_蜗轮蜗杆传动解析
蜗轮蜗杆乐高知识点
蜗轮蜗杆乐高知识点蜗轮蜗杆是乐高机械学习中的一个重要知识点，它是一种常见的传动机构。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、减速比稳定、传动效率高等特点，在各种机械设备中得到广泛应用。
本文将介绍蜗轮蜗杆的基本原理、结构特点、应用领域等相关知识点。
一、蜗轮蜗杆的基本原理蜗轮蜗杆传动是一种通过蜗杆带动蜗轮旋转的传动方式。
它由蜗轮和蜗杆两个部分组成，其中蜗轮是一个齿轮，齿数较少，一般为1至4个；蜗杆是一种螺旋线形的轴，它与蜗轮啮合，通过旋转带动蜗轮转动。
蜗轮蜗杆传动的原理是利用蜗杆的螺旋线形与蜗轮的齿轮啮合，实现转速减小、扭矩增大的效果。
蜗杆的螺旋线斜度很小，因此每转动一周，蜗轮只能转动少数齿数。
这使得蜗轮蜗杆传动具有较大的传动比，在工程中常用于减速装置。
二、蜗轮蜗杆的结构特点1. 轴向布局：蜗轮蜗杆传动的蜗杆与蜗轮呈轴向布局，占用空间小，结构紧凑。
2. 传动比稳定：蜗轮蜗杆传动的传动比只取决于蜗轮的齿数，与输入转速无关，因此传动比稳定。
3. 传动效率高：蜗轮蜗杆传动的传动效率通常较高，一般在80%以上，可以达到90%左右。
三、蜗轮蜗杆的应用领域蜗轮蜗杆传动由于其特殊的结构特点，在各个领域得到广泛应用。
1. 工业机械：蜗轮蜗杆传动常用于工业机械的减速装置，例如工厂中的输送机、搅拌机、切割机等。
2. 交通运输：蜗轮蜗杆传动常用于汽车、船舶等交通工具中的行驶装置，实现转速减小和扭矩增大。
3. 机器人：蜗轮蜗杆传动在机器人领域也有广泛应用，用于机器人的关节传动，实现机械臂的运动控制。
4. 家用电器：蜗轮蜗杆传动常用于家用电器中的马达减速装置，例如洗衣机、搅拌机等。
四、蜗轮蜗杆乐高的学习与应用乐高机械学习是一种通过乐高积木搭建各种机械结构，并通过学习乐高机械原理来实现运动的过程。
蜗轮蜗杆乐高是其中的一个重要知识点，通过搭建蜗轮蜗杆传动的乐高模型，可以更好地理解蜗轮蜗杆传动的原理和特点。
在乐高机械学习中，蜗轮蜗杆乐高模型的搭建需要注意以下几点：1. 确定传动比：根据实际需求确定蜗轮和蜗杆的齿数，以达到所需的传动比。
第12章蜗轮蜗杆详解PPT课件
t β1
β2 ∑
为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1 只能取标准值。 e s
β1
γ1 t
d1
d2
.
8
表12－1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
m
d1
m
d1
m
1 18
(22.4)
1.25 20
2.5 28 (35.5)
4
22.4
45
20
1.6 28
(28)
5
3.15 35.5
(18) 2 22.4
一般情况： z2≤ 80
z2过大 → 结构尺寸↑ → 蜗杆长度↑
→ 刚度、啮合精度. ↓
10
表12-2 蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的推荐值
传动比i
7~13
14~27 28~40
>40
蜗杆头数z1 4
2
2、1
1
蜗轮齿数z2 28~52
28~54 28~80
>40
4. 蜗杆的导程角γ 将分度圆柱展开得：
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。
蜗轮
而啮合件称为:蜗轮。
ω2
2 蜗杆
ω1 1
.
2
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。
优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。
分度机构：i=1000, 通常i=8~80
可由表12－1计算得到。
见下页
于是有： d1 = mq
tgγ1 = px z1 /πd1 = mz1 / d1
蜗轮蜗杆受力分析
蜗轮蜗杆受力分析
蜗轮蜗杆是一种常用的传动装置，广泛应用于机械工程中。
在进行蜗轮蜗杆的受力分析时，需要考虑以下几个方面：蜗轮蜗杆受力、力的传递路径、材料的应力和变形等。
首先要对蜗轮蜗杆的受力进行分析。
蜗轮蜗杆传动时，通过蜗杆的螺旋线与蜗轮的齿面配合，使蜗轮绕自身轴线旋转并传递力矩。
在这个过程中，蜗轮和蜗杆分别承受轴向力和径向力。
轴向力是由于蜗杆的螺旋线对蜗轮齿面的作用，使蜗杆的轴向力沿蜗杆轴线方向产生，而蜗轮受到等大反向轴向力。
径向力是由于蜗轮的齿面曲率半径与蜗杆螺旋线的半径差导致的，在传动过程中使得蜗轮和蜗杆受到径向力，造成受力状态的变化。
其次，要对力的传递路径进行分析。
蜗轮蜗杆传动的力矩是由蜗杆传递给蜗轮的，在传递过程中遵循力的平衡原理。
蜗杆上的力矩通过轴承传递给蜗杆轴承座，再通过蜗杆轴承座传递给机架。
而蜗轮上的力矩则通过蜗轮轴承传递给蜗轮轴承座，再通过蜗轮轴承座传递给机架。
这样，蜗轮和蜗杆上的力矩同时传递到机架上，实现了力的平衡。
最后，要考虑材料的应力和变形对蜗轮蜗杆的影响。
传动过程中，蜗轮和蜗杆上的受力会导致材料的应力产生变化，甚至会引起材料的变形。
在进行蜗轮蜗杆设计时，要考虑到材料的强度和刚度等因素，以确保蜗轮蜗杆的可靠性和稳定性。
总结起来，蜗轮蜗杆的受力分析是一个复杂的过程，需要综合考虑受力、力的传递路径、材料的应力和变形等因素。
只有在合理的受力分析基础上进行设计，才能确保蜗轮蜗杆的正常运转和长期使用。
经典传动机构蜗轮蜗杆的动图原理解析
经典传动机构蜗轮蜗杆的动图原理解析⼤家在⽇常的⼯作中接触到的蜗杆传动多不多，你所在的⾏业设计时经常选⽤蜗杆传动吗。
平时咱们见到的最多的都是圆柱蜗杆，⼩编的理解中单头的蜗杆⽐较好加⼯，精度也能得到保证，但是效率低。
多头蜗杆效率⾼，但加⼯困难，精度相对较低。
但即使这样，蜗杆的使⽤依然有它的巧妙之处。
接下来咱们就分享⼀下来⾃越南的设计师Nguyen Duc Thang使⽤Inventor绘制的有关蜗杆传动的机械结构。
蜗杆传动1：齿轮箱三个蜗杆传动的串⾏连接。
输⼊端是黄⾊蜗杆，输出端是粉⾊蜗轮，它们是同轴的。
每个驱动器的传动⽐：i1、i2、i3。
总⽐率i=i1×i2×i3=30×20×20 =12000。
蜗杆传动2：齿轮箱⼀个螺杆同时驱动3个齿轮，齿轮轴与螺杆的轴线成直⾓。
这种结构可以取代更昂贵的齿轮装置。
蜗杆传动3：滚动蜗轮蜗轮在蜗杆上滚动，以调节两个滚筒的轴距。
蜗杆传动4：旋转滚动蜗杆机床转台，蜗杆绕其轴旋转并同时在蜗轮上滚动。
蜗杆传动5a：旋转和平移蜗杆除了旋转，输⼊蜗杆还通过圆柱凸轮纵向移动，蜗轮反向旋转。
蜗杆传动5b：旋转和平移蜗杆蜗杆传动由⼯作轴上的凸轮补偿，产⽣齿轮的间歇运动。
输⼊端是绿轴。
橙⾊单头蜗杆与绿轴之间有定位接头。
粉⾊凸轮静⽌不动。
凸轮轮廓由两个⽅向相反的螺旋曲线组成，曲线的节距等于蜗杆节距。
红⾊弹簧保持凸轮和紫⾊销之间的接触。
输⼊旋转⼀周，齿轮保持不动，然后转动⼀个齿。
蜗杆传动6：绕蜗杆旋转的齿轮齿轮绕蜗杆旋转，红⾊标识证明齿轮绕其轴旋转。
绕蜗轮轴完成1次旋转，齿轮绕轴旋转Z1/Z2。
Z1：蜗杆的线程数。
Z2：齿轮的齿数。
蜗杆传动7：旋转和滚动蜗杆轨迹蜗杆绕其轴旋转，同时在齿轮上滚动。
蜗杆的点(在垂直于蜗杆轴并包含轮轴的平⾯中)沿着环形螺旋线(绿⾊)运动。
不在所述平⾯中的点跟踪斜圆环螺旋(橙⾊)。
蜗杆传动8：绕蜗杆轨迹旋转的齿轮齿轮同时绕轴和蜗杆旋转。
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。
11-蜗轮蜗杆传动解析
nn
延伸渐开线 延伸渐开线蜗杆(ZI)
加工：刀具平面垂直于螺线n Nhomakorabean
特点：端面---延伸渐开线
法面---直线
2
第一节 蜗杆传动的特点和类型
渐开线
基圆
渐开线蜗杆(ZI)
加工：刀刃与蜗杆的基圆柱相切 特点：端面---渐开线
后两种蜗杆的加工，刀具安装较困难，生产率低，故常用阿 基米德蜗杆。
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
(12-4)
➢ 注意： a≠0.5m(z1+z2) 。中心距的常用值见表12-3注。
二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
设计蜗杆传动时，一般是先根据传动的功用和传动比的要
求，选择蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2，然后再按强度计算确定 模数m和蜗杆分度圆直径d1(或q)，再根据表12-3计算出蜗杆、 蜗轮的几何尺寸(两轴交错角为90°、标准传动)。
一般取 z2＝32～80。（Z1与Z2的荐用值表：12-2）
3. 蜗杆直径系数q和导程角γ
由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限 制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗 杆分度圆直径d1（参见表12-1）。
直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即：
蜗轮常用材料有：铝青铜： vs≤ 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差）
灰铸铁： vs≤ 2 m/s 的场合。
第三节蜗杆传动的失效形式、材料和结构
二、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），当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。
=0.5×4×(10+39)=98mm
蜗轮蜗杆传动详解
§蜗杆传动的特点和类型 §圆柱蜗杆传动的主要参数 §蜗杆传动的失效形式、材料和结构 §圆柱蜗杆传动的效率、润滑
《机械设计基础 》
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传，蜗轮是从动件。
第三节蜗杆传动的失效形式、材料和结构
二、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），当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
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，但该结构
的刚度 较前一种差。
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蜗杆导程角
蜗轮螺旋角 径向间隙 标准中心距
第十二章 蜗杆传动
符号
d ha
hf da
df
c
a
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 mq
d2 mz
ha m h f 1.2m
d a1 (q 2)m da2 (Z2 2)m
d f 1 (q 2.4)m arctg Z1
q
d f 2 (Z 2 2.4)m
第十二章 蜗杆传动
第六节圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
二、蜗杆传动的润滑
➢ 目的：减摩、散热。 ➢ 润滑油的粘度和给油方法可参照表11-5选取。 ➢ 一般根据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法。
蜗杆下置时，浸油深度应为蜗杆的一个齿高； 给油方法： 油池润滑： 蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的 1/6～1/3。
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； 齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
蜗轮蜗杆讲解
蜗轮蜗杆讲解
蜗轮蜗杆传动是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，主要由蜗杆和蜗轮组成。
以下是关于蜗轮蜗杆传动的详细讲解：
1. 组成：
* 蜗杆：具有一个或几个螺旋齿，并且与蜗轮啮合而组成交错轴齿轮副的齿轮。
其分度曲面可以是圆柱面、圆锥面或圆环面。
* 蜗轮：类似斜齿圆柱齿轮，但为了改善啮合情况，通常将其齿廓做成圆弧形，以包住蜗杆部分。
2. 工作原理：
* 蜗轮蜗杆传动时，蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。
* 蜗杆和螺纹类似，有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。
* 当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时，蜗杆蜗轮传动具有反行程自锁性，即只能以蜗杆带动蜗轮，不能以蜗轮带动蜗杆。
3. 特点：
* 传动比大：这意味着当蜗杆转动一定的角度时，蜗轮可以转动更大的角度。
* 结构紧凑：由于其紧凑的结构，蜗轮蜗杆传动通常用于需要较小空间的应用。
* 传动平稳，无噪声：这使得蜗轮蜗杆传动在需要平稳、安静的场合特别有用。
* 具有自锁性：如上所述，当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时，传动具有反行程自锁性。
* 传动效率较低：由于滑动和滚动的存在，传动效率相对较低。
* 磨损较严重：由于齿面之间的滑动和滚动，导致齿面磨损较严重。
* 蜗杆轴向力较大：这可能导致轴承摩擦损失较大。
4. 应用：
* 蜗轮蜗杆传动广泛应用于各种机械中，如机床、减速器、汽车、飞机等。
它们通常用于传递交错轴之间的运动和动力，特别是在需要大传动比、紧凑结构和自锁性的场合。
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一般取 z2＝32～80。（Z1与Z2的荐用值表：12-2） 3. 蜗杆直径系数q和导程角γ 由于蜗轮是用与蜗杆尺寸相同的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数
目，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1（参见 表12-1）。 直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即：
蜗轮蜗杆正确啮合条件是：蜗杆的轴面模数 ma1和轴面压力 角αa1应分别等于蜗轮的端面模数mt2和端面压力角αt2，即
ma1 =mt2 =m
αa1=αt2= α 模数m的标准值，见表12-1；压力角标准值为20°，ZA蜗杆
取轴向压力角为标准值，ZI蜗杆取法向压力角为标准值。
如图上图所示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱 (或称为中圆柱)。蜗杆分度圆(中圆)直径用d1表示，其值见表 12-1。蜗轮分度圆直径以d2表示。 Northwest A&F University
d1
d1
px px pz
导程pz z1 px1 z1m
tg z1 px z1m z1 d1 d1 q
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n n 第 一 节 蜗杆传阿动基米的德特螺线点和类型
n
n
nn
2
n
n
阿基米德蜗杆(ZA)
轴面---直线
延伸渐开线 延伸渐开线蜗杆(ZI)
加工：刀具平面垂直于螺线 特点：端面---延伸渐开线
法面---直线
第十二章 蜗杆2传动
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第十二章 蜗杆传动
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
蜗杆分左旋和右旋。
蜗杆还有单头和多头之分。
左 旋
右 旋
第十二章 蜗杆传动
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蜗杆的类型
圆柱蜗杆
环面蜗杆
圆锥蜗杆
普通圆柱蜗杆
（按刀具位置不同）
阿基米德蜗杆 延伸渐开线（法向直廓）蜗杆 渐开线蜗杆
❖ 由于蜗轮是用与蜗杆形状相仿的滚刀，按范成原理切制轮齿，
所以ZA蜗杆传动中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐
开线齿轮与齿条的啮合。
pL
主
平
面
第十二章 蜗杆传动
B
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。
项目八 蜗杆传动
§8-1 蜗杆传动的特点和类型 §8-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 §8-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 §8-4 圆柱蜗杆传动的受力分析 §8-5 圆柱蜗杆传动的强度计算 §8-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
❖ 在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导
程角γ应与蜗轮分度圆上的螺旋角β大小相等旋向相同，即
γ=β
2. 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
❖ 设蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，当蜗杆转一周时，蜗轮转
过 z1 个齿( z1 / z2周)i。因n此1 ，z其2 传动d比2 为
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。
第十二章 蜗杆传动
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
二、蜗杆传动的类型
阿其基齿米面德一蜗般杆是（在车ZA床蜗上杆用）直线刀刃的 普通圆柱蜗杆传动 渐车开刀线切蜗制杆而成（，Z车I蜗刀杆安）装位置不同，
第一节 蜗杆传动的特点和类型
渐开线
基圆
渐开线蜗杆(ZI)
加工：刀刃与蜗杆的基圆柱相切 特点：端面---渐开线
后两种蜗杆的加工，刀具安装较困难，生产率低，故常用阿 基米德蜗杆。
第十二章 蜗杆传动
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 一、圆柱蜗杆传动的主要参数:
圆柱蜗杆传动
法加向工直出廓的蜗杆（的Z齿N廓蜗形杆状）不同。
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； 齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
锥蜗杆传动 重合度大；承载能力和效率较高。
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。
q d1 m
是导出值
d1 = q m≠z1m
当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。因此，
对于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足够的刚度。
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第十二章 蜗杆传动
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
➢ 如图所示蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线为螺旋线。
n2 z1
d1
(12 1)
❖ z1↑→↑→效率 η↑，但加工困难。
❖ z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。(蜗杆头数与传动效率关系)
❖ 常取，z1＝1，2，4，6。 可根据传动比，参考表 12-2中的荐
用值选取。
第十二章 蜗杆传动
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。 交错角一般为90°。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。
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第一节 蜗杆传动的特点和类型
一、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． 蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大，效率低； 5. 蜗轮的造价较高。
1. 模数m和压力角α 中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。
主平面
β1 γ=β
第十二章 蜗杆传动
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
中间平面：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
❖ 蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面（主平面）内确定。