1、第七章 蜗杆传动,7.1 蜗杆传动的特点和类型,7.1.1 蜗杆传动的特点及应用,蜗杆传动的特点：,1、能够实现空间交错轴之间的传动，通常交错角为90； 2、单级传动比大（一般为1080），结构紧凑； 3、传动平稳，噪音小； 4、可以实现自锁（当 时）； 5、传动效率低，通常为7080； 6、成本较高。,7.1.2 蜗杆传动的类型,根据蜗杆的形状不同，蜗杆传动分为 圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动三大类。,环面、圆柱及锥蜗杆传动,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,锥蜗杆传动,根据刀具加工位置的不同（根据垂直于蜗杆轴线剖面上的齿廓形状），普通圆柱蜗杆分为：阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆。
2、,阿基米德蜗杆,加工时，标准齿条形车刀水平放置在蜗杆轴线平面内； 轴截面齿形为直齿齿条形齿廓； 法截面齿形为外凸曲线齿廓； 横截面齿廓为阿基米德螺旋线。,渐开线蜗杆,可用两把刀具加工，刀具顶面与基圆柱相切，一把刀具的刀刃高于蜗杆轴线，另一把刀具的刀刃低于蜗杆轴线； 横截面为渐开线齿廓，轴截面为凸曲线齿廓； 齿廓能磨削加工，加工精度高，多用于较高速,较精密或较大功率传动.,法向直廓蜗杆,车刀刀刃平面位于螺旋线的法面上； 横截面为延伸渐开线齿廓，法截面为直线齿廓； 齿廓可以进行磨削加工，多用于精密传动。,根据蜗杆的头数不同：单头蜗杆、双头蜗杆、多头蜗杆等。,7.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何
3、尺寸,7.2.1 普通圆柱阿基米德蜗杆传动的主要参数 1 、蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和齿形角 。 中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。对于蜗杆，其为蜗杆的轴面；对于蜗轮，中间平面为蜗轮的端面 蜗杆传动的设计计算以中间平面为准。,蜗杆传动中间平面主要参数关系,节距与模数的关系,蜗杆的导程角与蜗轮螺旋角的关系,蜗杆正确啮合条件,2 、蜗杆分度圆直径d1和导程角,蜗杆的分度圆直径：蜗杆上理论齿厚等于齿槽宽的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。,蜗杆分度圆柱上的导程角,为蜗杆的直径系数； Z为蜗杆的头数；,加工蜗轮的滚刀是和蜗杆尺寸参数完全相同的蜗杆滚刀。一个蜗杆对应一个蜗杆滚刀。为了限制加工蜗轮
4、时滚刀的数目并便于滚刀的标准化，因此对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1,3、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2,蜗杆头数：是指组成蜗杆螺纹线的数量Z1，通常取为：1，2，4, 6(若要得到大传动比，可取Z11，但此时传动效率低；Z1越大传动效率越高，但加工越困难。）蜗轮齿数 ，一般取Z2=2680 （Z2过少易根切，过多会使结构尺寸过大，蜗杆长度增加，导致蜗杆刚度降低，影响啮合精度。） 传动比：,蜗杆头数与蜗轮齿数的荐用值,4、齿面间相对滑动速度,式中：d1-蜗杆分 度圆直径，mm；n1-蜗杆的转速， r/min；蜗杆分度圆上的导程角。,7.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何计算,中心距计算
5、公式：齿顶高系数及顶隙系数：,7.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择,7.3.1 蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效形式主要是齿面胶合、点蚀、磨损和轮齿的折断，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。 7.3.2 设计准则闭式蜗杆传动中，蜗轮轮齿多因齿面胶合或点蚀而失效，因此通常按齿面接触疲劳强度进行设计。并进行热平衡计算。开式蜗杆传动中，多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应按齿根弯曲疲劳强度进行设计。,7.3.3 蜗杆和蜗轮材料的选择,对材料的要求：蜗杆和蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨性及跑和性能。 蜗杆材料：蜗杆一般用碳素钢或合金钢制成，要求齿面光洁并具有较
6、高的硬度。,蜗轮材料,蜗轮常用材料：铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁 铸造锡青铜（ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5) ：减摩性、耐磨性最好，抗胶和能力最强，但是抗弯曲强度较低，价格较高，多用于 m/s 的重要传动中。 铝铁青铜（ZCuAl10Fe3):有足够的强度，价格便宜，但是耐磨性和抗胶和能力差，用于 m/s 的传动中。 灰铸铁(HT150、HT200):用于 m/s 的低速或手动传动中。,7.4 普通圆柱蜗杆的强度计算,7.4.1 蜗杆传动的运动分析和受力分析式中：T1、T2分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，N.mm；，i 为传动比； d1、d2 分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径 齿形
7、角；,受力方向的判定,蜗轮蜗杆传动也分为左旋和右旋，且蜗轮与蜗杆的旋向相同。 确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的方法与外啮合圆柱齿轮传动相同，而轴向力Fa的方向则可根据相应的圆周力Ft的方向来判定，即Fa1与 Ft2方向相反， Ft1与 Fa2的方向相反。也可按照主动件左右手定则来判断。,7.4.2 蜗杆传动的齿面接触强度计算,蜗轮齿面接触疲劳强度计算的校核公式为：设计公式为：式中：T2作用在蜗轮上的转矩(N.mm)K载荷系数蜗轮材料的许用接触应力,常用蜗轮材料及其许用接触应力,通常按齿面接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力，即在选择许用应力的时，要适当考虑胶合和磨损失效因素的影响。同时，对
8、闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆强度和刚度进行计算。,7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,7.5.1 蜗杆传动的效率计算：式中： 啮合效率分别为轴承效率和搅油效率 一般取 =0.950.96,螺纹副的效率计算,蜗杆传动的总效率,在设计蜗杆传动时，可根据蜗杆头数Z1按下表初步估计蜗杆传动的总效率。,7.5.2 蜗杆传动的润滑,润滑的目的：提高传动效率、降低工作温度、减少磨损、避免胶合等。 蜗杆传动润滑油黏度和润滑方式：,运动粘度 ,7.5.3 蜗杆传动热平衡计算,热平衡：散发的热量产生的热量 在闭式传动中，热量是通过箱壳散逸，转化为热量的摩擦耗损功率：式中：p传动输入的功率(kW)传
9、动总效率,经箱体表面散发热量的相当功率：式中： k散热系数；A散热面积；t1，t2润滑油的工作温度和环境温度； 达到热平衡时：式中：t允许的润滑油工作温度,常用散热措施,如果超过温差允许值，可采取措施，以提高其散热能力 常用措施:1、合理设计箱体结 构，铸出或焊上散热 片，以增大散热面积；,2 在蜗杆轴上装置风扇,进行人工通风,以提高散热系数,3 在箱体油池内装设蛇形冷却水管,4 采用压力喷油循环润滑,总结,7.6.1 蜗杆的结构,铣削蜗杆和车制蜗杆,7.6.2 蜗轮的结构,蜗轮可制成整体式或装配式,1 ） 整体式(铸铁蜗轮和直径小于100的青铜蜗轮）,2） 组合式（直径较大时）,3 ）铰制孔螺栓联接式 （直径大于 600mm时）,4 ）浇铸式（大批量）,
