《机械设计基础》课程教学资源（教案讲义）第16次课 蜗杆传动（二）

欠课蜗杆传动（二）A1.蜗杆传动的受力分析2.蜗轮强度的计算方法3.蜗杆传动的热平衡计算方法4.蜗杆传动的润滑及热平衡计算。教学要求1.掌握蜗杆蜗轮的受力分析，会判断蜗轮传动的转向；2.掌握斜齿轮的当量齿数及蜗杆传动的热平衡计算方法3.会选择蜗杆传动的润滑方式。教学的重点与难点重点：蜗杆传动的受力分析。难点：蜗杆传动的强度计算。教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），对蜗杆传动的受力进行分析，通过例题的讲解，加深对知识的掌握。教学过程组织：复习旧课：蜗杆传动的参数，蜗杆传动几何尺寸的计算，失效形式和设计准则。引入新课：前面讲过蜗杆传动和斜齿轮很类似，但是又不完全一样，我们下面来看一下它的受力情况。蜗杆传动的受力分析：蜗杆主动，法向力Fn作用在垂直于蜗杆轮齿齿向的法平面内，法平面与轴面的夹角为g，与水平面夹角为q,，法向力Fn可分解为三个相互垂直的分力Ft、Fr和轴向力Fa

第十六次课 蜗杆传动（二） 教学内容 1. 蜗杆传动的受力分析 2. 蜗轮强度的计算方法 3. 蜗杆传动的热平衡计算方法； 4. 蜗杆传动的润滑及热平衡计算。 教学要求 1.掌握蜗杆蜗轮的受力分析，会判断蜗轮传动的转向； 2.掌握斜齿轮的当量齿数及蜗杆传动的热平衡计算方法； 3.会选择蜗杆传动的润滑方式。 教学的重点与难点 重点：蜗杆传动的受力分析。 难点：蜗杆传动的强度计算。 教学方法与手段 采用多媒体教学（加动画演示），对蜗杆传动的受力进行分析，通过例题的讲解，加深对知识的掌 握。 教学过程组织： 复习旧课： 蜗杆传动的参数，蜗杆传动几何尺寸的计算，失效形式和设计准则。 引入新课： 前面讲过蜗杆传动和斜齿轮很类似，但是又不完全一样，我们下面来看一下它的受力情况。 蜗杆传动的受力分析： ，与水平面夹角为 ，法向力Fn可分解为三个相互垂直的分力Ft、,Fr和轴向力Fa。 蜗杆主动，法向力Fn作用在垂直于蜗杆轮齿齿向的法平面内，法平面与轴面的夹角为

蜗杆传动的受力分析d2nFa2aFFr2FrllFalF1、力的大小F---F."——传动效率+d,F.---F.F,--F,FatgaT,=T-in+d,2、力的方向和蜗轮转向的判别Ft-—"主反从同"，Fr-一指向轴线Fa1-一蜗杆左（右）手螺旋定则，根据蜗杆齿向伸左手或右手，握住蜗杆轴线，四指代表蜗杆转向，大拇指所指代表D蜗杆所受轴向力Fa1的方向，Ft2的方向与Fa1相反，Ft2的方向即为蜗轮的转向。蜗轮的转动方向判断流程：蜗杆的转向和旋向→(左右手定则)→Fa1→Ft2→(主反从同)→蜗轮的转向例1:WT蜗杆传动受力方向判断蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受的径向力、周向力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。7L一例2：试确定下面轮系中，蜗轮的转向。画出蜗杆传动中在接触点A点所受的各力的方向

1、力的大小 2、力的方向和蜗轮转向的判别 Ft——"主反从同"， Fr——指向轴线 Fa1——蜗杆左（右）手螺旋定则，根据蜗杆齿向伸左手或右手，握住蜗杆轴线，四指代表蜗杆转 向，大拇指所指代表D蜗杆所受轴向力Fa1的方向，Ft2的方向与Fa1相反，Ft2的方向即为蜗轮的转 向。 蜗轮的转动方向判断流程： 蜗杆的转向和旋向 →(左右手定则) →Fa1 →Ft2 →(主反从同)→蜗轮的转向 例1： 例2：试确定下面轮系中，蜗轮的转向。画出蜗杆传动中在接触点A点所受的各力的方向

例3：如图为齿轮一蜗杆传动装置，试判定：（1）重物是上升还是下降？（2）欲使Ⅱ轴上的轴向力最小，在图上画出两斜齿轮螺旋线的方向。（3）画出I轴上蜗杆与斜齿轮轴向力方向和圆周力方向。电机FXFt2a2工8F2.3重物蜗杆传动的设计计算：对于闭式蜗杆传动，仅按齿面接触疲劳强度进行设计，无需校核蜗轮轮齿弯曲疲劳强度。1、蜗轮齿面接触疲劳强度：蜗轮强度计算与斜齿轮相似，以蜗杆蜗轮在节点处啮合的相应参数代入斜齿轮公式，便可得到蜗轮强度计算公式：

例3：如图为齿轮一蜗杆传动装置，试判定： （1）重物是上升还是下降？（2）欲使Ⅱ轴上的轴向力最小，在图上画出两斜齿轮螺旋线的方向。 （3）画出Ⅱ轴上蜗杆与斜齿轮轴向力方向和圆周力方向。 蜗杆传动的设计计算： 对于闭式蜗杆传动，仅按齿面接触疲劳强度进行设计，无需校核蜗轮轮齿弯曲疲劳强度。 1、蜗轮齿面接触疲劳强度： 蜗轮强度计算与斜齿轮相似，以蜗杆蜗轮在节点处啮合的 相应参数代入斜齿轮公式，便可得到蜗轮 强度计算公式：

[K≤[0], Mpa校核公式：0,-2.%a设计公式：mrd,≥9K,T()mm=定m.g,z.[o]n2、蜗杆传动的效率一一功率损耗分三个部分n=--m——由啮合摩擦损耗所决定的效率nm=tg/tg(/+)一一蜗杆分度圆柱上的导程角；,一一当量摩擦角；，=arctgf，J，一一当量摩擦系数，，一一查表+n一一轴承的效率+n一一蜗杆或蜗轮搅油引起的效率—般m7=0.95~0.96Z11, 2, 4, 6h0.7，0.8，0.9，0.95普通蜗杆增大导程角可提高效率，故动力传动中常采用多头蜗杆。但导程角过大会引起加工困难，而且Y>27°时，效率提高也很少。蜗杆传动的润滑：目的：1）提高h；2）降低温升，防止磨损和胶合由于摩擦损耗大，油温升比较高，润滑油的精度h1易胶合，所以，应采用较高粘度的润滑油一般低速重载一用粘度高的润滑油；一般高速轻载一用粘度低的润滑油蜗杆传动的热平衡计算：：蜗杆传动效率较低，摩擦发热较大，温升较高，过高的温度使润滑油稀释，粘度下降，啮合时从齿面间被稀释，会加剧磨损和胶合。要进行热平衡计算：：.蜗杆传动单位时间的发热量为H1H1=1000P（1-h) W若以自然冷却方式，单位时间散热量为H2H2=KdS(t-t0) W

2、蜗杆传动的效率——功率损耗分三个部分 Z1 1， 2， 4， 6 0.7， 0.8， 0.9， 0.95 普通蜗杆 增大导程角γ 可提高效率，故动力传动中常采用多头蜗杆。但导程角过大会引起加工困难，而且 γ>27°时，效率提高也很少。 蜗杆传动的润滑： ；2）降低温升，防止磨损和胶合 ↓易胶合，所以，应采用较高粘度的润滑油。 一般低速重载→用粘度高的润滑油；一般高速轻载→用粘度低的润滑油 蜗杆传动的热平衡计算： ∵蜗杆传动效率较低，摩擦发热较大，温升较高，过高的温度使润滑油稀释，粘度下降，啮合时从齿 面间被稀释，会加剧磨损和胶合。 ∴要进行热平衡计算： ∴蜗杆传动单位时间的发热量为H1 ） W 若以自然冷却方式，单位时间散热量为H2 H2=KdS(t-t0) W 目的：1）提高 由于摩擦损耗大，∴油温升比较高，润滑油的精度 H1=1000P（1-

Kd——箱体表面散热系数S—箱体散热面积t一一油的工作温度，一般应限制在60~70℃，最高不超过80℃，tmax≤80℃to--环境温度，一般取t0=20℃达到热平衡时：1000P(1-h) =K d S(t-tO):热平衡时的温度： t-t +100PQ-(C)≤[1-80CK,S如t>80°时措施：1、加散热片以增大散热面积一合理设计箱体结构，铸出或焊接上散热片。2、蜗杆轴端加风扇，用强制风冷却；3、在传动箱内安装循环冷却管路小结：1、蜗杆传动的受力分析。2、蜗杆传动的强度计算。3、热平衡的计算与措施。作业：1、如图所示为双级蜗杆传动。已知蜗杆1、3均为右旋，轴为输入轴，其回转方向如图所示，试在图上画出：(1)各蜗杆和蜗轮的螺旋线方向；(2)轴和轴的回转方向；(3)蜗轮2和蜗杆3所受的各力方向。III2、教材P165：7-4j都

K d——箱体表面散热系数， S——箱体散热面积 t——油的工作温度，一般应限制在60~70℃，最高不超过80℃，t max≤80℃ t0——环境温度，一般取t0=20℃ 达到热平衡时： ）=K d S(t-t0) 如t>80°时措施： 1、 加散热片以增大散热面积； ——合理设计箱体结构，铸出或焊接上散热片。 2、 蜗杆轴端加风扇，用强制风冷却； 3、 在传动箱内安装循环冷却管路。 小结： 1、蜗杆传动的受力分析。 2、蜗杆传动的强度计算。 3、热平衡的计算与措施。 作业： 1、如图所示为双级蜗杆传动。已知蜗杆1、3均为右旋，轴I为输入轴，其回转方向如图所示，试在 图上画出： (1)各蜗杆和蜗轮的螺旋线方向；(2)轴II和轴III的回转方向；(3)蜗轮2和蜗杆3所受的各力方向。 2、教材P165：7-4 1000P（1-