1、蜗杆蜗轮的形成原理,蜗杆传动实际上是螺旋齿轮传动的特例。在螺旋齿轮传动中，如传动比很大，小轮直径做得较小，轴向长度较长，而螺旋角度大，则轮齿将在圆柱面上绕成完整的螺旋齿，称为蜗杆，大齿轮称为蜗轮。,第一节 蜗杆传动的特点和类型,一、特点 能够实现空间交错轴之间的传动，通常交错角为90； 单级传动比大（一般为1080），结构紧凑； 传动平稳，噪音小； 可以实现自锁（当v 时）； 传动效率低，通常为7080； 成本较高。蜗杆传动广泛用于各种机器和仪器中,1 、按蜗杆形状分 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。,圆柱蜗杆传动,二、蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,
2、环面蜗杆传动,普通蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动,2、根据齿面形状不同分为,3、按螺旋线的形状分,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。,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。,车削加工，不能磨削，精度低。 蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同,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，
3、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。,4、按蜗杆线数分,根据蜗杆的头数不同： 单头蜗杆； 双头蜗杆； 多头蜗杆等。另外还有右旋、左旋蜗杆。,第二节 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸,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。,在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合。,中间平面,一、普通圆柱阿基米德蜗杆传动的主要参数,1 、蜗杆传动的模数 m 和齿形角。
4、,蜗杆传动正确啮合条件,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。,为蜗杆的直径系数； Z1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。,普通蜗杆传动的m与d1搭配值,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 Z2= i Z1，一般取Z
5、2=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 vs,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。,二、普通圆柱蜗杆传动的几何计算,中心距计算公式：齿顶高系数及顶隙系数：,蜗杆传动的几何尺寸计算,第三节 蜗杆传动的失效形式、材料和结构,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、磨损和轮齿折断，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。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
6、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。,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、耐磨性及跑合性能。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，抗胶合能力最强，但是抗弯曲强度较低，价格较高，多用于vs12 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
7、和抗胶和能力差，用于vs10 m/s 的传动中。 灰铸铁(HT150、HT200):用于vs2 m/s 的低速或手动传动中。,第四节 圆柱蜗杆传动的受力分析,式中：T1、T2分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，N.mm； T2=iT1，N.mm ，i 为传动比； d1、d2 分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径 齿形角；,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。,蜗轮齿面接
8、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H蜗轮材料的许用接触应力,第五节 普通圆柱蜗杆的强度计算,常用蜗轮材料及其许用接触应力,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,第六节 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,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 ,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)传动总效率,3、蜗杆传动热平衡计算
9、,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,第七节 蜗轮、蜗杆的结构设计,1、蜗杆的结构设计,铣削蜗杆和车制蜗杆,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）,习题 12-2 12-4END,
