涡轮蜗杆配合基本常识
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。
一对蜗轮蜗杆的正确啮合条件
一对蜗轮蜗杆的正确啮合条件
1. 压力角相等：蜗杆蜗轮啮合时，两个齿轮的压力角必须相等，否则会导致啮合不良或齿轮损坏。
2. 螺旋角相等：蜗杆螺旋线的螺旋角必须与蜗轮斜齿轮的斜齿角相等，这样才能确保螺旋线能够充分地沿着齿面滚动，增加啮合接触面积，减小啮合冲击和摩擦。
3. 螺旋线方向相反：蜗杆和蜗轮的螺旋线方向必须相反，这样才能使蜗轮齿轮能够旋转，产生传动效果。
4. 模数匹配：蜗杆和蜗轮的模数应该是相匹配的，如果模数不匹配，会导致啮合不良或齿轮损坏。
5. 中心距匹配：蜗杆和蜗轮的中心距应该匹配，过小或过大都会导致啮合不良或齿轮损坏。
6. 同轴度：蜗杆和蜗轮的轴线应该保持同轴，这样才能使齿面充分啮合，减小啮合冲击和摩擦。
[指南]蜗轮蜗杆传动总结
![[指南]蜗轮蜗杆传动总结](https://img.taocdn.com/s3/m/5649642ba88271fe910ef12d2af90242a895abd6.png)
[指南]蜗轮蜗杆传动总结蜗杆的头数选择蜗杆头数z1时，主要考虑传动比、效率和制造三个方面从制造方面，头数越多，蜗杆制造精度要求也越高从提高效率看，头数越多，效率越高;若要求自锁，应选择单头从提高传动比方面，应选择较少的头数;在动力传动中，在考虑结构紧凑的前提下，应很好地考虑提高效率。
当i传动比较小时，宜采用多头蜗杆。
而在传递运动要求自锁时，常选用单头蜗杆。
蜗杆蜗轮传动中应注意事项蜗杆导程角()是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小于啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。
引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大;一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。
蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性;当取大值时，传动效率高。
与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等于，而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等于，而是。
蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点K处方向、方向(平行于螺旋线的切线)及应垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定;也可用“右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指”来判定。
蜗轮蜗杆正确啮合的条件1 中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为标准值;蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角且为标准值，即==m ，==2 当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。
蜗轮及蜗杆机构的特点可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小具有自锁性。
当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。
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
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（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。
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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
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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。
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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
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总效率：
1 2 3
机械设计基础讲义第八章蜗杆传动
（a ）圆柱蜗杆传动 （b ）环面蜗杆传动 （c ）锥面蜗杆传动图8.2 蜗杆传动的类型机械设计基础讲义第八章蜗杆传动具体内容 蜗杆传动特点与类型；蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算；蜗杆传动的效率、热平衡计算及润滑；蜗杆传动受力分析与计算载荷；蜗杆传动失效形式与设计准则；蜗杆传动材料与许用应力；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算；蜗杆传动的结构设计。
重点 蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算；蜗杆传动受力分析；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算。
难点 蜗杆传动受力分析。
第一节 蜗杆传动的特点与类型蜗杆传动由蜗杆与蜗轮构成（图8.1），用于传递交错轴之间的运动与动力，通常两轴间的交错角︒=∑90。
通常蜗杆1为主动件，蜗轮2为从动件。
一、蜗杆传动的特点1、优点传动比大；工作平稳，噪声低，结构紧凑；在一定条件下可实现自锁。
2、缺点发热大，磨损严重，传动效率低（通常为0.7～0.9）；蜗轮齿圈常使用铜合金制造，成本高。
二、蜗杆传动的类型根据蜗杆形状的不一致，蜗杆传动可分为圆杆蜗杆传动、环面蜗杆传动与锥面蜗杆传动三种类型，如图8.2所示。
图8.1 蜗杆传动 1－蜗杆，2－蜗轮根据加工方法不一致，圆柱蜗杆传动又分为阿基米德蜗杆传动（ZA型）、法向直廓蜗杆传动（ZN型）、渐开线蜗杆传动（ZI型）与圆弧圆柱蜗杆传动（ZC型）等。
前三种称之普通圆柱蜗杆传动，见图8.3所示。
（a）阿基米德蜗杆（b）法向直廓蜗杆（c）渐开线蜗杆图8.3 普通蜗杆的类型第二节圆柱蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算在普通圆柱蜗杆传动中，阿基米德蜗杆传动制造简单，在机械传动中应用广泛，而且也是认识其他类型蜗杆传动的基础，故本节将以阿基米德蜗杆传动为例，介绍蜗杆传动的一些基本知识与设计计算问题。
一、蜗杆传动的基本参数通过蜗杆轴线并垂直于蜗杆轴线的平面称之中间平面，见图6.4。
在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条与齿轮的啮合。
因此，设计圆柱蜗杆传动时，均取中间平面上的参数与几何尺寸作为基准。
机械课件第12章蜗轮蜗杆
蜗轮蜗杆的设计流程
确定传动比
根据实际需求确定蜗轮蜗杆的传动比 ，以满足工作要求。
设计蜗轮蜗杆的结构
根据实际应用需求，设计蜗轮蜗杆的 结构，包括蜗杆的长度、直径、螺旋
线方向等。
选择设计参数
根据工作条件和强度要求，选择合适 的模数、压力角、蜗杆直径等设计参 数。
蜗轮蜗杆传动由两个交错轴线、相互咬合的蜗轮 02 和蜗杆组成，通过蜗轮的旋转带动蜗杆的旋转。
蜗轮蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平 03 稳、自锁等特点，广泛应用于各种机械传动系统
中。
蜗轮蜗杆的传动比计算
01 蜗轮蜗杆的传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿 数，即i=z2/z1。
02 传动比的大小取决于蜗轮和蜗杆的齿数比，可以 根据实际需求选择合适的齿数比来满足不同的传 动要求。
02 传动比的计算是蜗轮蜗杆设计中的重要参数，对 于确定传动系统的性能和尺寸至关重要。
蜗轮蜗杆的效率分析
1
蜗轮蜗杆的效率受到多种因素的影响，包括润滑 条件、齿面摩擦、齿面磨损、制造精度等。
2
在理想情况下，蜗轮蜗杆的传动效率可以达到 90%以上，但在实际应用中，由于各种因素的影 响，效率可能会降低。
校核强度和稳定性
根据设计参数和实际工况，对蜗轮蜗 杆进行强度和稳定性的校核，确保其 能够满足工作要求。
蜗轮蜗杆的制造工艺
01
02
03
铸造工艺
通过铸造方法制造蜗轮蜗 杆的毛坯，常用的铸造工 艺有砂型铸造、金属型铸 造等。
切削加工
对铸造毛坯进行切削加工 ，以获得精确的外形和尺 寸，包括车削、铣削、磨 削等加工方式。
机械设计基础：第12章蜗轮蜗杆讲解
精品资料
二、蜗杆蜗轮的结构(jiégòu) 蜗杆通常(tōngcháng)与轴 → 蜗杆轴 制成一体
b1 蜗杆长度b1的确定：
z1=1或2时：b1 ≥(11+0.06z2)m
z1= 4时: b1≥ (12.5+0.09z2)m
140
90
(71)
(50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
精品资料
当蜗轮采用青铜(qīngtóng)制造时，蜗轮的损坏形式主要 是疲劳点蚀，其许用的接触应力如下表：
表12-4 锡青铜蜗轮的许用接触应力[σH]
蜗轮材料 铸造方法 适用的滑动速度
蜗杆齿面硬度
Vs m/s
齿面接触(jiēchù)强度验算公式：
σH = 500
KT2 = 500 d1d22
KT2 m2d1z22
≤[σH ]
500 2 由上式可得设计公式： m2d1≥ z2 [σH ] KT2
式中K为载荷系数，取：K =1.1~1.3
m、d1应选取标准值确定。
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表12－1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
锡青铜
HRC>45
f’ ρ’
0.11 0.08 0.055
第二系列 1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14
压力(yālì)角: α=20°
动力传动，推荐：α=25° 分度传动，推荐用 α=15°
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蜗轮蜗杆轮齿(lún chǐ)旋向相蜗同轮. 右旋 蜗杆右旋
若 ∑ ＝90° ＝β1+β2 ∵ γ1+β1 ＝90°
齿轮、蜗杆与蜗轮的装配
齿轮、蜗杆与蜗轮的装配1、装配前应熟悉设备技术文件，了解安装位置、转动方向、转速和润滑方式等。
2、装配前应做好下列检查：⑴齿轮（或蜗轮）的模数、外径、节圆直径；⑵齿轮（或蜗轮）的孔与轴的配合，键与键槽的配合；⑶如发现主动轴与从动轴的距离、平行度或垂直度（特别是人字齿轮）有超差时，应提请有关部门解决后，方可装配；3、齿轮（或蜗轮）装于轴上时，应检查其径向跳动和端面跳动。
检查时将齿轮以及划针盘、百分表等固定在支架上，转动齿轮测量其偏差值。
4、每对齿轮装配后，应按下列方法检查装配间隙和接触情况。
⑴用塞尺检查两齿啮合时的侧间隙，将小齿轮转向一侧，使两齿轮紧密接触，然后用塞尺在两齿未接触面间测量；检查顶间隙时，应使一齿顶与另一齿根相互对正后再进行。
侧间隙应符合下表要求：正齿轮之齿侧间隙（mm）正齿轮之顶间隙，若无规定时可用下列公式计算：C=0.20m~0.25m------------------------------------------------------------------------------------（26）C—为顶间隙，mmm—为该齿轮的模数。
⑵用压铅法检查齿轮的顶间隙和侧间隙时，铅丝长度不得少于5个齿距，铅丝直径不宜超过顶间隙的3倍，齿面的两端各放一根铅丝，用油脂贴在齿面上，对于齿宽较大的齿轮，沿齿宽方向应均匀放置至少2根铅条，转动两齿轮后取出压扁后的铅丝，用千分尺测量被压铅丝的厚度。
⑶用塞尺或压铅法检查啮合间隙，应在齿轮周圈选择0°、90°、180°、270°四处测量。
⑷用着色法检查齿轮的接触面，其接触斑点的百分值应符合下表：接触斑点百分值5、蜗轮与蜗杆装配前应做检查，二者的压力角应一致，转动应灵活。
蜗轮蜗杆一般出厂时都已装在轴上，如需现装配，蜗轮与轴，蜗杆与轴的配合都为过盈制，即轴比孔大0.10~0.04mm。
6、蜗轮与蜗杆的纵向中心应相互垂直，其转动中心距的允许偏差，应按设计或设备技术文件规定执行，无规定时按下表检查。
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（一）涡轮蜗杆配合条件：
A)蜗杆轴向（法向）模数=涡轮的端面模数；
B)轴向压力角=端面压力角；
C）蜗杆分度圆导程角=涡轮分度圆螺旋角；
（二）自锁条件：
当蜗杆的螺旋升角小与啮合面的当量摩擦角时，可实现自锁功能；
一般自锁时：螺旋角（导程角）约小于等于4°，详细见下列：
摩擦系数：0.06 自锁角度＜3°29′11″
0.07 自锁角度＜4°03′57″
0.08 自锁角度＜4°38′39″
（三）螺旋角应用：
齿轮螺旋角一般（8—25）°，高速轻载采用较大螺旋角（导程大），低速重载采用较小的螺旋角（导程小）；
A）：低速重载：
a)：较涡轮蜗杆属易磨件，所以蜗杆耐磨性需大于涡轮，一般材料选择15Cr、
20Cr、20CrMnTi等；碳、氮共渗处理；渗透厚度≥0.3mm；表面硬度：HRC45
—55；
b)涡轮材质选择其耐磨性较涡轮差些，一般选用特殊配置的耐磨性镍青铜、锡
青铜等；
1、 ZCuSn10P1（滑动速度可 25m/s）；
2、ZCuSn5Pb5Zn5（滑动速度<12m/s）；
3、铝青铜（滑动速度<4m/s），如 ZCuAl10Fe3,其减磨性和抗胶合性比锡青铜差，
但强度高，价格便宜；
4、灰铸铁（HT150、HT200）（滑动速度<2m/s），低速轻载传动中
（四）齿轮变位系数：
正变位：刀具远离齿中心的距离；
负变位：刀具靠近齿中心的距离。
（五）齿轮重合度：
1、重合度：齿合线长度/基圆齿距
2、重合度越大，运行越顺畅，一般设计时需重合度≥1.3；
（六）齿轮修缘：（可不进行修缘）
1、直齿重合度ε≤1.089、斜齿轮重合度ε≤1.0时；
2、螺旋角β＞17.45°时。