第十三章 蜗杆传动 §13—1 蜗杆传动的类型及特点 一、蜗杆传动的类型 1、按蜗杆形式分类 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆 锥蜗杆

2 按刀具加工位置分 渐开线蜗杆(ZI) 阿基米德蜗杆(ZA) 法向直廓蜗杆(ZN)

二、蜗杆传动的特点 1、传动比大 2、连续啮合，传动平稳 3、具有自锁性 4、效率较低 三、精度等级的选择 表13.1

§13—2 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构 一、失效形式，设计准则及常用材料 蜗轮 过度磨损 齿面胶合 闭式传动： §13—2 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构 一、失效形式，设计准则及常用材料 蜗轮 过度磨损 齿面胶合 闭式传动： 按齿面接触疲劳强度设计 校核齿根弯曲疲劳强度 热平衡计算 蜗杆刚度计算 常用材料 要求：1）足够的强度 2）良好的减摩、耐磨性 3）良好的抗胶合性 蜗杆： 40、45、40Cr 蜗轮： 铸造锡青铜， 铸造铝铁青铜

二、蜗杆、蜗轮的结构 1、蜗杆——一般与轴成一体 2、蜗轮 轮齿部分——青铜 轮毂部分——钢或铸铁 拼铸式 齿圈式 螺栓联接式 整体浇铸式

§13—3 普通圆柱蜗杆传动的主要参数 普通圆柱蜗杆传动的主要参数有模数m、压力角α、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2及蜗杆的直径d1等。 §13—3 普通圆柱蜗杆传动的主要参数 普通圆柱蜗杆传动的主要参数有模数m、压力角α、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2及蜗杆的直径d1等。 进行蜗杆传动的设计时，首先要正确地选择参数。 一、主要参数 1、模数和压力角 在中间平面上，蜗杆的轴向模数、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 在蜗杆传动中，为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀来加工与其配对的蜗轮。这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一种对应的蜗轮滚刀。对于同一模数，可以有很多不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多蜗轮滚刀。显然，这样很不经济。为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化，就对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径，而把比值 　q=d1/m　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 称为蜗杆的直径系数。d1与q已有标准值，常用的标准模数m和蜗杆分度圆直径d1及直径系数q见表<普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配>。如果采用非标准滚刀或飞刀切制蜗轮，d1与q值可不受标准的限制。

3、蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2 蜗杆头数z1可根据要求的传动比和效率来选定。单头蜗杆传动的传动比可以较大，但效率较低。如要提高效率，应增加蜗杆的头数。但蜗杆头数过多，又会给加工带来困难。所以，通常蜗杆头数取为l、2、4、6。　　 z2=u. z1 蜗轮齿数主要根据传动比来确定。应注意：为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使z2min≥17。但当z2<26时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性，而在z2≥30时，则可始终保持由两对以上的齿啮合，所以通常规定z2大于32。对于动力传动，z2一般不大于80。这是由于当蜗轮直径不变时，z2越大，模数就越小，将使轮齿的弯曲强度削弱；当模数不变时，蜗轮尺寸将要增大，使相啮合的蜗杆支承间距加长，这将降低蜗杆的弯曲刚度，容易产生挠曲而影响正常的啮合。

4.导程角γ 蜗杆的直径系数q和蜗杆头数z1选定之后，蜗秆分度圆柱上的导程角γ也就确定了。由图<导程角与导程的关系>可知 p d 1 g S z ( 导程 )= a x

4.传动比i和齿数比u 传动比 　 齿数比 当蜗杆为主动时　 5.蜗杆传动的标准中心距 a＝0.5(d1+d2)=0.5(q+z2)m 二、蜗杆传动变位的特点 为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力及传动效率，常采用变位蜗杆传动。变位方法与齿轮传动的变位方法相似，也是在切削时，利用刀具相对于蜗轮毛坯的径向位移来实现变位。但是在蜗杆传动中，由于蜗杆的齿廓形状和尺寸要与加工蜗轮的滚刀形状和尺寸相同，所以为了保持刀具尺寸不变，蜗杆尺寸是不能变动的，因而只能对蜗轮进行变位。

1）中心距改变 ，Z2不变， ，传动比i12不变 a′=a+x2m=(d1+d2+2x2m)/2

2）中心距不变， Z2改变 　因                                          故            则 　　　　　　　             §13—4 普通圆柱蜗杆传动的几何计算 表13.5

§13—5 蜗杆传动受力分析与效率计算 一、蜗杆传动的受力分析 1、力的大小 圆周力 轴向力 径向力

2.力的方向和蜗轮转向的判别 圆周力 Ft——主反从同 径向力 Fr——指向各自的轴线 轴向力 Fa1——蜗杆左右手螺旋定则 蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向 例1

二、蜗杆传动的效率 1、蜗杆传动的滑动速度 V1 ——蜗杆节点圆周速度 V2——蜗轮节点圆周速度 蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs 较大的VS引起： 1、易发生齿面磨损和胶合 2、降低传动效率

2、蜗杆传动的效率 ——由啮合摩擦损耗所决定的效率 —— 当量摩擦角 ——蜗杆或蜗轮搅油引起的效率 ——轴承的效率 蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取传动效率 Z1 1， 2， 4， 6 效率 0.7， 0.8， 0.9， 0.95

§13—6 蜗杆传动的强度计算 一、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 按主平面内斜齿轮与齿条啮合进行强度计算 校核公式 ZE——材料的弹性系数 ZP——接触系数 ____ 许用应力

定m , d1 设计公式

二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 主平面内相当于齿条与斜齿轮啮合

§13—7 蜗杆传动的刚度计算 计算模型： 简支梁 蜗杆最大挠度：

§13—8 蜗杆传动的润滑及热平衡计算 一、蜗杆传动热平衡计算 原因—— 效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降 §13—8 蜗杆传动的润滑及热平衡计算 一、蜗杆传动热平衡计算 原因—— 效率低，发热大，温升高，润滑油粘度下降 润滑油在齿面间被稀释，加剧磨损和胶合。 设蜗杆传动功率为P（ K W）,效率为 蜗杆传动单位时间的发热量为 自然冷却方式，单位时间散热量为 αw——箱体表面散热系数 A ——箱体散热面积 t 1——油的工作温度 t0——环境温度

达到热平衡时 可得到热平衡时的温度 如 t >80°时措施： 1 加散热片以增大散热面积 2 在传动箱内安装循环冷却管路

3 蜗杆轴端加风扇，强制风冷却 二、蜗杆传动的润滑 目的：1）提高效率； 2）降低温升，防止磨损和胶合 1、润滑油 2、润滑油粘度及给油方法 3、润滑油量 浸油深度