(完整版)_蜗轮蜗杆传动
蜗轮蜗杆传动概述
蜗轮蜗杆传动概述蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，广泛应用于各种工业设备和机械装置中。
它通过蜗轮和蜗杆之间的啮合来传递动力和转矩，具有传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点。
下面将对蜗轮蜗杆传动进行概述。
蜗轮蜗杆传动是一种副动副。
副动副是指在传动过程中，动力从一个运动副传递到另一个运动副，而不改变传动方向的一类传动方式。
在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动副，即输入动力的一方，而蜗轮则是被动副，即输出动力的一方。
这种传动方式可以实现大范围的传动比，通常在10:1至100:1之间。
蜗轮蜗杆传动的结构相对简单，占用空间小。
蜗杆是一种类似螺旋的零件，其螺旋线与蜗轮的齿轮相啮合。
蜗杆一般由高硬度的材料制成，如合金钢，以提高其耐磨性和传动效率。
而蜗轮则由灰铸铁或铜制成，以增加其齿轮的强度和耐用性。
蜗轮蜗杆传动的传动过程相对平稳，减少了传动中的冲击和振动。
这是因为蜗杆的螺旋线与蜗轮齿轮的啮合角度较大，一般在5°至15°之间。
这种大的啮合角度使得蜗轮蜗杆传动具有相对较高的传动效率和较低的噪声水平。
此外，蜗轮蜗杆传动还具有一定的自锁性，即在无外力作用下，蜗轮很难被反向转动，这在一些需要保持位置稳定的设备中具有重要作用。
蜗轮蜗杆传动具有广泛的应用领域。
它常用于各种机械装置中，如起重机、输送带、机床等。
在起重机中，蜗轮蜗杆传动可以提供大的传动比，使得起重机能够承载较大的负荷。
在输送带中，蜗轮蜗杆传动可以提供稳定的传动，并且能够适应不同的工作环境。
在机床中，蜗轮蜗杆传动可以提供精确的位置控制和平稳的转速控制。
蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，具有传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点。
它在各种机械装置和工业设备中得到了广泛应用，发挥着重要的作用。
第十一章 蜗轮蜗杆传动
5、效率、润滑、热平衡计算
1 2 3
（1——啮合效率，就是螺旋传动的效率）
1 tg tg V
—螺旋线升角； V——当量摩擦角； 2——轴承摩擦损失； 3——搅油损失；
2 3 0.95 ～0.96
蜗杆传动的润滑P303（自学内容） 蜗杆传动的热平衡计算
2 Fr2
Fa2 Ft2 Ft1 Fa1
Ⅰ
1
Fr1
为标准值。
（1）蜗轮齿数；（2）蜗轮分度圆直径；（3）蜗杆头数4；（4）蜗杆
分度圆直径；
6、为了凑中心距或改变传动比，可采用变位蜗杆传动，这时
。
（1）仅对蜗杆进行变位；（2）仅对蜗轮进行变位；（3）同时对蜗杆、
蜗轮进行变位；
2
7、蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中 2 最易发生。
（1）点蚀与磨损；（2）胶合与磨损；（3）轮齿折断与塑性变形；
m 2
q
z2
2
2）凑传动比
a a
m 2
q
z2
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m 2
q
z2
z2 z2 2
z2 z2 2
三、普通蜗杆传动设计
1、受力、应力分析
Ft2
Fr2
Fa2 Fa1
Fr1 Ft1
n1
左、右手定则
Ft1 Fa2
Ft2 Fa1
Fr1 Fr2
蜗轮滚刀（参数）=蜗杆（参数）
d1=20 d1=20 （才能保证蜗轮滚刀和蜗轮的中心距一致）
d1=22 d1=22（标准值）
q d1 m
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 》
Northwest A&F University
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。
Northwest A&F University
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；
蜗轮蜗杆传动PPT课件
蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
精品课件资料
（一）教学要求 1、了解蜗杆传动特点、类型 2、掌握蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 3、熟悉普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件、
强 度计算及热平衡计算等。 （二）教学的重点与难点
重点：普通圆柱蜗杆传动的几何参数计算、 正确啮合条件、强度计算。
VS
V1 cos
d1n1 60 1000 cos
(m / s) V1
较大的VS易发生齿面磨损和胶 合；如润滑条件良好（形成油膜条 件）则较大的VS则有助于形成润滑 油膜，减少摩擦、磨损，提高传动 效率。
精品课件资料
2.失效形式： 主要有点蚀、齿根折断、齿面胶合和磨损。最常见失
效是齿面胶合和过度磨损。
11.8 常用各类齿轮传动的选择
11.8.1 各类齿轮传动性能的比较
精品课件资料
11.8.2 传动类型的选择
在选择传动类型时应考虑以下几个方面 传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。 在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿轮放在高 速级
圆柱齿轮和谐齿轮相比，一般斜齿轮的强度比直齿轮 高，且传动平稳，所以用于高速场合。直齿轮用于低速 场合
为了减摩，通常蜗杆用碳钢和合金钢制成，高速重载 的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳(shentan)淬火，或45钢、 40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。
蜗轮用有色金属，常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝 青铜、灰铸铁等。
精品课件资料
11.4.2 蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构 蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴。 （1）铣(xi)制蜗杆
精品课件资料
精品课件资料
总效率：
1 2 3
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。
蜗轮蜗杆传动
三、蜗杆蜗轮旋向和转向的判别
1、蜗杆蜗轮螺旋方向的判定
蜗杆蜗轮有左旋右旋之分，判定方法采用右手法则：
伸出右手，手心对着自己，四个手指的方向与蜗杆 或蜗轮轴线的方向一致，大拇指自然伸出，齿向与 右手大拇指指向相同，为右旋蜗杆或蜗轮，反之则 为左旋。
蜗杆传动
蜗杆传动主要由蜗杆和涡 轮组成。主要用于传递交错 轴之间的运动和动力；两轴 交错一般为90°；通常蜗杆 为主动件，涡轮为从动件。
蜗杆外形类似于螺杆，有左 旋和右旋、单头和多头之分； 涡轮的形状与斜齿轮相似， 但轮齿沿齿宽方向呈弧形， 以改善齿面的接触情况。
一、蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆）
右旋蜗杆：伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的 旋转方向与大拇指指向相反。
左旋蜗杆：用左手判断，方法一样。
右旋蜗杆
左旋蜗杆
普通圆柱蜗杆传动 渐开线蜗杆 （ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）
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。
二、蜗杆传功的特点及应用
蜗杆传动与齿轮传动相比，主要有以下特点： 1、传动比大且准确，结构紧凑； 2、传动平稳，噪声小； 3、具有自锁性； 4、传动效率 用左（右）手法则确定蜗轮的转向：
右旋蜗杆：伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的 旋转方向与大拇指指向相反。
左旋蜗杆：用左手判断，方法一样。
举例分析、课堂练习
国家精品课程课件-机械设计基础(完整版8-15)
0.024 0.020
6.84˚
5.14˚
3.72˚
3.15˚ 2.58˚ 2˚ 1.78˚ 1.66˚
1.49˚
1.37˚ 1.15˚
0.18
0.13
0.09
0.07 0.055 0.045 0.04 0.035
0.03
10.2˚ 7.4˚ 5.14˚ 4˚ 3.15˚ 2.58˚ 2.29˚ 2˚ 1.72˚
* 蜗杆未经淬火时需将表中[σH]值降低20%。
24
§8-5 蜗轮蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
一、蜗轮蜗杆传动的效率 功率损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。
蜗杆主动时，总效率计算公式为：
η=（0.95~0.97）
tanγ tan(γ+ρ’
)
式中:
γ为蜗杆导程角;
ρ’称为当量摩擦角， ρ’=arctan f ’
m、d1应选取标准值确定。
21
表8－5 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)
1.2 20
2.5 28
4
(35.5)
1.6 22.4
45
20
28
(28)
5
3.15 35.5
(18)
(45)
22.4
56
2 (28) 35.5
4 (31.5) 6.3
d1
m
d1
40 6.3 (80)
5
(18) 2 22.4
(28) 35.5
(45) 56
4 (31.5) 6.3
d1
m
d1
(完整版)蜗杆传动题目及答案
第七章蜗杆传动（1）说明蜗杆头数z1及蜗轮齿数z2的多少对蜗杆传动性能的影响？（2）闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？（3）蜗杆传动有哪些特点？应用于什么场合？（4）蜗杆导程角γ大小不同时，其相应的蜗杆加工方法有何特点？蜗杆传动以什么面定义标准模数？（5）为什么要引入蜗杆直径系数？如何选用？它对蜗杆传动的强度、刚度、啮合效率及尺寸有何影响？（6）蜗杆传动的正确啮合条件是什么？自锁条件是什么？（7）影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角γ的大小对效率有何影响？（8）为什么蜗杆传动只计算蜗轮齿的强度，而不计算蜗杆齿的强度？在什么情况下需要进行蜗杆的刚度计算？许用应力如何确定？（9）蜗杆传动的热平衡如何计算？可采用哪些措施来改善散热条件？二、填空题：（1）减速蜗杆传动中，主要的失效形式为、、，常发生在。
（2）普通圆柱蜗杆传动变位的主要目的是和。
（3）有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知z1=2，q=8，z2=42，中间平面上模数m=8mm，压力角α=200，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径d1= mm，传动中心距a=mm，传动比i=。
蜗杆分度圆柱上的螺旋线角升γ=arctan蜗轮为旋，蜗轮分度圆柱上的螺旋角β=。
（4）蜗杆传动中，蜗杆导程角为γ，分度圆圆周速度为v1，则其滑动速度vs为，它使蜗杆蜗轮的齿面更容易发生和。
（5）两轴交错角为900的蜗杆传动中，其正确的啮合条件是，和（等值同向）。
（6）闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分：，和。
（7）在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越低，自锁性越好，一般蜗杆头数取z1=。
（8）阿基米德蜗杆传动在中间平面相当于与相啮合。
（9）变位蜗杆传动只改变的尺寸，而尺寸不变。
（10）在标准蜗杆传动中，当蜗杆为主动时，若蜗杆头数z1和模数m一定时，增大直径系数q，则蜗杆刚度；若增大导程角γ，则传动效率。
（11）蜗杆传动发热计算的目的是防止而产生齿面失效，热平衡计算的条件是单位时间内等于同时间内的。
- 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)。
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。
第十二章 蜗杆传动
Northwest A&F University
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。
d1
d1
px px pz
导程pz z1 px1 z1m
第十二章 蜗杆传动
§12-1 蜗杆传动的特点和类型 §12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 §12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
§12-4 圆柱蜗杆传动的受力分析
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
§12-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
《机械设计基础 》
Northwest A&F University
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：
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，
第一节 蜗杆传动的特点和类型
nn
阿基米德螺线
n
n
2 nn
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
Northwest A&F University
第一节 蜗杆传动的特点和类型
渐开线
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。
第十二章 蜗杆传动
Northwest A&F University
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
Northwest A&F University
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:
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。
第十二章 蜗杆传动
Northwest A&F University
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
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
Northwest A&F University
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
Northwest A&F University
Northwest A&F University
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
z2= i z1 。 如 z2太小，将使传动平稳性变差。如 z2太大，蜗轮直 径将增大，使蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。
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
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。
第十二章 蜗杆传动
Northwest A&F University
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。
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。
L
p
主
平
面
第十二章 蜗杆传动
B
Northwest A&F University
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。
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
过 z1 个齿( z1 / z2周)。因此，其传动比为
i n1 z2 d 2 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。
主平面
β1 γ=β
第十二章 蜗杆传动
Northwest A&F University
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。
❖ 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，
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
Northwest A&F University
第一节 蜗杆传动的特点和类型
二、蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动
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
渐车开刀线切蜗制杆而成（，Z车I蜗刀杆安）装位置不同， 法加向工直出廓的蜗蜗杆杆（的Z齿N廓蜗形杆状）不同。
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。