蜗杆斜齿轮传动的设计方法
斜齿轮与蜗轮蜗杆传动
h f han mn cn mm hat mt ct mt
d
三、一对斜齿轮的正确啮合条件
斜齿轮的正确啮合条件可以用端面参数表示，此外，为保 证两轮的螺旋渐开面能正确相切，两轮的螺旋角应该大小相等， 外啮合时，方向相反，内啮合方向相同。
1、主剖面：过蜗杆的轴线作垂直与蜗轮轴线的剖面。 蜗轮是用与蜗杆类似的滚刀按啮合关系加工的。蜗杆在 主剖面相当于齿条，则蜗轮在主剖面内相当于渐开线齿轮。 2、在主剖面内，蜗杆蜗轮的啮合相当于齿条与齿轮的啮合。
3、正确啮合条件
2 +1= 90º ma1=mt2 a1=t2
四、蜗杆蜗轮的几何尺寸
(2) 模数 mn mt cos
(3) 压力角 tg n tg t cos
(4) 齿顶高系数和顶隙系数 2、几何尺寸计算 h* m h h* m
a an n at t
pn
pt
用端面参数仿照直齿轮的尺寸计算方法计算，然后转化成法向参数表示。 * * * * 例如：斜齿轮的分度圆直径： d Zmt Zmn / cos * * * hat hnt cos ct* cn cos 传动的标准中心距： a (d1 d 2 ) / 2 mt (Z1 Z 2 ) / 2
3、啮合状态
对于两轴的交错角=90º 的传动
=1+2=90º =2
蜗轮的圆柱面作成内凹弧形， 部分地包柱蜗杆。一般蜗杆 为主动件。
4、传动特点 传动比大，传动平稳，传动效 率低，一般 =0.7~0.8，自锁 蜗杆 <0.5
通常蜗杆的头数即齿数Z1=1~4
三、蜗杆蜗轮的正确啮合条件
主剖面
斜齿轮与蜗杆的配合案件计算
斜齿轮与蜗杆的配合案件计算斜齿轮与蜗杆的配合是机械传动中常见的一种形式，它们可以实现两个轴之间的转动传递，同时具有传递大扭矩和变速比的特点。
在实际应用中，我们需要进行斜齿轮与蜗杆的配合案件计算，以确保其传动效率和可靠性。
下面将详细介绍斜齿轮与蜗杆的配合案件计算的相关内容。
首先，我们需要确定斜齿轮与蜗杆的基本参数，包括齿数、模数、齿轮直径、蜗杆的螺旋角等。
这些参数的选取将直接影响到整个传动系统的性能。
我们可以根据实际需要、传动比和承载要求来选择合适的参数。
其次，我们需要进行斜齿轮与蜗杆的齿面受力计算。
斜齿轮与蜗杆传动的齿面受力是通过两者之间的摩擦生成的，因此需要考虑齿面接触面积、合理的齿面载荷分布等因素。
通过进行齿面受力计算，可以确定齿轮和蜗杆的材料强度要求，以及齿轮结构的合理设计。
接下来，根据齿面受力计算的结果，我们可以进行齿轮与蜗杆的设计。
齿轮的设计包括齿轮的几何形状、轴向尺寸的确定，以及齿轮的制造工艺要求。
而蜗杆的设计主要包括蜗杆的直径、螺旋角、蜗杆和轴的焊接方式等。
设计时需要考虑到齿轮和蜗杆的传动效率、承载能力、制造成本等方面的因素，以满足实际应用的要求。
最后，进行齿轮与蜗杆的强度校核。
齿轮与蜗杆在工作过程中承受着巨大的轴向和径向载荷，因此需要保证其强度不会超过材料的承载能力。
通过进行强度校核，可以确定齿轮和蜗杆的材料强度是否满足要求，并进行必要的结构优化设计。
除了上述计算以外，我们还需要考虑其他因素，例如齿轮和蜗杆的润滑方式、传动效率的影响因素、噪声与振动控制等。
这些因素将对斜齿轮与蜗杆传动的工作性能产生重要影响，在实际计算中需要予以考虑和优化。
综上所述，斜齿轮与蜗杆的配合案件计算包括基本参数的确定、齿面受力计算、齿轮与蜗杆的设计、强度校核等环节。
通过合理的计算与设计，可以确保斜齿轮与蜗杆传动的工作性能和传动效率，满足实际应用的要求。
华科 机械设计 第4章-蜗杆传动设计
2、齿廓圆弧半径ρ
推荐ρ＝（5～5.5）m z1＝1～2时，取ρ＝5m ； z1＝4时 ，取ρ＝5.5m 3、蜗轮变位系数χ2 推荐χ2 ＝0.7～1.2 ， 应使χ2≤1.5，以免齿顶变尖 χ2 的计算方法同普通圆柱蜗杆传动 几何尺寸计算与普通圆柱蜗杆传动相仿，详见表 4－2
●
－向外 z2
－向里 Fa4 Fa3
●
输出 z4
Ft 4
n3 n4 z3
中间轴
Ft 2 n2
●
Ft 3
Ft 1 z1
Fa2 n1
径向力均指 向各自轮心
蜗杆、蜗轮 均为右旋
Fa1 输入
机械设计
第四章 蜗杆传动设计－强度条件
二、普通圆柱蜗杆传动齿面接触疲劳强度计算 特点：1）强度计算主要针对蜗轮轮齿（材料原因）
Fa1－轴向力
3、力的方向（蜗杆主动）
Ft1 Fa 2
Fa1 Ft 2
Fr1 Fr 2
圆周力： 蜗杆上Ft 1与转向相反 同 齿 蜗轮上Ft 2与转向相同 径向力： Fr1和Fr2指向各自的轮心 轮 轴向力： 蜗杆上Fa1用主动轮左右手定则判定 左旋蜗杆用左手定则 右旋蜗杆用右手定则
机械设计
第四章 蜗杆传动设计
§4-1 概述 一、蜗杆传动的特点 用于空间交错轴间的传动，通常Σ=90° 从运动关系看，相当于螺杆与螺母运动 传动比大， i = 10~80，故结构紧凑； 传动平稳，噪声小；
可实现自锁； 摩擦发热大、传动效率低； 制造成本较高(蜗轮常用青铜合金制造)
机械设计
第四章 蜗杆传动设计－概述
减摩性好
蜗杆为细长轴零件，选材时应保证足够的强度和刚度
蜗轮蜗杆的设计方案
了解蜗杆传动的特点，它的适用场合。
了解蜗杆传动的主要参数，如模数、压力角、螺旋头数、螺旋导程角、螺旋螺旋角、螺旋分度圆等。
•熟悉蜗杆、蜗轮构造，蜗杆与蜗轮常用什么材料制造,那个易被损害。
•掌握蜗杆传动效率低的机理，蜗杆传动中箱体内的润滑油温度过高有什么危害，如何降低。
第一节概述蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的（图3－52），用于传递交错轴之间的运动和动力，通常两轴交错角为90°。
在一般蜗杆传动中，都是以蜗杆为主动件。
从外形上看，蜗杆类似螺栓，蜗轮则很象斜齿圆柱齿轮。
工作时，蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。
为了改善轮齿的接触情况，将蜗轮沿齿宽方向做成圆弧形，使之将蜗杆部分包住。
这样蜗杆蜗轮啮合时是线接触，而不是点接触。
蜗杆传动具有以下特点：1．传动比大，且准确。
通常称蜗杆的螺旋线数为螺杆的头数，若蜗杆头数为z 1，蜗轮齿数为z2，则蜗杆传动的传动比为2＝n1/n2＝z2/z1ω1/ωi＝（3－60）通常蜗杆头数很少（z1=1～4），蜗轮齿数很多(z2=30～80)，所以蜗杆传动可获得很大的传动比而使机构比较紧凑。
单级蜗杆传动的传动比i≤100～300；传递动力时常用i＝5～83。
2．传动平稳、无噪声。
因蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿对较多。
03．当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，可以实现自锁。
=0.4～0.45。
η=0.82～0.92。
具有自锁时，η=0.75～0.82；z1＝3～4时，η=0.7～0.75；z1=2时，η4．传动效率比较低。
当z1＝1时，效率5．因啮合处有较大的滑动速度，会产生较严重的摩擦磨损，引起发热，使润滑情况恶化，所以蜗轮一般常用青铜等贵重金属制造。
由于普通蜗杆传动效率较低，所以一般只适用于传递功率值在50～60kW以下的场合。
一些高效率的新型蜗杆传动所传递的功率可达500kW，圆周速度可达50 m/s。
第二节蜗杆传动的主要参数和几何尺寸本节只讨论普通圆柱蜗杆传动，或称阿基米德圆柱蜗杆传动（在垂直于蜗杆轴线的剖面中，齿廓线是一条阿基米德螺旋线，故称为阿基米德螺杆）。
机械设计-蜗轮蜗杆斜齿锥齿轮传动受力分析例题1
机械设计---蜗轮蜗杆、斜齿轮、锥齿轮传动机构受力分析例题【例题1】如图所示为一蜗杆—圆柱斜齿轮—直齿圆锥齿轮三级传动。
已知蜗杆1为主动件，且按图示方向转动。
试在图中绘出：
（1）各轴转向。
（2）使II、III轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向。
（3）各轮所受诸轴向分力的方向。
【解】
（1）各轴转向如图所示（4分）。
（2）斜齿轮轮齿的旋向如图（2分）。
（3）各轮所受诸轴向分力的方向如图。
（8分）
【解析】
蜗轮蜗杆传动受力分析:
径向力F r:由啮合点指向各自的回转中心。
圆周力F t:主动轮所受圆周力与啮合点切向速度
方向相反(阻力);
从动轮所受圆周力与啮合点切向速度方向相同(动力)。
轴向力F a:主动轮(蜗杆)受力方向用左右手螺旋法则。
从动轮受力方向与F t1相反。
斜齿圆柱齿轮传动受力分析
径向力F r:由啮合点指向各自齿轮的回转中心。
圆周力F t:主动轮所受圆周力与啮合点切向速度方向相反(阻力)。
从动轮所受圆周力与啮合点切向速度方向相同(动力)。
轴向力F a:主动轮受力方向用左右手螺旋法则判定，从动轮受力方向与主动轮相反。
锥齿轮受力分析
径向力F r:由啮合点指向各自的回转中心。
轴向力F a:由啮合点指向各自齿轮的大端(与齿轮转向无关，方常作为隐含条件)。
圆周力F t:主动轮所受圆周力与啮合点切向速度方向相反(阻力)。
从动轮所受圆周力与啮合点切向速度方向相同(动力)。
蜗轮蜗杆的传动设计原理
蜗轮蜗杆的传动设计原理蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，具有传动比大、承载能力强、传动平稳等优点，常用于工业机械设备中。
其传动原理是通过蜗轮和蜗杆之间的啮合来实现转矩和转速的传递。
蜗轮蜗杆传动由蜗轮（也称为蜗杆齿轮）和蜗杆组成，蜗轮的外形为螺旋状，蜗杆的外形为带有螺旋槽的杆状。
当蜗轮和蜗杆啮合时，通过蜗轮的旋转使蜗杆产生旋转运动，从而实现传递动力。
蜗轮和蜗杆之间的啮合形成斜面传动，有效地提高了传动的效率。
蜗轮蜗杆传动的设计原理主要包括以下几个方面：一、蜗杆的螺旋角度：蜗轮的螺旋角度对传动效率和稳定性有重要影响。
螺旋角度越小，蜗杆旋转一周所实现的传动比越大，但摩擦力和损耗也会增加。
因此，在设计中需要合理选择螺旋角度，以平衡传动比和效率。
二、蜗轮和蜗杆的材质和硬度：蜗轮通常选择高强度、耐磨损的材料制造，如合金钢。
蜗杆则通常选择高硬度、耐磨损的材料制造，如硬化钢或淬火淬硬钢。
选用合适的材质和硬度能够提高蜗轮蜗杆传动的承载能力和使用寿命。
三、蜗轮蜗杆的啮合准确度：蜗轮蜗杆的啮合准确度直接影响传动的稳定性和传动效率。
要求蜗轮蜗杆的啮合面光洁平整，啮合角度准确，否则容易产生额外的摩擦和磨损，降低传动效率，甚至导致传动失效。
四、润滑和散热：蜗轮蜗杆传动需要进行充分的润滑，以减少摩擦和磨损。
常见的润滑方式包括润滑油膜润滑、浸油润滑和油浸润滑等。
同时，蜗轮蜗杆传动还需要考虑散热问题，以保证传动过程中温度的稳定性。
五、传动比的选择：蜗轮蜗杆传动的传动比通常为大于1的数值，决定了输入和输出之间的速度和转矩的比例。
传动比的选择需要根据实际应用需求和机械设备的工作特性来确定。
六、传动效率和传动精度的考虑：蜗轮蜗杆传动的效率通常较低，为60%~90%，且传动精度也会受到蜗轮蜗杆啮合面质量的影响。
因此，在设计中需要综合考虑传动效率和传动精度的要求，以满足实际应用的需要。
综上所述，蜗轮蜗杆传动的设计原理包括蜗杆的螺旋角度、蜗轮和蜗杆的材质和硬度、啮合准确度、润滑和散热、传动比的选择，以及传动效率和传动精度的考虑等方面。
机械设计蜗杆传动
圆周力：Ft 轴向力：Fa 径向力：Fr 且有如下关系：
Ft1 = -Fa2 = - 2T1 / d1 Fa1 = -Ft2 = - 2T2 / d2
Fr1 = -Fr2 = - Ft2 tgα
ω2
潘存云教授研制
Fa2 Fr2 α Ft2
ω2
Fa1
潘存云教授研制
Fr1
Ft1
式中：T1 、T2分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。
普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
名称
蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径 齿顶高 齿根高 顶圆直径 根圆直径
蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距 径向间隙
中心距 2020/8/3
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 =mq
d2=mz2
ha=m
ha=m
df =1.2m 潘存云教授研制
df =1.2m
da1=m(q+2) da1=m(Z2+2) df1=m(q-2.4) df2=m(Z2-2.4)
2020/8/3
2 蜗杆传动的类型
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
圆柱蜗杆传动
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
锥蜗杆传动特点：
潘存云教授研制
1）同时接触的点数较多，重合度大；
2）传动比范围大，一般为10~360； 3）承载能力和传动效率高； 4）2020/制8/3 造安装简便，工艺性好。
1.25 20
2.5 28 (35.5)
4
22.4
45
11..66
2200 q=12.5 2288 潘存云教授q3研.=制1517.53(258.5)
斜齿导程计算公式
斜齿导程计算公式斜齿导程计算是机械传动中非常重要的一部分，它涉及到齿轮、蜗杆、蜗轮等机件的计算和选型。
在正常的机械传动系统中，一般采用垂直齿轮、平面齿轮或倾斜齿轮进行传动。
在采用倾斜齿轮传动时，我们需要了解如何计算斜齿导程。
斜齿导程就是齿轮齿面与车削的斜齿槽的交线在轴向上的投影距离。
斜齿轮是指与普通齿轮不同的齿轮，其齿面不垂直于轴线，而是倾斜一定角度。
斜齿轮与普通齿轮相比，具有更高的传动能力和更好的静音性能。
斜齿轮的传动比也叫斜齿导程，是斜齿轮与蜗杆的传动比，但是斜齿轮设计的难度很大，要求齿形精度高，因此其设计和制造难度比较大。
斜齿轮的齿面呈螺旋形状，齿距较大，因此可以承受更大的力矩。
齿距是指相邻两齿中心间距，就是齿轮上很多小齿之间的间隔。
设计斜齿轮的时候，需要根据轴向上的长度，来计算斜齿导程的大小。
斜齿导程的计算公式为：P＝(W＋D)，其中，P是斜齿导程，W是圆球半径，D是圆锥高度。
具体计算方法如下：首先，需要确定圆锥齿轮的锥角，然后计算出圆球半径、圆锥高度和斜齿槽的角度；其次，根据斜齿槽的角度，可以计算出圆锥齿轮的垂直齿距；然后，确定圆锥齿轮的模数和齿数，从而计算出圆锥齿轮的直径；最后，利用公式P＝(W＋D)，计算出斜齿导程的大小。
在进行斜齿导程计算时，需要注意的是，斜齿轮的齿面要求比较高，需要进行精密加工和检测，确保其齿形符合设计要求。
此外，斜齿轮的安装和使用也需要注意一些细节，以保证传动系统的正常运转。
综上所述，斜齿导程计算是机械传动中重要的一环，需要根据斜齿轮的设计要求，计算出准确的斜齿导程。
在实际应用中，需要结合具体情况，采取合适的斜齿轮设计方案，并加强斜齿轮的制造和使用管理，以保证机械传动的可靠性和运转稳定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
蜗杆斜齿轮传动的设计方法
发表时间：2018-08-07T12:05:58.323Z 来源：《知识-力量》2018年9月上作者：陈远琴[导读] 对蜗轮副啮合与圆柱斜齿轮和蜗杆啮合进行对比分析，提出在传动载荷不大的情况下将蜗轮替换成圆柱斜齿轮的运用，并分析提出斜齿轮加工优势及装配优势，最后通过实例举证斜齿轮替代蜗轮在现实中的运用。
（贵州群建精密机械有限公司，贵州省遵义市 563003）
摘要：对蜗轮副啮合与圆柱斜齿轮和蜗杆啮合进行对比分析，提出在传动载荷不大的情况下将蜗轮替换成圆柱斜齿轮的运用，并分析提出斜齿轮加工优势及装配优势，最后通过实例举证斜齿轮替代蜗轮在现实中的运用。
关键词：斜齿轮蜗轮副中心高
1、引言
蜗轮副减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换将电机的转速减速到所需要的转速，并得到较大转矩的机构。
在传递动力与运动的机构中应用范围相当广泛。
加工蜗轮时理论上应使用专用的蜗轮滚刀，由于蜗轮规格较多，在实际工作中往往因为没有专用的滚刀，而用其他相近的滚刀代替，如飞刀等，但是这个加工带来了麻烦。
因而在蜗轮副传递载荷不大的情况下可以用斜齿轮替代蜗轮，可以将加工简单方便化。
2、蜗轮副啮合与斜齿轮和蜗杆啮合情况分析
在蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆是以轴向模数为标准值，蜗杆的端面齿形有阿基米德螺旋线和延长渐开线以及渐开线三种状态，而蜗杆与圆柱斜齿轮啮合时，斜齿轮以法向模数和法相齿形角为标准值，所以蜗杆也多以法向模数和法向齿形角为标准值，蜗杆端面齿形时延长渐开线，我们通常称作Zn型蜗杆，所以斜齿轮替代蜗杆主要以法向模数为标准值来设计斜齿轮。
图一是蜗杆和蜗轮的啮合示意图，图中蜗杆轴向齿距Px=BC=AC’=πM，蜗轮端面齿距Pt=πM，Px=Pt。
图二是蜗杆与斜齿轮啮合，图中斜齿轮的法向齿距Pn2=πMn，蜗杆法向齿距Pn1=BD=AD’=πMn，当Pn1=Pn2=πMn时他们才能正确啮合。
M………………………………蜗杆轴向模数（蜗轮端面模数） Mn………………………………………………………法向模数一般蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆受其直径系数q的限制，变化较大，与之啮合的蜗轮也将因为没有相应的蜗轮滚刀而不便加工，且中心距的要求准确及加工成型的蜗轮副配对斑点等高要求，蜗杆的中心线应该与蜗轮中心平面重合，及△L越小越好（如图一）否则不能达到最佳啮合状态，会造成啮合噪音增加，磨损加快等不利现象发生，故加工蜗轮时需要专用的蜗轮滚刀，若无专用滚刀而是用飞刀加工，机床必须要有切向刀架，操作麻烦，效率较低，通常不建议用该种方法加工蜗轮。
而蜗杆与斜齿轮啮合时，就不受蜗杆直径系数q的限制，中心距可以根据速比和刚度而定，加工斜齿轮相对于蜗轮较方便，不需要专用的蜗轮滚刀，并且加工斜齿轮可以通过剃齿，磨齿等工艺来对齿面精度进行提高，以达到提高减速器精度的目的，另外蜗杆对圆柱斜齿轮的轴向位置没有严格的要求，安装和拆卸都比较方便。
[2]
3、实例举证
3.1、蜗轮副减速器状态
蜗轮副减速器为单头蜗轮副，速比要求i=40:1，中心距要求a=44.5mm，蜗杆参数为齿数Z1=1，轴向模数Mt=1.65，法向压力角α=20°，分度圆直径d1=23。
精度等级7fGB10089-88
3.2、斜齿轮替代蜗轮基本参数计算[1]
蜗杆与斜齿轮啮合的计算与一般齿轮的计算相同，
3.3、圆柱斜齿轮与蜗杆啮合侧隙确定
圆柱斜齿轮与蜗轮啮合侧隙确定可以参考蜗轮副间隙计算 3.3.1、圆柱斜齿轮与蜗杆传动最小法向侧隙确定[1]
在常温（20℃）条件下，圆柱斜齿轮与蜗杆传动最小法向侧隙可以参照下表取值，取侧隙种类副f级jnmin=16μm
3.3.2、圆柱斜齿轮与蜗杆传动最大法向侧隙确定[1]
在常温（20℃）条件下，圆柱斜齿轮与蜗杆传动最大法向侧隙jnmax可以按以下公式进行计算：
通过查找齿轮手册对应数值及对应公式进行演算为:
通过计算得出该斜齿轮和蜗杆啮合侧隙范围在16-210μm之间最为合适。
4、案例实施结果
通过该设计出的斜齿轮和蜗杆在装配上不仅方便快捷，蜗杆与斜齿轮中心高还无需完全保证在同一条直线上即可完美啮合，通过性能检测各方面性能指标均满足使用要求，具体结果如下图四。
5、总结
本文通过蜗轮副啮合与斜齿轮替代蜗轮与蜗杆进行啮合对比分析，找出两者啮合的相似与区别点，详细列出斜齿轮比蜗轮的加工优势，分析列举出斜齿轮替代蜗轮的具体参数，并进行实例举证，更加详细的演算如何成功地将斜齿轮对蜗轮进行替代。
参考文献
[1]齿轮手册编委会，齿轮手册第二版[M],机械工艺出版社，2004
[2]孙恒，陈作模，机械原理[M]，北京高等教育出本社，2001。