蜗杆
蜗杆介绍
各类圆柱蜗杆传动的参数和几何尺寸基本相同。为阿基米德圆柱蜗杆传动的主要参数。通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面，称为中间平面。在中间平面上，蜗杆的[1]齿廓为直线，蜗轮的齿廓为渐开线，蜗杆和蜗轮的啮合相当于齿条和渐开线齿轮的啮合。因此，蜗杆传动的参数和几何尺寸计算大致与齿轮传动相同，并且在设计和制造中皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。
蜗杆相当于螺旋，其螺旋线也分为左旋和右旋、单头和多头。通常蜗杆的头数Z1=1～4,头数越多效率越高；但头数太多,如Z1>4,分度误差会增大,且不易加工。蜗轮的齿数Z2=iZ1，i为蜗杆传动的传动比,i=n1/n2=Z2/Z1。对于一般传递动力的蜗杆传动,Z2=27～80。当Z2<27时，蜗轮齿易发生根切；而Z2太大时，可能导致蜗轮齿弯曲强度不够。以d1表示蜗杆分度圆直径，则蜗杆分度圆柱上的螺旋升角λ可按下式求出 在上式中引入q=Z1/tgλ，则可求得蜗杆的分度圆直径为d1=qm。式中q称为蜗杆特性系数。为了限制滚刀的数目，标准中规定了与每个模数搭配的q值。通常q=6～17。蜗轮分度圆直径d2=Z2m。
6失效形式
在蜗杆传动中，蜗轮轮齿的失效形式有点蚀、磨损、胶合和轮齿弯曲折断。但一般蜗杆传动效率较低，滑动速度较大，容易发热等，故胶合和磨损破坏更为常见。
蜗杆传动
为了避免胶合和减缓磨损，蜗杆传动的材料必须具备减摩、耐磨和抗胶合的性能。一般蜗杆用碳钢或合金钢制成，螺旋表面应经热处理（如淬火和渗碳），以便达到高的硬度(HRC45～63),然后经过磨削或珩磨以提高传动的承载能力。蜗轮多数用青铜制造，对低速不重要的传动，有时也用黄铜或铸铁。为了防止胶合和减缓磨损，应选择良好的润滑方式，选用含有抗胶合添加剂的润滑油。对于蜗杆传动的胶合和磨损，还没有成熟的计算方法。齿面接触应力是引起齿面胶合和磨损的重要因素，因此仍以齿面接触强度计算为蜗杆传动的基本计算。此外，有时还应验算轮齿的弯曲强度。一般蜗杆齿不易损坏，故通常不必进行齿的强度计算，但必要时应验算蜗杆轴的强度和刚度。对闭式传动还应进行热平衡计算。如果热平衡计算不能满足要求，则在箱体外侧加设散热片或采用强制冷却装置。
蜗杆
蜗轮的常用结构：骑缝螺钉4~8个，孔心向硬边偏移δ=2~3mm
θ c θ θ θ c
δ c
de2
de2
de2Biblioteka BB整体式
组合式 过盈配合
B
组合式 螺栓联接
B
组合式铸造
de2
蜗杆传动
蜗杆传动 概述
作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。 ∑＝90°
形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β1很 大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。
所得齿轮称为:蜗杆。 而啮合件称为:蜗轮。
蜗杆
ω1 1 ω2 2 蜗轮
点接触
线接触
改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触。
锥蜗杆
蜗杆旋向：左旋、右旋(常用) 判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。 精度等级： 对于一般动力传动，按如下等级制造：
v1<7.5 m/s ----7级精度； v1< 3 m/s ----8级精度； v1<1.5 m/s ----9级精度；
β1 γ1
d
蜗杆传动的特点
蜗轮啮合点处线速度方向确定： 蜗轮蜗杆旋向一致。 判定定则[右（左）旋用右（左）手]： 四指握住蜗杆，手指弯曲的方向代表 蜗杆旋转方向，拇指指向的相反方向为蜗 n 1 c 轮啮合点处的线速度方向。
蜗杆传动的类型
普通圆柱 蜗杆传动 类 型 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 阿基米德蜗杆(ZA) 圆弧圆柱 蜗杆传动
阿基米德螺线
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
γ 2α
单刀加工
蜗杆名词解释
蜗杆（Worm gear）是一种机械传动装置，由蜗轮和蜗杆组成。
蜗轮是一个带有螺旋齿的圆盘，而蜗杆是一个带有蜗旋的螺杆。
蜗轮的螺旋齿与蜗杆的蜗旋齿相互咬合，形成传动机构。
蜗杆传动具有一些特殊的特点和应用。
首先，蜗杆传动的传动比（即输入轴转动一周，输出轴转动的圈数）通常很高，可以达到很大的减速比。
这使得蜗杆传动在需要高减速比的应用中非常有用，如机床、输送带、提升装置等。
其次，蜗杆传动具有自锁性，即使在没有外部力的情况下，输出轴也不会主动转动回传动方向，这在某些需要防止倒转的场合非常重要。
蜗杆传动还有一些特殊的优点和限制。
例如，由于蜗杆的工作面积大，摩擦损失较大，传动效率通常较低。
此外，蜗杆传动在传动过程中也会产生较大的热量，需要考虑冷却和润滑等问题。
因此，在选择传动方式时，需要综合考虑传动比、自锁性、效率和冷却等因素。
总之，蜗杆是一种常见的机械传动装置，通过蜗轮和蜗杆的咬合来实现传递动力和减速的功能。
它在一些特殊的应用领域中具有重要的作用。
蜗杆计算公式
h2
h2=ha2+hf2=1/2(da2-df2)
蜗轮咽喉母圆半径
rg2
rg2=a-1/2(da2)
蜗轮齿宽
b2
由设计确定
蜗轮齿宽角
θ
θ=2arcsin(b2/d1)
蜗杆轴向齿厚
sa
sa=1/2(πm)
蜗杆法向齿厚
sn
sn=
蜗轮齿厚
st
按蜗杆节圆处轴向齿槽宽ea'确定
蜗杆节圆直径
d1'
d1'=d1+2x2m=m(q+2x2)
渐开线蜗杆基圆导程角
rb
cosrb=
蜗杆齿宽
b度圆直径
d2
d2=mz2=
蜗轮喉圆直径
da2
da2=d2+2ha2
蜗轮齿根圆直径
df2
df2=d2-2ha2
蜗轮齿顶高
ha2
ha2=1/2(da2-d2)=m(ha*+x2)
蜗轮齿根高
hf2
hf2=1/2(d2-df2)=m(ha*-x2+c*)
蜗杆节圆直径
d2'
d2'=d2
顶隙
c
c=c*m
按规定
渐开线蜗杆齿根圆直径
db1
db1=tgrb=mz1/tgrb
蜗杆齿顶高
ha1
ha1=ha*m=1/2(da1-d1)
按规定
蜗杆齿根高
hf1
hf1=(ha*+c*)m=1/2(da1-df1)
蜗杆齿高
h1
h1=hf1+ha1=1/2(da1+df1)
蜗杆导程角
r
蜗杆基础知识培训资料
蜗杆基础知识一、蜗杆的分类圆柱蜗杆阿基米德圆柱蜗杆(ZA)法向直廓圆柱蜗杆(ZN)渐开线圆柱蜗杆(ZI)锥面包络圆柱蜗杆(ZK)圆弧圆柱蜗杆(ZC)直廓环面蜗杆(球面蜗平面包络环面蜗杆一次包络二次包络蜗杆环面蜗杆一次包络渐开线包络环面蜗杆二次包络锥面包络环面蜗杆锥蜗杆二、蜗杆传动的特点1传动平稳，振动、冲击和噪声均很小。
2能以单级传动获得较大的传动比，结构紧凑。
3蜗杆螺牙与蜗轮齿面间啮合摩擦损耗较大，因此传动效率要比齿轮传动低，且容易导致发热和出现温升过高现象。
蜗轮也较容易磨损。
4失效形式：蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似，也有齿面点蚀、磨损、胶合，以及轮齿的弯曲折断。
其中尤以点蚀和磨损最易发生，胶合现象也常出现。
这是由于蜗杆传动啮合效率低，滑动速度较大，而当润滑不良时容易发热等原因引起，蜗轮轮齿的弯曲折断也偶有所见，这往往是由于齿面磨损过大齿厚减薄过多或是安装不良造成严重偏载所致。
5由于蜗杆传动啮合摩擦较大，且由于蜗轮滚刀的形状尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同，被加工出的蜗轮齿形难以和蜗杆齿精确共轭，必需依靠运转跑合才渐趋理想；因此蜗轮副的组合必需具有良好的减磨和跑合性能以及抗胶合性能。
所以蜗轮通常采用青铜或铸铁做齿圈，并尽可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相配。
也正因如此，蜗轮轮齿的强度和硬度远不如蜗杆，且蜗杆螺牙成螺旋状，强度较大，因此蜗轮轮齿是两者中的薄弱环节。
如果在设计中能合理地选择齿形和传动参数，采用良好的润滑方式和散热措施，选用抗磨和抗胶合地润滑油，选配适当的材料组合以及提高加工和安装精度，则上述地失效情况可以得到改善和避免。
三、普通圆柱蜗杆普通圆柱蜗杆的齿形多用成形线为直线的刀具加工而成。
由于刀具安装的方位不同，生成的螺旋面在不同截面中的齿廓曲线形状也不同。
按蜗杆齿廓曲线的形状，普通圆柱蜗杆可以分为以下几种：1.ZA――阿基米德圆柱蜗杆蜗杆齿面为阿基米德螺旋面，端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向齿廓为直线，法向齿廓为凸廓曲线。
蜗轮蜗杆的原理及应用
蜗轮蜗杆的原理及应用蜗轮蜗杆是一种传动装置，其主要原理是利用蜗杆和蜗轮的齿轮副传动，是一种具有较大传动比的传动装置。
下面将从原理和应用两个方面进行详细阐述。
一、原理：1. 蜗杆的原理：蜗杆是一种带有斜拦齿的圆柱形螺旋齿轮。
其工作原理是通过蜗杆的旋转运动，使蜗杆周围的蜗轮做回转运动。
由于蜗杆的齿数较小，与蜗轮的齿数成比例，因此蜗轮的转速较蜗杆的转速明显降低，实现了较大的传动比。
蜗杆的斜拦齿使其具有自锁功能，可以防止传动系统的逆转。
2. 蜗轮的原理：蜗轮是一种带有蜗杆齿的轮形零件，与蜗杆配合使用。
蜗轮的齿数一般较大，与蜗杆的齿数成比例。
当蜗杆旋转时，由于蜗杆齿与蜗轮齿的啮合，使蜗轮做回转运动。
由于蜗轮的大齿数，因此蜗轮的转速很低。
同时，蜗轮与蜗杆的配合精度要求较高，以确保传动的可靠性和稳定性。
3. 蜗轮蜗杆的原理：蜗轮和蜗杆之间的齿轮传动原理使得蜗杆的转速大大降低，同时转矩升高。
蜗杆的斜拦齿具有自锁功能，可以防止传动系统的逆转。
由于蜗杆蜗轮的传动比一般较大（通常为1:40-1:300），因此蜗轮蜗杆传动被广泛应用于需要大传动比的场合。
二、应用：1. 工业领域：蜗轮蜗杆传动广泛应用于工业生产中的各种机械设备，如输送机、搅拌机、搅拌桨、起重机、冷冻机等。
这些设备一般需要大传动比，并且需要稳定的传动和较大的传动力矩。
2. 机械工程领域：在机械工程领域，蜗轮蜗杆传动也有着广泛的应用。
例如，在车辆的转向机构中，蜗轮蜗杆传动可以实现方向盘到车轮的传动；在船舶的舵机机构中，也可以利用蜗轮蜗杆传动实现舵的转动。
3. 精密仪器领域：蜗轮蜗杆传动由于其精度要求较高，常用于精密仪器中的传动装置。
例如，精密测量仪器、光学仪器、数控设备等，都可以采用蜗轮蜗杆传动实现精密传动和准确控制。
4. 机床工具领域：在机床工具领域，蜗轮蜗杆传动也得到了广泛应用。
例如，车床、铣床、钻床等机床中的进给机构，往往采用蜗轮蜗杆传动实现工件和刀具的精确进给。
机械设计基础：蜗杆机构
二、蜗杆蜗轮传动的方向判断
蜗轮的转向不仅与蜗杆的转向有关，而且与其螺旋线方向有关 蜗杆同螺旋相似，分为左旋和右旋。为了在车床上加工的方便， 尽可能使用右旋蜗杆。 顺时针旋转时旋入的螺纹，称为右旋螺纹； 逆时针旋转时旋入的螺纹，称为左旋螺纹。
右旋蜗杆
右手法则：四指弯曲方向同螺纹 转动方向一致，拇指 指向螺杆相对螺母的 运动方向。
机械设计基础
蜗杆机构
一、蜗轮蜗杆的形成
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间两交错轴间的运动 和动力，通常蜗杆为主动。两轴线的交错角Σ可为任意值，一 般采用Σ=90°
圆弧圆柱蜗杆机构
ห้องสมุดไป่ตู้
蜗杆：
齿数z1特别少（一般 z1=1~4），它的齿可以 绕圆柱一周以上，变成 一个螺旋。
传动比：
i z2 z1
蜗轮回转方向
右旋蜗杆：
右手法则：书P75
左手法则：以左手握住蜗杆， 四指指向蜗杆的转向， 则拇指的指向为啮合 点处蜗轮的线速度方 向。
左旋蜗杆：
左手法则：书P75
右手法则：以右手握住蜗杆， 四指指向蜗杆的转向， 则拇指的指向为啮合 点处蜗轮的线速度方 向。
例题：P86 习题5-1
左旋蜗杆
左手法则：四指弯曲方向同螺纹 转动方向一致，拇指 指向螺杆相对螺母的 运动方向。
两类问题：
1. 已知蜗杆、蜗轮的轮齿旋向和二者之一的转向，确定另一个 的转向；
2. 已知蜗轮、蜗杆的转向，确定二者轮齿的转向。
蜗杆蜗轮机构转向的箭头标注
右旋蜗杆
蜗杆回转方向
蜗杆上一点 线速度方向
机构运 动简图
机械课件第12章蜗轮蜗杆
蜗轮蜗杆的设计流程
确定传动比
根据实际需求确定蜗轮蜗杆的传动比 ，以满足工作要求。
设计蜗轮蜗杆的结构
根据实际应用需求，设计蜗轮蜗杆的 结构，包括蜗杆的长度、直径、螺旋
线方向等。
选择设计参数
根据工作条件和强度要求，选择合适 的模数、压力角、蜗杆直径等设计参 数。
蜗轮蜗杆传动由两个交错轴线、相互咬合的蜗轮 02 和蜗杆组成，通过蜗轮的旋转带动蜗杆的旋转。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平 03 稳、自锁等特点，广泛应用于各种机械传动系统
中。
蜗轮蜗杆的传动比计算
01 蜗轮蜗杆的传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿 数，即i=z2/z1。
02 传动比的大小取决于蜗轮和蜗杆的齿数比，可以 根据实际需求选择合适的齿数比来满足不同的传 动要求。
02 传动比的计算是蜗轮蜗杆设计中的重要参数，对 于确定传动系统的性能和尺寸至关重要。
蜗轮蜗杆的效率分析
1
蜗轮蜗杆的效率受到多种因素的影响，包括润滑 条件、齿面摩擦、齿面磨损、制造精度等。
2
在理想情况下，蜗轮蜗杆的传动效率可以达到 90%以上，但在实际应用中，由于各种因素的影 响，效率可能会降低。
校核强度和稳定性
根据设计参数和实际工况，对蜗轮蜗 杆进行强度和稳定性的校核，确保其 能够满足工作要求。
蜗轮蜗杆的制造工艺
01
02
03
铸造工艺
通过铸造方法制造蜗轮蜗 杆的毛坯，常用的铸造工 艺有砂型铸造、金属型铸 造等。
切削加工
对铸造毛坯进行切削加工 ，以获得精确的外形和尺 寸，包括车削、铣削、磨 削等加工方式。
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1.起吊重物用的手动蜗杆传动应该自锁，宜采用的蜗杆。
A、单头、小导程角
B、单头、大导程角
C、多头、小导程角
D、多头、大导程角
1.在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越____________，自锁性越
____________。
2.在蜗杆传动中，当其它条件相同时，若要提高传动效率，则蜗杆头数应
（）
A．增加B．减小
C．保持不变D．或者增加，或者减小
3. 阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的____________模数，应符合标准值。
A、法面
B、端面
C、中间平面 D斜面
），要求作用4. 图示为两级蜗杆减速器，蜗轮4为右旋，逆时针方向转动（n
4
在轴Ⅱ上的蜗杆3与蜗轮2的轴向力方向相反。
试求：（８分）
（1）蜗杆1的螺旋线方向与转向；
（2）画出蜗杆3所受三个分力的方向。
5. 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力F t1的方向总是
A、与蜗杆的转向相反
B、与蜗杆的转向相同
6. 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力F t1的方向总是与( )，而径向力F rl的方向总是( )。
8. 自锁减速蜗杆传动的啮合效率①。
在动力传动蜗杆传动中，必须使螺纹升角λ②当量摩擦角vρ。
A、①η>0.5 ②大于或等于
B、①η=0.5 ②等于
C、①η<0.5 ②大于
9. 闭式蜗杆传动进行热平衡计算时，应限制润滑油的工作温度一般不超过。
A、20～30℃
B、40～50℃
C、60～70℃
D、80～90℃
10. 蜗杆机构主要由（）和（）组成，通常情况下（）是主动件。
11. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越（），自锁性越（）。
12. 在蜗杆传动中，当其它条件相同时，若要提高传动效率，则蜗杆头数应（）。
A．增加B．减小
C．保持不变D．或者增加，或者减小
13. 阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当于直齿条与齿轮的啮合。
14. 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数1z，则传动效率（）。
A. 提高
B. 降低
C. 不变
D. 提高，也可能降低
15. 为减少蜗轮滚刀数量,有利于刀具标准化,规定（）为标准值。
A 蜗轮齿数
B 蜗轮分度圆直径
C 蜗杆头数 D蜗杆分度圆直径
16. 蜗杆传动通常用于减速装置。
（）
=25 000N·mm，模数m=4 mm，17. 下图所示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动，转矩T
1
压力角α=20°，头数1z=2，直径系数q=10，蜗轮齿数2z=54，传动的啮合效率η。
试确定：
=
.0
75
（1）蜗轮的转向；
（2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的大小及方向。
（12分）
18. 已知某蜗杆传动：m=8mm ，q=10，Z 1=2，Z 2=40，其传动比i 12= 、中心距a= 。
19. 蜗杆传动中，强度计算主要是针对（ ）进行的。
A 蜗杆
B 蜗轮
C 蜗轮和蜗杆
D 蜗轮和蜗杆中材料强度高的
20. 蜗杆取以下头数时，传动效率最高的为（ ）。
A Z 1=1
B Z 1=2
C Z 1=3
D Z 1=4
21.蜗杆传动时，失效一般出现在蜗杆上。
（ ）
22. 和齿轮传动相比，蜗杆传动的传动比大。
（ ）
23. 蜗杆传动的主要优点和缺点？（8分）
24. 如图示的蜗轮蜗杆传动，已知主动蜗杆螺旋线方向为右旋，转向如图所示。
试确定：（10分） (1) 蜗轮的转向
（2）在图上标出蜗轮、蜗杆的圆周力F t1、F t2、轴向力F a1、F a2、和径向力F r1、F r2的方向。
25. 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力F t1的方向总是与( )的转向相反，
而径向力F rl 的方向总是指向( )。
26. 自锁减速蜗杆传动的啮合效率。
在动力传动蜗杆传动
中，必须使螺纹升角λ当量摩擦角vρ。
A、①η>0.5 ②大于或等于
B、①η=0.5 ②等于
C、①η<0.5 ②大于
27. 闭式蜗杆传动进行热平衡计算时，应限制润滑油的工作温度
一般不超过。
A、20～30℃
B、40～50℃
C、60～70℃
D、80～90℃
28. 蜗杆传动的效率包括三部分，其中起主要作用的是（轮齿啮合）的摩擦损耗效率。
29. 蜗杆传动的失效形式主要是蜗轮轮齿折断。
（×）
30. 1题
1）蜗轩转动方向如图所示蜗杆为右旋
2）Ft2与蜗轮分度圆相切，指向左端 Ft1与蜗杆分度圆相切，指向右端 Fa1与蜗杆轴线平行，指向右 Fa2与蜗轮轴线平行，指向左。