单头蜗杆转一转，相当于齿条轴向移动一个齿距,齿轮转过一个周节 Pt2, Px1=m x1 A、 Px1是 的模数倍 模数螺纹B、 现场测量蜗杆 m,可超过测 Px1 算得（2） 蜗杆直径（特性）系数 q，蜗杆螺旋升角（导程角）（） 是指分度圆柱上,螺旋线切线与端平面间夹角。 （与螺纹 相似）tg=Z 1.px1/.d 1=Z1.
7、mx1/d1=d1=mx1. Z1/tgq=Z 1/tga、m x1定后，d 1与 Z1/tg 有关，为标准化刀具，减少蜗轮滚刀数量，规定 Z1 与 tg 比值为标准值q，,效率,但 m 定时，d 1,蜗杆变细，刚性b、Z 1定 q, ,效率，自锁性 ，d 1，刚性q 定，Z 1，效率； Z1，易自锁（5度）C、 =（3）齿数：Z 1，Z 2由 i12确定，但 Z2不宜过多，否则结构不紧凑2、 几何计算（主平面内：ha*=1,c*=0.2）蜗杆：d 1=mq,da1=m(q+2),df1=m(q -2.4)ha=m;hf=1.2m,h=2.2m,c=0.2mpx1= m蜗轮：d 2=mZ2,d
8、a2=m(Z2+2),df2=m(Z2-2.4)px2= m, ha=m;hf=1.2m,h=2.2ma= (q+Z2)m(关键 m,Z1,q)例：已知一蜗杆传动 m=10mm,q=8, =20，ha*=1,c*=0.2,Z1=2,Z2=40,试计算几何尺寸 . 解：d 1=80,d2=400,da1=100,da2=420,df1=56,df2=376h1=h2=22,ha1=ha2=10,hf1=hf2=12,px1=pt2=31.4,a= (q+Z2)=240m二、正确啮合条件：mx1=mt2=m1、主平面内 x1= t2=20=2、蜗杆传动不具有传动可分离性，因除了主平面内蜗轮齿形是渐
9、开线齿形外，在其余平面内不是渐开线齿形，故安装需严格对中。三、应用特点：1、 传动平稳，无噪音，承载能力大（螺旋齿，啮合连续，啮合线长，渐入渐出；同时啮合齿对数多， 大）2、传动比大且准确：（1） 、为防根切，Z 1不宜过少，但 Z2不能过大，故 i 受到限制动力 i=1030；分度 i=6001000；一般传动 i=860（2） 、i 虽大，但结构紧凑， （比多级齿轮轮系传动好）2、 具有自锁作用，传动效率低（1） 开 ， 多头 单头 （Z 1=1，开式 =0.40.5,P max=50kw）(3)、摩擦大，热量大，需良好润滑和冷却。4、蜗轮材料昂贵（青铜减摩材料）5、不能任意互换啮合滚刀与
10、配对蜗杆的 m、d、Z 1、 都要相同四、失效形式：闭式：胶合，点蚀1、 （相对滑动速度，磨损发热） (v 杆 v 轮的合 v 矢量 ) 开式：磨损，胶合3、 蜗轮强度较弱，失效总在蜗轮上(1) 提高齿面硬度(2) 减少表面粗糙度 锡青铜 易点蚀3、提交抗胶合磨损能力 (3)选减摩性材料，合适尺寸 无锡青铜 易胶合的方法 铸铁(4)用抗胶合润滑剂(5)必要的散热措施4、青铜蜗轮配淬硬钢蜗杆最好的蜗杆副材料5、精度等级及侧隙规范 用途（1）等级：112 低，常用 7、8、9 级 圆周速度( 选级)Dc标准保证侧隙（2）侧隙规范 D零保证侧隙Dd较小保证侧隙De较大保证侧隙6、热平衡计算（尤其是闭
11、式传动必须计算）判断能否及时散热，保持温度范围例题与思考：1、单头小升角蜗杆传动用于手动起重设备场合。多头大升角蜗杆传动用于（大功率）动力传递设备场合。2、单级机械传动中蜗杆传动可得到大传动比。3、蜗杆传动是啮合传动，故其传动效率高于带传动。 （ ）4、蜗杆传动中为什么要引入系数 q？它的大小对蜗杆传动有什么影响？5、蜗轮为什么以端面模数为标准值？6、有一传动装置，斜齿轮 a1=90，i=2，=25 2453“, n=20；蜗杆传动a2=150，i=48，q=12，蜗轮 Z4=48，动力由齿轮 1 输入，如图，求：（1） d1（2） 中间轴受力最小，确定蜗杆旋向？（cos252453“=0.9
12、032，cos20=0.94）解：（1）a 1=(d1+d2)/2 d2/d1=i=2 d1=(2/3)a1=601 42 37、分析图示各蜗杆传动中，各轴的转向，标出蜗杆（轮）的旋向左 右右8、一蜗杆传动 Z2=40,d2=200,Z1=1,q=10,求 m，p，d 1，a，i？9、图示传动，蜗轮为右旋，转向如图，为使蜗杆轴 上的轴向力减小，试分析蜗杆及蜗杆的旋向、转向；蜗轮的旋向和转向；蜗杆的Fx,Fr方向。轴轴10、蜗杆传动均具有自锁性。 （） 单头蜗杆大多有多头蜗杆不一家有（Z 1 ）11、蜗杆传动具有传动比大，承载能力大，传动效率高的特点（）12、蜗杆传动是由交错轴斜齿轮传动演变而成的。
