《机械设计》课程教学资源（PPT课件）第09章 蜗杆传动

第九章蜗杆传动S9-1概述s9-2蜗杆传动的主要参数与几何尺寸89-3蜗杆传动的失效形式、材料和结构s9-4蜗杆传动的受力分析、效率和润滑S9-5蜗杆传动的承载能力计算s9-6圆弧圆柱蜗杆传动简介

第九章 蜗杆传动 §9-1 概 述 §9-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 §9-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 §9-5 蜗杆传动的承载能力计算 §9-6 圆弧圆柱蜗杆传动简介 §9-4 蜗杆传动的受力分析、效率和润滑

概述S9-1蜗杆传动用于传递两交错轴之间的运动和动力。交错角一般为90°蜗杆传动的特点：1)传动比大，一般i=10~80，最大可达1000：2)重合度大，传动平稳，噪声低；3）结构紧凑，可实现反行程自锁；4）齿面的相对滑动速度大，效率低；主要用于中小功率，间断工作的场合。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。（蜗杆传动）二、蜗杆传动的类型b)aC

§9 -1概述 蜗杆传动用于传递两交错轴之间的运动和动力。交错角一般为90° 。 §9-1 概 述 1）传动比大，一般i =10~80，最大可达1000； 2）重合度大，传动平稳，噪声低； 4）齿面的相对滑动速度大，效率低； 主要用于中小功率，间断工作的场合。 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。 （蜗杆传动） 一、蜗杆传动的特点： 3）结构紧凑，可实现反行程自锁； 二、蜗杆传动的类型

蜗杆传动概述阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）(图9-2a)(ZI蜗杆)渐开线蜗杆(图9—2b)普通圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)(图9-2c)(图9—1a)圆弧圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳：(图9-1b)齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；重合度大；承载能力和效率较高。锥蜗杆传动（图9—1c）■本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。三、蜗杆传动的精度等级分为12个精度等级，常用5～9级，精度等级的选择参见表9一1

其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆的齿廓形状不同。 蜗杆传动的类型 蜗杆的外形是圆弧回转面，同时啮合的齿数多，传动平稳； 齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高； 重合度大；承载能力和效率较高。 阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）（图9－2a） 渐开线蜗杆 （ZI蜗杆）（图9－2b） 法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）（图9－2c） 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 （图9－1a） （图9－1b） （图9－1c） 本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。 三、蜗杆传动的精度等级 分为12个精度等级，常用5～9级，精度等级的选择参见表9－1。 蜗杆传动概述

普通圆柱蜗杆传动的三种类型N-N1-1凸麻盘直廊阿基米德螺旋线渐开线凸廓凸廓直廓b)1-1凸廊I型长幅渐开线N-N'N-N直廊凸廓c)

普通圆柱蜗杆传动的三种类型 蜗杆传动的类型2

S 9-2蜗杆传动的主要参数与几何尺寸是蜗杆的轴面主平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面是蜗轮的端面蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在主平面内确定。ZA蜗杆传动在主平面内，相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。一、蜗杆传动的主要参数1.模数m和齿形角α主平面在主平面内，蜗杆和蜗轮的模数相等且为标准值。即（见表9－2）mx1=mz2 = m阿基米德蜗杆的轴面齿形角αx1=20°法向直廓蜗杆的法向齿形角α1=20°2.蜗杆分度圆直径d和直径系数q蜗杆分度圆直径d，为标准值，见表9一2。d,与模数m的比值称为蜗杆直径系数q。即：q=dj/mdi=qm是导出值

§9-2蜗杆传动的参数与 尺寸1 §9-2 蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 1. 模数 m 和齿形角a 在主平面内，蜗杆和蜗轮的模数相等且为标准值。 2. 蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q 蜗杆分度圆直径d1 为标准值，见表9－2。 主平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 是蜗杆的轴面 是蜗轮的端面 ZA蜗杆传动在主平面内，相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。 蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在主平面内确定。 即 mx1= mt2 = m d1与模数 m 的比值称为蜗杆直径系数q。 即：q = d1／m 阿基米德蜗杆的轴面齿形角αx1＝20° 法向直廓蜗杆的法向齿形角αn1＝20° d1= q m 是导出值 一、蜗杆传动的主要参数 主平面 （见表 β 9－2）

主要参数与儿何尺寸3. 蜗杆分度圆柱导程角元mZ,元mzmZ1z1元mtan y =d元dqmxl= mt2元d（分度圆周长）αx=α2正确啮合条件：~1=β2(蜗轮、蜗杆旋向相同）4.蜗杆的头数z1、！蜗轮齿数z2（蜗杆头数与传动效率关系）zi→→效率 n，但加工困难。（Z与Z的荐用值表）zi→传动比，但传动效率n可根据传动比选取，见表9一3。常取，z=1，2，4，6。22=iz1。如z2太小，将使传动平稳性变差。如z2太大，蜗轮直径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。一般Z2=32~80

（Z1与Z2的荐用值表） (蜗杆头数与传动效率关系) 蜗杆传动的参数与尺寸 2 4. 蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2 3. 蜗杆分度圆柱导程角g q z d z m d z m 1 1 1 1 1 π π tan g = = = z1↑→g↑→效率 η↑，但加工困难。 正确啮合条件： d1 (分度圆周长) g  m z1 m mx1= mt2 γ1＝β2 （蜗轮、蜗杆旋向相同） αx1= αt2 z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。 常取，z1＝1，2，4，6。 可根据传动比选取，见表9－3。 z2= i z1。 如 z2 太小，将使传动平稳性变差。如 z2 太大，蜗轮直径 将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。 一般 z2＝32～80 主要参数与几何尺寸 d1 γ

主要参数与儿何尺寸d(d=qmz,m)i=n=25.传动比id(d,=z2m )nzz1(d, +d,)=(q+z2)m6.中心距■中心距的常用值见P199。二、蜗杆传动的变位(图9-3)■变位：即加工蜗轮时，改变刀具的位置。而蜗杆相当于刀具。故，只是蜗轮变位，而蜗杆不变位。即蜗轮尺寸变化，蜗杆尺寸不变，但是，变位以后，蜗杆的节圆改变，而蜗轮的节圆永远与分度圆重合。md2d2mdNdtuxxb)c)a)

蜗杆传动的参数与尺寸3 5. 传动比i 1 2 2 1 z z n n i = = 6. 中心距 a d d (q z )m 2 1 ( ) 2 1 = 1 + 2 = + 2 1 2 d d  中心距的常用值见P199。 二、蜗杆传动的变位 变位：即加工蜗轮时，改变刀具的位置。而蜗杆相当于刀具。 故，只是蜗轮变位，而蜗杆不变位。即蜗轮尺寸变化，蜗杆尺寸不变。 但是，变位以后，蜗杆的节圆改变，而蜗轮的节圆永远与分度圆重合。 主要参数与几何尺寸 ( d1= q m ≠ z1m) ( d2= z2 m ) (图9－3)

主要参数与儿何尺寸变位的自的：调整中心距和传动比调整中心距所需变位系数：mm常取-0.5<x<0.5三、蜗杆传动的几何尺寸见表9-4和图9-4

变位的目的：调整中心距和传动比 调整中心距所需变位系数： m a a q z m a x  − − + =  = ( ) 2 1 2 常取 －0.5≤x≤0.5 三、蜗杆传动的几何尺寸 见表9－4和图9－4。 主要参数与几何尺寸 蜗杆传动的参数与尺寸4

S9-3材料和结构蜗杆传动的失效形式、失效形式和设计准则1.主要失效形式：蜗轮齿面的点蚀、胶合、过度磨损和疲劳断齿等。2.设计准则按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的齿闭式传动：根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。开式传动：通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。蜗杆传动的常用材料蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢，见表9一5。适用于齿面滑动速度D。较高的传动。锡青铜：抗胶合能力强，抗点蚀能力差蜗轮常用材料有：Us≤8 m/s 的场合。（抗胶合能力差）铝青铜：(见表9一6）U,≤2 m/s的场合。灰铸铁：

适用于齿面滑动速度 较高的传动。 §§9-3 失效形式、材料和结构 9-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 一、失效形式和设计准则 1. 主要失效形式：蜗轮齿面的点蚀、胶合、过度磨损和疲劳断齿等。 二、蜗杆传动的常用材料 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢，见表9－5。 按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的齿 根弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。 2. 设计准则 闭式传动： 开式传动：通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。 锡青铜： 铝青铜： 灰铸铁： （见表9－6） 蜗轮常用材料有： s υ s υ ≤ 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差） s υ ≤ 2 m/s 的场合。 （抗胶合能力强，抗点蚀能力差）

蜗杆传动的失效形式、材料和结构三、蜗杆和蜗轮的结构1.蜗杆的结构由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆轴），图9一5。无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但刚度较前一种差。当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作2.蜗轮的结构整体式：用于铸铁蜗轮和小尺寸的青铜蜗轮组合式：用于天尺寸的青铜蜗轮

失效形式、材料和结构2 三、蜗杆和蜗轮的结构 由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆轴），图9－5。 无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。 有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但刚度较前一种差。 当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 2. 蜗轮的结构 1. 蜗杆的结构 整体式： 组合式： 用于铸铁蜗轮和小尺寸的青铜蜗轮。 用于大尺寸的青铜蜗轮