第十章 蜗杆传动设计 机械设计 Sky出品(华理的学弟学妹们,膜拜你们伟大的学姐吧!~)
机械设计基础课件10-04蜗杆传动的设计计算
10.4 蜗杆传动的设计计算
蜗杆传动
蜗杆传动的强度计算（蜗轮齿面接触疲劳强度计算）：蜗轮齿面接触疲劳强度的计算主要是为 了防止齿面产生点蚀。钢蜗杆与青铜或灰铸铁蜗轮配对时，齿面接触疲劳强度公式如下：
校核公式
H 500
KT
m2d1
KT2 G
500
z2 H2
10.4 蜗杆传动的设计计算
蜗杆传动
受力分析： 齿面间相互作用的法问力Fn 可分解为三个相互垂直的分力：切向力Ft 、径向力Fr 和轴向力Fa。
观察结构
10.4 蜗杆传动的设计计算
蜗杆传动
蜗杆蜗轮的转动方向判断：根据蜗杆的转动方向和螺旋线旋向，应用左、右手定则判断。当蜗 杆的螺旋线为右旋时，则使用右手定则判断，四个手指沿着蜗杆顺时针转动方向握起来，让拇 指与蜗杆轴线一致，其反方向即是蜗轮在节点处的速度方向，此速度是蜗轮转动在节点产生的 圆周速度，因此，蜗轮逆时针方向转动。当蜗杆的螺旋线为左旋时，则用左手按相同方向判断。
机械设计课设设计涡轮蜗杆传动设计
目 录1 电动机的选择和传动装置的运动、动力计算.......................................3 1.1选择电动机 ...........................................................................3 1.1.1选择电动机的类 .........................................................3 1.1.2选择电动机的容量 .........................................................3 1.1.3确定电动机转速 ............................................................3 1.2计算传动装置的传动比i .........................................................4 1.3计算传动装置各轴的运动和动力参数 (4)1.3.1各轴的转速 ..................................................................4 1.3.2各轴的输入功率 ............................................................4 1.3.3各轴的输入转矩 ............................................................5 2 传动件设计 .................................................................................5 2.1选择材料、热处理方式 ............................................................5 2.2选择蜗杆头数1z 和涡轮齿数2z ...................................................6 2.3按齿面接触疲劳强度确定模数m 和蜗杆分度圆直径1d .....................6 2.4计算传动中心距a .....................................................................6 2.5验算涡轮圆周速度2v 、相对滑移速度s v 及传动效率 .....................6 2.6计算蜗杆与蜗轮的主要尺寸 ......................................................7 2.7热平衡计算 ...........................................................................8 2.8选取精度等级和侧隙种类 .........................................................9 2.9蜗杆和蜗轮的结构设计，绘制蜗杆和蜗轮的零件工作图 ..................9 3 确定减速器机体的结构方案并计算结构尺寸....................................9 4 蜗杆轴、轴承及键连接的校核计算 ...................................................11 4.1设计带式运输机中蜗杆轴轴系部件.............................................11 4.1.1选择轴的材料...............................................................12 4.1.2初算轴径m in 1d ，确定轴径1d .............................................12 4.1.3结构设计.....................................................................12 4.1.4轴的受力分析 (14)4.1.5校核轴的强度...............................................................16 4.1.6校核键连接的强度.........................................................18 4.1.7校核轴承寿命 (18)4.2设计带式运输机中蜗轮轴轴系部件 ..........................................19 4.2.1选择轴的材料 ............................................................20 4.2.2初算轴径m in 2d ，确定轴径2d ..........................................20 4.2.3结构设计 ..................................................................20 4.2.4轴的受力分析 ............................................................22 4.2.5校核轴的强度 ............................................................23 4.2.6校核键连接的强度 ......................................................25 4.2.7校核轴承寿命 ............................................................26 5 减速器的润滑与密封.....................................................................27 6 减速器的附件及其说明..................................................................27 6.1窥视孔和窥视孔盖..................................................................27 6.2放油孔及放油螺塞..................................................................28 6.3油面指示器...........................................................................28 6.4通气器.................................................................................29 6.5吊耳....................................................................................30 6.6定位销.................................................................................30 6.7起盖螺钉 (30)1 电动机的选择和传动装置的运动、动力计算1.1选择电动机1.1.1选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y 系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V 。
蜗杆传动设计-机械设计工程师培训51页PPT
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
蜗杆传动设计-机械设计工程师培训
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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机械设计蜗杆课件
检验方法
蜗杆的检验包括几何形状检测、硬度 测试和传动效率测量等多个方面。
蜗杆传动的改进方法与趋势
1 改进方法
2 未来发展趋势
采用新型材料、减小传动间隙和优化润滑 系统等方法可以改善蜗杆传动的性能。
随着科技的进步，蜗杆传动将趋向于高效、 可靠和智能化。
案例分析
探索蜗杆传动在工程领域中的应用实例，包括挖掘机的转向系统、工业搅拌 器的传动装置等。
机械设计蜗杆课件
机械设计蜗杆课件是一个深入了解蜗杆工作原理和应用的必备资源。通过本 课件，您将掌握蜗杆传动的设计、制造、检验和维护等关键知识，并了解该 传动方式的改进方法和未来趋势。
蜗杆的基本概念和工作原理
• 蜗杆的定义 • 蜗轮与蜗杆的匹配 • 蜗杆的工作原理
蜗杆传动的特点及应用
优点
蜗杆传动具有传动比大、承载能力高等优势。
缺点
蜗杆传动的效率较低且制造成本相对较高。
应用领域
蜗杆传动在起重机、机床、风力发电等多个领域得到广泛应用。
蜗杆的设计和制造
1
设计要点
蜗杆的设计涉及材料选择、传动比计算和极限工况分析等方面。
2
制造工艺
蜗杆的制造过程包括材料加工、热处理和精密加工等步骤。
蜗杆的检验和维护
பைடு நூலகம்
1
维护保养
2
蜗杆传动需要定期润滑和检查齿轮磨 损情况，以保证其正常运行。
机械设计课件蜗杆传动
tg z1d p1 azd 1m 1 zq 1 (1 12)
新疆大学专用
只有一个或几个蜗杆分度圆直径 d1的标准值相对应
(见表 11-2)。
作者： 潘存云教授
↓刀具数量
同一m的蜗杆，应对直径d1进行限制
d1为标准值 讨论蜗杆直径系数q
d1
m 表11-2
d1、m——为标准值
q d1 m ∴q为导出值,不一定为整数。d1mqm1z
m一定时，q↑——d1↑——蜗杆刚度↑ z1一定时， q↑——γ↓——η↓，自锁性↑
应用: 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。
用于传递交错轴之间的回转运动。 一般：空间垂直
P 750KW（通常＜50KW），Vs （通常＜15 m/s）。 为什么？
35 m/s
由于 i 大，可用于机床分度机构、仪器仪表中。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
新疆大学专用
锥面包络圆柱蜗杆
类 型
环面蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆传动
锥蜗杆传动
潘存云教授研制
环面蜗杆传动特点： 1）传动效率高，一般可达85~90%； 环面蜗杆 2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的2~4倍； 3）要求制造和安装精度高。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
最常用
阿基米德蜗杆
普通圆柱 渐开线蜗杆
蜗杆传动 法向直廓蜗杆
这种蜗杆切削性能较好，有利于加工多头蜗杆，且可用砂 轮磨齿，常用于机床的多头精密蜗杆传动。
新疆大学专用
作者： 潘存云教授
圆柱蜗杆传动
类 型
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
锥面包络圆柱蜗杆(ZK)
是一种非线性螺旋齿面 蜗杆。不能在车床上加 工，只能是铣削或磨削， 加工时工件作螺旋运动， 刀具作旋转运动。
《蜗杆传动改》课件
05
蜗杆传动的维护与保养
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
蜗杆传动的日常维护
定期检查蜗杆传动的工作状态
01
包括蜗杆、蜗轮的啮合情况，轴承的润滑情况等，确保传动系
统正常运转。
保持清洁
02
定期清理蜗杆传动部位的灰尘和杂物，防止杂物进入传动系统
造成损坏。
定期更换润滑油
圆柱蜗杆传动的传动比计算公式为 i=n1/n2=z2/z1，其中n1、n2分别为 蜗杆和蜗轮的转速，z1、z2分别为蜗 杆和蜗轮的齿数。
圆弧齿圆柱蜗杆传动
圆弧齿圆柱蜗杆传动是一种特殊的圆柱蜗杆传动，其特点是蜗杆齿面呈圆弧状，与 蜗轮齿面相切。
圆弧齿圆柱蜗杆传动的传动比计算公式与圆柱蜗杆传动相同，但齿面接触线为圆弧 状，因此具有更好的承载能力和传动效率。
01
02
03
减速器
蜗杆传动广泛应用于各种 减速器中，如机械、纺织 、造纸、食品等行业的机 械传动系统。
自动化设备
蜗杆传动在自动化设备中 也有广泛应用，如数控机 床、包装机械、输送带等 。
精密仪器
蜗杆传动在精密仪器和测 量设备中也有应用，如光 学仪器、测量仪器等。
02
蜗杆传动的原理
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
实现较大的减速或增速。
传动效率高
蜗杆传动的传动效率一般在 70%至90%之间，效率取决于 材料、加工精度和润滑条件等 因素。
传动平稳、噪音低
由于蜗杆和蜗轮之间的接触是 线性的，因此传动平稳，噪音 较低。
需要良好的润滑
蜗杆传动需要良好的润滑来降 低摩擦和磨损，以保证传动的
蜗杆蜗轮传动.pptx
➢渐开线蜗杆 端面齿廓为渐开线
➢法向直廓蜗杆 端面齿廓为延伸渐开线，法向 齿廓为直线
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➢蜗杆传动的特点 优点 ▪传动比大，结构紧凑 . ▪传动平稳，噪声小. ▪可制成具有自锁性能的传动. 缺点 ▪效率低 . ▪成本较高 .
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杆传动，常用6~9级。
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7.4 圆柱蜗杆传动设 计 ➢蜗杆传动的受力分析
作用在轮齿上的法向力可分解为三个互相垂直的分力：圆周力Ft、径 向力Fr和轴向力Fa.
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法向力
Ft1
Fa 2
பைடு நூலகம்
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan
Fn
Ft 2
cos cosn
对蜗杆传动的强度计算，通常是仿照 圆柱齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度 进行条件性计算.
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➢蜗杆传动的材料 材料的性能要求:不但要有一定的强度，而且应有良好的减摩、耐磨和抗胶 合性. ▪蜗杆常用碳钢和合金钢. ▪蜗轮常用材料是铸造锡青铜和无锡青铜 .
➢蜗杆传动的精度 规定了12个精度等级。1级精度最高，往后依次降低。普通圆柱蜗
Ft 2
cos cos
T1、T2、分别为蜗杆、蜗轮传递的转矩，
T2 T1i
▪作用力方向的确定：
•主动蜗杆的圆周力的方向与其圆周速度方向相反，从动蜗轮的圆周力的 方向与圆周速度方向相同；
•蜗杆的轴向力可通过左(右)手定则判断 .
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➢计算载荷
Fca KFn
K为载荷系数，一般，
机械设计基础第10章 蜗杆传动设计
v2
其大小可用下式计算：
s
1 cos
d1n1 60 1000 cos
vs v1
图 蜗杆蜗轮传动的滑动速度
3. 蜗杆蜗轮的中心距 蜗杆蜗轮传动的中心距是指蜗杆与蜗轮轴线之间 的垂直距离。 标准蜗杆蜗轮传动的中心距为
a
1 2
(d1
mz2 )
一般蜗杆蜗轮传动的中心距a按表 10.4中的数值选取。
杆三种， 如图 所示。
(a)
(b)
(c)
图 10.2 蜗杆蜗轮传动的类型
2. 按照螺旋方向分类 按照螺旋方向的不同， 蜗杆可分为右旋蜗杆和左旋蜗杆两种， 其螺旋方向的观察与斜齿轮相同， 如图 所示。 蜗轮相应地也有右旋 蜗轮和左旋蜗轮两种。 通常为了加工方便， 常用的是右旋蜗杆和右 旋蜗轮。 3. 按照螺旋线分类 蜗杆有单线和多线之分。
蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造， 并进行热处理。 对于高 速、 重载的传动， 蜗杆常用低碳合金钢， 经渗碳淬火并磨削。
3. 蜗杆蜗轮的结构
蜗杆的结构一般与轴做成一 个整体， 称为蜗杆轴。 图10.8(a)所 示的是铣制蜗杆， 图10.8(b)所示的 是车制蜗杆。
强度比蜗轮高得多， 因此失效总是发生在蜗轮轮齿上。 蜗轮轮齿的失效形式与齿轮传动相似， 主要有点蚀、 胶合和
磨损等。 2. 蜗杆蜗轮的材料 由于蜗杆蜗轮传动的齿面间有较大的相对滑动， 较易出现胶合
和磨损， 因此要求蜗杆、 蜗轮的材料应具有足够的强度、 良好的 减摩耐磨性和抗胶合性能。 通常采用钢制蜗杆和青铜蜗轮就能较 好地满足这一要求。
蜗杆蜗轮传动的基本参数与基本尺寸计算是以中间平面上的参 数与尺寸为基准的。 如图 10.5所示， 通过蜗杆的轴线， 且垂直于蜗轮 的轴线的平面称为蜗杆蜗轮传动的中间平面。
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第十章蜗杆传动设计
10-1
1、阿基米德蜗杆：ZA
2、延伸渐开线蜗杆：ZN
3、渐开线蜗杆：ZI
4、锥面包络线蜗杆：ZK
5、圆弧圆柱蜗杆：ZC
10-2
阿基米德蜗杆轴向齿廓：直线
圆弧蜗杆轴线齿廓：凸弧
渐开线蜗杆端面齿廓：渐开线
法向直廓蜗杆法向齿廓：直线
10-3
较齿轮传动，蜗杆传动优点：
1、传动比大
2、传动哦平稳，没有噪音
3、具有自锁性
10-4
蜗杆传动变位
目的：为了配凑中心距或凑传动比使之符合推荐值，或提高蜗杆传动的承载能力和传动效率特点：蜗轮变位，蜗杆不变。
变为后，蜗轮的分度圆与节圆仍然重合，只是蜗杆的节线不在与分度线重合。
计算：
1、传动比不变，只配凑中心距
2、中心距不变，只配凑传动比
3、需要同时配凑中心距和传动比
10-5
d1=mz1/tanγ
d2=mz2=2*a- d1- 2 m x2
当改变变位系数x2 时中心距a 也变化时d2 随之变化，因此，d2/ d1描述传动比是错的
10-6
影响蜗杆传动啮合效率的几何因素：蜗杆导程角y，当量摩擦角p v
分析与思考：为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？如不满足热平衡条件，可采取哪些措施以降低其温升？
因为蜗杆传动在其啮合平面间会产生很大的相对滑动速度，摩擦损失大，效率低，工作时会产生大量的热。
在闭式蜗杆传动中，若散热不良，会因油温不断升高，使润滑失效而导致齿面胶合。
所以，闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算，以保证其油温稳定在规定的范围内，即：要求达到热平衡时的工作油温t1≤06℃~70℃，
1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积；
2）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数；
3）可在箱体油池中装设蛇形冷水管，或采用压力喷油循环润滑。