《机械基础》(赵学主编)教案： 蜗杆传动的主要参数和啮合条件和蜗杆传动的应用特点
《机械设计基础》课程教案主题11 蜗杆传动
主题11蜗杆传动一、教学目标1、能计算蜗杆传动的几何尺寸2、掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则3、了解蜗杆传动特点、类型及主要参数4、掌握蜗杆传动几何尺寸的计算5、掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则二、课时分配本章绪论共 5 个单元，本章安排 6个学时。
其中理论学时 5 个学时，实践学时 1 个学时。
三、教学重点蜗杆传动的失效形式和设计准则四、教学难点蜗杆传动的主要参数五、教学内容单元1 蜗杆传动的类型和特点1、蜗杆传动的类型2、蜗杆传动的特点单元2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸的计算在蜗杆传动中，规定通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。
对于阿基米德蜗杆蜗轮，在主平面内蜗杆传动相当于齿轮齿条传动。
1、蜗杆传动的主要参数及其选择（1）、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i 传动比i=n1／n2=z1／z2蜗杆头数z1=1、2、4、6（单头，i大，易自锁，效率低，但精度好；多头杆，η↑，但加工困难，精度↓）蜗轮齿数z2=iz1，Z2=27～80（2）、模数和压力角（3）、蜗杆分度圆上的导程角（4）、蜗杆分度圆直径和蜗杆直径系数（5）、标准中心距单元3 蜗杆传动的失效形式材料和结构一、蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的失效形式有齿面胶合、点蚀、齿根折断及磨损二、蜗杆传动的材料和结构单元4 圆柱蜗杆传动的受力分析及强度计算一、圆柱蜗杆传动的受力分析蜗杆与蜗轮轮齿上各方向判断如下。
①圆周力Ft 的方向。
主动轮圆周力Ft1方向与其节点速度方向相反，从动轮圆周力Ft2方向与其节点速度方向相同。
②径向力Fr的方向。
由啮合点分别指向各自轴心。
③轴向力Fa 的方向。
蜗杆主动时，蜗杆轴向力Fa1的方向由“主动轮左、右手定则”判定，即右旋蜗杆用右手（左旋蜗杆用左手），四指顺着蜗杆转动方向弯曲，大拇指指向即蜗杆轴向力Fa1的方向。
二、圆柱蜗杆传动的强度计算单元5 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一、蜗杆传动的效率由式η1=tanγ/tan（γ+ρv）可知，η1随ρv的减小而增大，而ρv与蜗杆、蜗轮的材料、表面质量、润滑油的种类、啮合角以及齿面相对滑动速度有关。
蜗杆传动的应用教案
项目六蜗杆传动（4课时）【项目目标】本项目主要是要求通过学习让学生了解蜗杆蜗轮传动特点、基本参数，掌握蜗杆传动正确啮合条件和应用实例。
从而会分析生活生产中物件的工作特性。
【项目重点、难点】重点：1、蜗轮回转方向的判断；2、蜗杆传动的正确啮合条件。
难点：蜗轮蜗杆传动的主要参数的作用。
【教学方法】“项目教学法”+“讲、练、演示、辅导”的教学方式，以提高学生自主学习的兴趣，增强学生基础技能为主，精讲多练，提高学生认知能力。
【学习方法】小组合作探究法、讨论交流、实物模型教学、理论联系实践教学及小组汇报。
【学习过程】一、课前准备：1、把学生按座位一列为一小组，进行学习任务安排。
2、各组准备好作品进行发表。
二、前置任务（亦可称为任务驱动）：任务二：蜗杆传动的应用(2课时)导入：你们知道蜗杆传动是怎样工作的吗？它有什么特点？前置作业：1、蜗杆传动的优缺点是什么？2、怎样理解蜗杆传动的自锁性？3、蜗杆传动一般应用在哪些机械设备中？请举例说明。
4、蜗杆传动的润滑方式有哪些？具体如何操作？5、蜗杆传动的正确啮合条件是什么？课堂小结：1、蜗杆传动的优缺点。
2、蜗杆传动的正确啮合条件。
课后作业：完成《机械基础（第四版）习题册》中第五章蜗杆传动的相关题目。
学生质疑：由学生当场向教师提问疑惑之处，再由教师视情况而定，采用集中讲解，还是个别讲解或课后辅助的形式均可。
教师点评：由老师进一步进行系统性的分析、总结。
根据老师点评，学生增强记忆和了解。
同时，表扬学生的创新思维和行动。
并给小组评分。
教学反思：优点：1、通过生本教育，培养学生自主学习的能力2、让学生参与到课堂中去，提高了学生的学习兴趣缺点：缺乏教具和多媒体教学设备，机械基础课程如果可以采用多媒体设备教学或理论和实践相结合效果会更好。
【项目小结】通过学生的“做”→“学”→“讲”→“再学”这样的一种学习方法，让学生更有兴趣去学习那些知识点，从而更有助学生对新知识的掌握，培养学生的兴趣。
机械设计基础之蜗杆传动
机械设计基础之蜗杆传动蜗杆传动是一种高效率的变速传动方式，广泛应用于机械制造、重工业、冶金工业、矿山机械等多个领域。
本文将由以下几个方面来谈论蜗杆传动的基本概念、工作原理以及应用。
一、蜗杆传动的基本概念蜗杆传动是由一对蜗杆与蜗轮组成，通过蜗杆扭转蜗轮的齿轮来实现工作的。
其中蜗轮的斜齿线与蜗杆的螺旋线成一定角度，因此蜗轮只能通过蜗杆旋转而不能回转，同时在传动过程中，蜗轮的速度是滞后于蜗杆的速度，因此能够实现较大的减速比。
蜗杆传动的减速比是由蜗杆设计参数所决定的，包括螺旋角、蜗杆齿数、蜗杆直径等，不同的传动比可以根据具体需要来进行设计。
通常情况下，蜗杆传动的减速比在5-100之间，但也有特殊情况下减速比高达1000以上。
二、蜗杆传动的工作原理蜗杆传动的工作原理是由蜗杆带动蜗轮来实现传动，蜗杆的螺旋线与蜗轮的斜线齿之间的紧密配合可以实现传动功能。
因为蜗杆的螺旋线的斜度比蜗轮的齿线的斜度小很多，所以在传动过程中，螺旋线的每次旋转只能推动蜗轮前进一颗齿，因此能实现大的减速比。
同时由于蜗杆传动的特有设计，使其具有良好的自锁性，可以起到防止倒车的作用。
这种自锁性的原理是钢制蜗杆和铜制蜗轮的制作材料不同，钢的硬度比铜高，蜗杆在向前旋转时，铜制蜗轮受力对硬度较小的钢制蜗杆产生摩擦，并将其牢固紧密地压在一起。
由于钢制蜗杆的硬度高于铜制蜗轮，所以传动的不平衡力可以被牢固地锁住，从而保证了高效稳定的传动效果。
三、蜗杆传动的应用蜗杆传动具有很多优点，如紧凑的结构、高效率、高扭矩、稳定性等。
同时也有一些缺点，如制造难度较大、制造成本高、传动效率低等。
因此，在选择使用蜗杆传动时，需要全面考虑其优缺点和应用情况。
一个常见的应用场景是纺织机械，在制造纤维纺纱机时，采用蜗杆传动来传递较大的扭矩，实现布带收卷以及其他布料加工链环中的转动。
同时，由于蜗杆传动的复杂性，目前也在工业机器人、汽车和液压泵等领域得到广泛应用，也可以用于电动自行车、自行车和其他迷你设备，因其噪声小，结构紧凑等特点。
《机械设计基础》电子教案 第11章 蜗杆传动
第三节 蜗杆传动的失效形式、设计 准则、材料和结构
三、蜗杆、蜗轮的材料和结构
1.蜗杆、蜗轮的材料 蜗杆和蜗轮材料的合理选择是提高蜗杆传动承载能力和效率 的重要途径之一。根据蜗杆传动的失效形式可知.蜗杆、蜗轮 的材料不仅要有足够的强度.更重要的是有良好的减摩性、耐 磨性和抗胶合能力.且易跑合。因此.蜗杆、蜗轮二者应选用 不同金属、不同硬度的材料。考虑一般蜗杆为主动件.啮合次 数多、直径小.应选用齿面强度高、硬度高、刚性好的材料。 而蜗轮则用耐摩擦、减摩性能好的材料。
2.圆弧齿圆柱蜗杆传动 圆弧齿圆柱蜗杆传动是一种非直纹面圆柱蜗杆.在中间平面上 蜗杆的齿廓为凹圆弧.与之相配的蜗轮齿廓为凸圆弧.这种蜗 杆传动的特点如下。 (1)蜗杆与蜗轮两共扼齿面是凹凸啮合.增大了综合曲率半径. 因而单位齿面接触应力(赫兹应力)减小.接触强度得以提高。
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第一节 蜗杆传动的组成、特点和类 型
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第三节 蜗杆传动的失效形式、设计 准则、材料和结构
二、轮齿的失效形式和设计准则
1.失效形式 与齿轮传动相似.蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、磨损、胶 合和轮齿折断等。由于蜗杆传动的工作齿面间相对滑动速度 较大、发热量大.增大了产生齿面胶合和磨损的可能性.尤其 在润滑不良、散热条件不好时.齿面胶合的可能性更大。因此. 蜗杆传动的承载能力往往受材料副(即蜗杆和蜗轮两者的材料 相互影响)抗胶合能力的限制。当材料副(如表面硬化钢对锡 青铜)抗胶合能力强.润滑、散热条件又好的情况下.亦可能出 现点蚀。
第十一章 蜗杆传动
第一节 蜗杆传动的组成、特点和类型 第二节 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计
算 第三节 蜗杆传动的失效形式、设计准则、
蜗杆传动的基本参数电子教案
蜗杆传动的基本参数电子教案蜗杆传动是一种常用于机械传动的传动方式，具有传动比大、传动稳定性好等优点，广泛应用于各种机械设备中。
本文针对蜗杆传动的基本参数进行详细介绍，并设计了一份电子教案，用于教学。
一、蜗杆传动的基本参数1.传动比：蜗杆传动的传动比是指蜗杆每转一圈，蜗轮转动的周长长度之比。
通常用i表示。
传动比i=（Z2+2）/（Z1×π），其中Z1为蜗杆的齿数，Z2为蜗轮的齿数。
通过调整蜗杆和蜗轮的齿数，可以达到不同的传动比来满足传动需求。
2.效率：蜗杆传动效率是指输入功与输出功的比值，通常用η表示。
蜗杆传动的效率一般较低，通常在50%左右。
主要影响因素有蜗杆蜗轮的摩擦损失、转动惯量以及蜗杆传动的摩擦力。
3.中心距：蜗杆传动的中心距是指蜗杆轴与蜗轮轴之间的距离。
中心距的选择与蜗杆的材料、蜗杆传动的传动比以及传动力的大小有关。
通常中心距越大，传动效率越高，但传动尺寸越大。
4.安全系数：蜗杆传动的安全系数是指蜗杆传动的承载能力与实际工作中所需要的扭矩之比。
安全系数越大，表示传动更安全可靠。
安全系数的选择需要结合具体传动的工作环境、载荷以及蜗杆和蜗轮的材料等因素进行综合考虑。
二、电子教案设计教学目标：掌握蜗杆传动的基本参数，了解各个参数的意义及计算方法。
教学内容：1.蜗杆传动的传动比的意义及计算方法。
2.蜗杆传动的效率的重要性及影响因素。
3.蜗杆传动的中心距的选择原则及计算方法。
4.蜗杆传动的安全系数的意义及计算方法。
教学步骤：1.导入：介绍蜗杆传动的应用范围及优点，引发学生对蜗杆传动的兴趣。
2.讲解：依次详细介绍蜗杆传动的传动比、效率、中心距和安全系数的概念、意义及计算方法。
3.实例分析：通过实例分析，让学生理解各个参数的计算方法，并讨论实际应用中可能遇到的问题和解决方法。
4.练习：提供练习题，让学生运用所学知识计算蜗杆传动的各个参数，并提供解答进行核对和讲解。
5.总结：对蜗杆传动的基本参数进行总结，强调各个参数的重要性及计算方法。
《机械设计基础》电子教案(1) 第十一章 蜗杆传动
• 一、蜗杆传动的组成
• 蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，蜗杆类似于螺杆，蜗轮类似于一个 具有凹形轮缘的斜齿轮，如图11一1所示。一般蜗杆为主动件，蜗轮 为从动件，通常两轴在空间交错成900，主要用于传递空间交错的两 轴之间的运动和动力。
• (3)具有自锁性。当蜗杆的导程角小于轮齿间的当量摩擦角时，可实 现自锁。此时只能蜗杆带动蜗轮旋转，而蜗轮不能带动蜗杆转动。例 如，手动链轮式起吊机械就是利用蜗杆传动的自锁性来制造的，这种 起吊机械在重物吊起后不因物体的自重而落下，解决了起吊过程中的 安全问题。
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第一节 蜗杆传动的组成、特点和类型
• 蜗杆传动按照蜗杆的形状不同，可分为圆柱蜗杆传动[图11-2 (a)]、环 • 面蜗杆传动[图11 -2 (b)]和锥面蜗杆传动[图11一2 (c)]。圆柱蜗杆传
动按照蜗杆的轴面齿形形状不同，可分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧齿 圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动按螺旋面的形状，分为阿基米德圆 柱蜗杆传动、渐开线圆柱蜗杆传动、法面直齿廓圆柱蜗杆传动和锥面 包络圆柱蜗杆传动等。圆柱蜗杆传动机构加工方便，环面蜗杆传动机 构承载能力较强，锥面蜗杆传动机构的结构不对称，不能正、反转。 • 1.普通圆柱蜗杆传动 • 普通圆柱蜗杆传动应用较广，多用直母线刀刃在车床上加工而成。
• 本章主要介绍了普通圆柱蜗杆传动的特点、类型、基本参数、几何关 系、失效形式、强度计算及传动效率等。通过学习，要了解蜗杆传动 的特点、啮合特点、运动关系、类型、失效形式、设计准则;掌握蜗 杆传动的基本参数、几何尺寸、强度、效率、热平衡的选择计算方法; 学会蜗杆传动的受力分析、材料选择。
最新机械设计基础教案——第11章 蜗杆传动
第11章 蜗杆传动（一）教学要求1、 了解蜗杆传动特点、类型及主要参数，了解滑动速度、效率2、 掌握蜗轮强度计算方法及蜗杆传动，热平衡计算方法（二）教学的重点与难点1、 蜗杆传动特点、参数计算、特性系数q2、 齿面接触疲劳强度、齿根弯曲强度和热平衡计算（三）教学内容11．1 蜗杆传动的类型及特点用于实现空间交错轴间的运动传递，一般交错角︒=∑90。
其特点是结构紧凑、传动比大、传动平稳、易自锁。
缺点是摩擦磨损大、发热量大，η低。
一、蜗杆传动的类型按蜗杆形式：圆柱蜗杆（常用） 环面蜗杆 锥蜗杆（较少）1、圆柱蜗杆传动：普通圆柱蜗杆（在车床上用直线刀刀刃车削而得到）阿基米德蜗杆（ZA ）——最常用，垂直于轴线平面的齿廓为阿基米德螺线，在过轴线的平面内齿廓为直线，在车床上切制时切削刃顶面通过轴线。
︒=4020α，加工简单，磨削有误差，精度较低，刀子轴线垂直于蜗杆轴线，（图11-4）法向直廓蜗杆（ZN ）——切削时刀刃垂直于轮齿法面，法面齿廓（延伸渐开线~）——直线，轴面齿形为渐开线，端面齿形为一延伸渐开线，磨削有误差、精度较低。
（图11-5）渐开线蜗杆（ZI ）——刀刃平面与蜗杆基圆柱相切，端面齿莆为渐开线，由渐开线齿轮演化而来（Z 小，β大），在切于基圆的平面内一侧齿形为直线，可滚齿，并进行磨削，精度、η高。
适于较高速度和较大的功率。
（图11-6）2、环面蜗杆传动（图11-2）——蜗杆轴向为凹圆弧面，蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上，中间平面内，蜗杆、蜗轮均为直线齿廓，特点：同时啮合齿数多，∵轮齿接触线与蜗杆齿运动的方向近似垂直，∴易于形成动压油膜、效率高，η=90°，承载能力强。
3、锥蜗杆传动（图11-3）——蜗杆齿分布在节锥上的等导程螺旋。
蜗轮——如同曲线齿锥齿轮：特点：同时接触齿数多，重合度大，传动比范围大，侧隙可调。
但传动具有不对称性，正反传动时受力、承载与效率均不同。
较少。
二、蜗杆传动的特点1、 传动比大2、连续啮合，传动平稳，冲击载荷小，噪音低3、具有自锁性，即当P V ≤4、齿面滑动速度VS 大、磨损、发热，容易使润滑失效，η较低，易磨损、胶合。
《机械设计基础》电子教案 项目六 蜗杆传动
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
任务引入 解决任务的方法 相关知识点介绍 知识拓展 ——— 蜗杆传动的类型 思考及练习题
6.1 任务引入
蜗杆传动是蜗杆与蜗轮相互啮合组成的一种传动机构，主要 用于传递空间交错轴间的运动和动力，常用于要求传动比大、 结构紧凑的场合 。 图 6-1 需要在小空间内实现上层 X 轴 到下层 Y 轴的大传动比传动， 所选择的就是蜗杆传动 。 蜗 杆传动广泛应用于机床、 汽车、 仪器、 起重运输机械、 冶 金机械及其他机械制造工业中，其最大传动功率可达 75GkW ， 但通常用在 50kW 以下 。
课题四 蜗杆传动的材料和结构 一、 蜗杆传动的材料
选用蜗杆传动材料时不仅要满足强度要求，更重要的是具有 良好的减摩性、抗磨性和抗胶合的能力 。 蜗杆一般用碳素 钢或合金钢制造 。
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6.3 相关知识点介绍
二 蜗杆和蜗轮的结构
蜗杆通常与轴做成一体， 除螺旋部分的结构尺寸取决于蜗杆 的几何尺寸外，其余的结构尺寸可参考轴的结构尺寸而定 。 图 6-7 （ a ） 为铣制蜗杆， 在轴上直接铣出螺旋部分， 刚性较好 。 图 6-7 （ b ） 为车制蜗杆，刚性稍差 。 蜗轮的结构有整体式和组合式两类 。 图 6-8 （ a ） 所示 为整体式结构， 多用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮 。 为了节省有色金属，对于尺寸较大的青铜蜗轮一般制成组合 式结构， 为防止齿圈和轮心因发热而松动， 常在接缝处再 拧入 4 耀 6 个螺钉， 以增强连接的可靠 性 （ 图 6-8 （ b ））， 或 采 用 螺 栓 连 接（ 图 6-8 （ c ）） ，也 可在铸铁轮心上浇注青铜齿圈（ 图 6-8 （ d ）） 。
蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似 。 如图 6-6 所 示。 蜗杆和蜗轮轮齿上的作用力（ 圆周力、 径向力、 轴向力） 方向的决定方法与斜齿圆柱齿轮相同 。
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讲授法
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书
设
计
§4－1蜗杆传动的主要参数和啮合条件
一、蜗杆传动的主要参数
二、蜗杆传动的正确啮合条件
§4－2蜗杆传动的应用特点
一、蜗杆传动的应用特点
二、蜗杆传动的润滑
三、蜗杆传动的散热
教学
反思
注意各种知识点的实际应用，注重在实践中应用所学理论知识。
＝
蜗轮的模数指端面模数，其大小等于蜗轮的分度圆齿距与圆周率之商，即：
＝
蜗轮的端面模数等于其配对蜗杆的轴向模数。蜗杆模数m见表5－3。
2、蜗杆分度圆柱导程角
圆柱蜗杆的分度圆柱螺旋线上的切线与端平面间之间所夹的锐角。
＝arctan
导程角的大小直接影射蜗杆的传动效率，导程角在则传动效率高，但自锁性差。
3、蜗杆的分度圆直径d1和蜗杆直径系数
重
点
蜗杆传动的主要参数；蜗轮蜗杆的啮合条件。
难
点
蜗杆传动的主要参数；蜗轮蜗杆的啮合条件。
关
键
掌握蜗杆传动的主要参数
教学内容
教法
学法
时间
分配
组织教学：
复习旧知：
导入新课：
新课内容：
§4－1蜗杆传动的主要参数和啮合条件一、来自杆传动的主要参数1、模数m
蜗杆的模数指轴向模数，其大小等于蜗杆的轴向齿距与圆周率之商，即：
4、蜗杆头数Z1和蜗轮的齿数Z2。
蜗杆头数Z1分别为1、2、4、6。头数少则传动比大，容易自锁。
齿数Z2根据Z1和传动比来确定，一般推荐Z2＝29－80。
5、蜗杆传动传动比
蜗杆传动的传动比
＝ ＝ ＝
二、蜗杆传动的正确啮合条件
1、在中间平面内，蜗杆的轴向模数 和蜗轮的端面模数 相等，即 ＝ ＝ ；
2、在中间平面内，蜗杆的轴向齿形角 和蜗轮的端面齿形角 相等，即 ＝ ＝ ＝20°；
为保证蜗杆、蜗轮正确啮合，铣切蜗轮的滚刀的直径和齿形参数必须和相应的蜗杆相同，因此即使模数相同，也会有许多直径不同的蜗杆及相应的滚刀，这是很不经济的。为使刀具标准化，减少滚刀的规格，对每一模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径，其比值 规定为标准值。
蜗杆直径系数 的大小等于蜗杆分度圆直径与轴向模数的商，即： ＝
3、蜗杆分度圆柱面导程角 和蜗轮分度圆柱面螺旋角 相等，且螺旋的旋向一致，即： ＝ 。
§4－2蜗杆传动的应用特点
一、蜗杆传动的应用特点
1、传动比大，结构紧凑。
2、传动平稳，噪声小。
3、容易实现自锁。。
4、承载能力大。
5、传动效率低。
二、蜗杆传动的润滑
蜗杆传动发热量大，工作时要求润滑条件必须良好。
润滑方式：油池润滑、喷油润滑。
教案第41—44课时
授课课题
§4－1 蜗杆传动的主要参数和啮合条件
§4－2 蜗杆传动的应用特点
授课时间
授课方式
新授课
授课
班级
19汽修
辅助教
学手段
多媒体
目
的
要
求
知识目标
熟悉蜗杆传动的主要参数；掌握蜗轮蜗杆的啮合条件；熟悉蜗杆传动的应用特点。
能力目标
提高学生对知识的运用能力及分析解决问题能力
德育目标
培养学生逻辑思维和解决问题的能力
三、蜗杆传动的散热
蜗杆传动发热量大，为加强散热，措施如下：
油池外壁增加散热片；蜗杆轴端加风扇；油池内安装蛇形冷却水管；压力喷油循环润滑装置。
小结：蜗杆传动的主要参数、正确啮合条件；蜗杆传动的应用特点、润滑、散热。
预习：P73－77
作业：P31-34：一、二、三、四、五。
讲授法，激发学生的学习兴趣
讲授法