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.

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1 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 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)

3 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

4 §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

5 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

6 §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 　　　　　　　　　　　　　　　　　                                

7 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。

8 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。

9 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

10 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。

11 1）中心距改变 ，Z2不变， ，传动比i12不变 a′=a+x2m=(d1+d2+2x2m)/2

12 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 §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

14 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

15 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

16 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 Z ， 2， 4， 6 效率 ， 0.8， 0.9， 0.95

17 §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

18 定m , d1 设计公式

19 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

20 §13—7 蜗杆传动的刚度计算 计算模型： 简支梁 蜗杆最大挠度：

21 §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

22 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

23 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

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