蜗杆传动PPT课件
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《蜗杆传动上课版》课件
04 传动比
蜗杆与蜗轮之间的转速之
比，决定了传动的减速或
增速效果。
蜗杆传动的应用范围
工业制造领域
用于各种机械设备中 的减速或增速传动， 如纺织机械、印刷机
械等。
交通运输领域
用于车辆、船舶和飞 机中的传动系统，如 发动机、变速器等。
农业机械领域
用于拖拉机、收割机 等农业机械中的传动
系统。
新能源领域
在风力发电、太阳能 发电等新能源领域中 ，蜗杆传动也得到了
切削加工是制造蜗杆传动的关键步骤， 需要精确控制切削参数和刀具几何形状 ，以保证蜗杆的精度和表面质量。
材料选择应根据使用要求和工作环境， 选择合适的材料和规格，以确保蜗杆传 动的性能和寿命。
热处理对于提高蜗杆传动的硬度和耐磨 性至关重要，包括淬火、回火和表面处 理等工艺。
蜗杆传动的维护保养
定期检查蜗杆传动的润滑 状况，确保润滑良好以减 少摩擦和磨损。
智能化控制
结合现代控制技术， 实现蜗杆传动的智能 化控制，提高传动精 度和效率。
拓展应用领域
探索蜗杆传动在更多 领域的应用，扩大其 使用范围。
04
蜗杆传动的设计与计算
蜗杆传动的设计原则
高效性
蜗杆传动应尽可能地提高传动效率， 减少能量损失。
稳定性
保证蜗杆传动的长期稳定运行，减少 维护和更换的频率。
材料和许用应力选择
根据计算结果，选择合适的材 料和确定许用应力，以确保蜗 杆传动的安全性和可靠性。
润滑和散热设计
考虑蜗杆传动的润滑和散热需 求，设计合理的润滑和散热系
统。
蜗杆传动的优化设计
参数优化
对蜗杆传动的参数进行 优化设计，以提高其性
能和降低制造成本。
机械原理—蜗杆传动概述课件
振动与噪声
蜗杆传动过程中可能产生振动和噪声。了解这些现象的产生机理有助于降低振 动和噪声，提高传动性能。
05
蜗杆传动的强度与失效分析
强度计算
1 2 3
材料力学性能 蜗杆传动的材料强度是其承受载荷的关键因素。 需要考虑材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度 等参数。
接触应力分析 蜗杆与蜗轮在传动过程中会产生接触应力，需要 进行接触应力分析，以确定接触面的应力分布和 大小。
受力分析
法向力与切向力
蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮受到法向力 和切向力的作用。这些力的大小和方 向随着传动状态的变化而变化。
摩擦力分析
蜗杆传动中的摩擦力是影响传动效率 的重要因素。分析摩擦力的性质和变 化规律有助于提高传动效率。
动态特性
动态响应
蜗杆传动的动态响应包括速度、加速度和位移的变化。这些动态特性的变化规 律影响传动的稳定性和精度。
主要由蜗杆、蜗轮和机架组成。
圆弧齿蜗杆传动
主要由蜗杆、圆弧齿蜗轮和机架 组成。
锥蜗杆传动
主要由锥蜗杆、直齿圆柱蜗轮和 机架组成。
参数
模数
蜗杆传动的标准参数，表示蜗杆 分度圆直径与齿距之比，是设计、
制造和使用蜗杆传动的依据。
压力角
在分度圆柱面上，螺旋线的切线与 通过切点的平面之间的夹角，是影 响蜗杆传动效率的重要参数。
弯曲应力计算 蜗杆在传递扭矩时会产生弯曲应力，需要计算蜗 杆的弯曲应力，以确保其具有足够的弯曲强度。
失效形式
疲劳断裂
01
在循环载荷作用下，蜗杆和蜗轮的应力超过其疲劳极限，导致
疲劳断裂。
Hale Waihona Puke 胶合磨损02蜗杆和蜗轮在高速重载下，由于摩擦产生高温，导致材料表面
蜗杆传动过程中可能产生振动和噪声。了解这些现象的产生机理有助于降低振 动和噪声，提高传动性能。
05
蜗杆传动的强度与失效分析
强度计算
1 2 3
材料力学性能 蜗杆传动的材料强度是其承受载荷的关键因素。 需要考虑材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度 等参数。
接触应力分析 蜗杆与蜗轮在传动过程中会产生接触应力，需要 进行接触应力分析，以确定接触面的应力分布和 大小。
受力分析
法向力与切向力
蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮受到法向力 和切向力的作用。这些力的大小和方 向随着传动状态的变化而变化。
摩擦力分析
蜗杆传动中的摩擦力是影响传动效率 的重要因素。分析摩擦力的性质和变 化规律有助于提高传动效率。
动态特性
动态响应
蜗杆传动的动态响应包括速度、加速度和位移的变化。这些动态特性的变化规 律影响传动的稳定性和精度。
主要由蜗杆、蜗轮和机架组成。
圆弧齿蜗杆传动
主要由蜗杆、圆弧齿蜗轮和机架 组成。
锥蜗杆传动
主要由锥蜗杆、直齿圆柱蜗轮和 机架组成。
参数
模数
蜗杆传动的标准参数，表示蜗杆 分度圆直径与齿距之比，是设计、
制造和使用蜗杆传动的依据。
压力角
在分度圆柱面上，螺旋线的切线与 通过切点的平面之间的夹角，是影 响蜗杆传动效率的重要参数。
弯曲应力计算 蜗杆在传递扭矩时会产生弯曲应力，需要计算蜗 杆的弯曲应力，以确保其具有足够的弯曲强度。
失效形式
疲劳断裂
01
在循环载荷作用下，蜗杆和蜗轮的应力超过其疲劳极限，导致
疲劳断裂。
Hale Waihona Puke 胶合磨损02蜗杆和蜗轮在高速重载下，由于摩擦产生高温，导致材料表面
蜗杆传动PPT演示课件
n2 周向力 Ft2 =轴向力 Fa1
Fa1
从动轮转向 n2
Fr1
机械基础部分
20
圆周力
Ft——主反从 同
径向力
Fr——指向各自 的轴线
轴向力 Fa1——蜗杆左右手螺旋定则 蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向
机械基础部分
21
例1：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗 杆和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。
铸锡青铜：适用于齿面滑动速度 较高的传动。 （抗胶合能力强，抗点蚀能力差）
蜗轮常用材料有：铸铝青铜：vs≤ 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差） 灰铸铁： vs≤ 2 m/s 的场合，且要进行时效 处理，防止变形。
机械基础部分
6
二、蜗杆、涡轮的结构
1. 蜗杆的结构 蜗杆常和轴做成一个整体。
★无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。
机械基础部分
5
由于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料不仅要求有足够的强度， 更重要的是具有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此常采用 青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。
蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、 20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用 45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。
机械基础部分
1
蜗杆传动
机械基础部分
2
第7章蜗杆传动
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。一般蜗杆为主动件，用于传 递交错轴间的回转运动和动力，通常两轴交错角∑为90˚ 。
机械基础部分
3
§7.1 蜗杆传动的类型和特点 §7.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 §7.3 蜗杆传动的材料和结构 §7.4 蜗杆传动的强度计算 §7.5 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡 §7.6 蜗杆传动的安装与维护
Fa1
从动轮转向 n2
Fr1
机械基础部分
20
圆周力
Ft——主反从 同
径向力
Fr——指向各自 的轴线
轴向力 Fa1——蜗杆左右手螺旋定则 蜗轮转向的判别 ： Fa1的反向即为蜗轮的角速度w2方向
机械基础部分
21
例1：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗 杆和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。
铸锡青铜：适用于齿面滑动速度 较高的传动。 （抗胶合能力强，抗点蚀能力差）
蜗轮常用材料有：铸铝青铜：vs≤ 8 m/s 的场合。（抗胶合能力差） 灰铸铁： vs≤ 2 m/s 的场合，且要进行时效 处理，防止变形。
机械基础部分
6
二、蜗杆、涡轮的结构
1. 蜗杆的结构 蜗杆常和轴做成一个整体。
★无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。
机械基础部分
5
由于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料不仅要求有足够的强度， 更重要的是具有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此常采用 青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。
蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、 20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用 45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。
机械基础部分
1
蜗杆传动
机械基础部分
2
第7章蜗杆传动
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成。一般蜗杆为主动件，用于传 递交错轴间的回转运动和动力，通常两轴交错角∑为90˚ 。
机械基础部分
3
§7.1 蜗杆传动的类型和特点 §7.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 §7.3 蜗杆传动的材料和结构 §7.4 蜗杆传动的强度计算 §7.5 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡 §7.6 蜗杆传动的安装与维护
蜗轮蜗杆传动PPT课件
蜗杆传动
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。
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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
蜗轮蜗杆传动.pptx
蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿所受法向力Fn可分 解为：径向力Fr、周向力Ft、轴向力Fa。
1. 力的大小
当两轴交错角为90°时，各
力大小为：
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr 2 Ft 2 tg
(12 5) (12 6) (12 7)
式中：T2=T1iη，η为蜗杆传动的效率。
第十二章 蜗杆传动
第15页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
表12-3 蜗杆传动的几何尺寸计算
名称 分度圆直径
齿顶高 齿根高
齿顶圆直径
齿根圆直径
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
d 2 mz
ha m
法面---直线
第十二章 蜗杆2传动
第6页/共44页
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
第7页/共44页
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。
主平面
β1 γ=β
第十二章 蜗杆传动
第8页/共44页
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
1. 力的大小
当两轴交错角为90°时，各
力大小为：
Ft1
Fa 2
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr 2 Ft 2 tg
(12 5) (12 6) (12 7)
式中：T2=T1iη，η为蜗杆传动的效率。
第十二章 蜗杆传动
第15页/共44页
第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
表12-3 蜗杆传动的几何尺寸计算
名称 分度圆直径
齿顶高 齿根高
齿顶圆直径
齿根圆直径
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
d 2 mz
ha m
法面---直线
第十二章 蜗杆2传动
第6页/共44页
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
第7页/共44页
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。
主平面
β1 γ=β
第十二章 蜗杆传动
第8页/共44页
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
蜗杆传动PPT课件
1.蜗轮材料的许用应力[sH]
蜗轮材料的许用应力[sH]由材料的抗失效能力决定。其计算公式为
2.蜗轮的许用弯曲应力[sF]
6.15.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
1、蜗杆传动效率
h1─计及啮合摩擦损耗的效率；
h2─计及轴承摩擦损耗的效率；
h3─计及溅油损耗的效率；
h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：
6.15.1 蜗杆传动的类型和特点
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
普通圆柱蜗杆传动
圆弧圆柱蜗杆传动
其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形 的车刀切制而成的。
2、蜗杆传动的润滑
润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。
润滑油
润滑油粘度及给油方式
润滑油量
润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。
一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润 滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控 制一定的油压。
高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。
低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。
蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。
6.15.4 蜗杆传动的材料和结构
二、 蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构
蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋 部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
查表6.15，蜗轮材料的基本许用弯曲应力为
蜗轮材料的许用应力[sH]由材料的抗失效能力决定。其计算公式为
2.蜗轮的许用弯曲应力[sF]
6.15.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
1、蜗杆传动效率
h1─计及啮合摩擦损耗的效率；
h2─计及轴承摩擦损耗的效率；
h3─计及溅油损耗的效率；
h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：
6.15.1 蜗杆传动的类型和特点
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
普通圆柱蜗杆传动
圆弧圆柱蜗杆传动
其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形 的车刀切制而成的。
2、蜗杆传动的润滑
润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。
润滑油
润滑油粘度及给油方式
润滑油量
润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。
一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润 滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控 制一定的油压。
高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。
低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。
蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。
6.15.4 蜗杆传动的材料和结构
二、 蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构
蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋 部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
查表6.15，蜗轮材料的基本许用弯曲应力为
蜗杆传动特点ppt课件
ppt课件
27
n
F
n
F r1
Ft1
F a1
P
nd11
分度圆柱面
(a)
n2 d
2
Ft2 Ft1
d 1
P
Fa2
Fr2
Ft1
F a1
P n1
(b)
n2
Fr2
Fa2
Ft2
F a1
Fr1
Ft1
n 1
(c)
图 11 - 3 蜗杆传动受力分析
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28
力的大小计算如下:
Ft1
2T1 d1
Fa 2
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26
蜗杆蜗轮受力方向的判定规律与斜齿圆柱齿轮 相同。 主动蜗杆上的切向力Ft1是阻力, 其方向 与蜗杆转动方向相反, 从动蜗轮切向力Ft2与其 回转方向相同； 两径向力Fr1和Fr2分别指向 各自的轮心； 轴向力Fa1的方向根据蜗杆的螺 旋线旋向和回转方向, 应用左、 右手定则来确 定。
常用的蜗杆、 蜗轮配对材料见表11 - 1。 蜗轮 常用材料的许用接触应力见表11 - 2和表11 - 3。
ppt课件
22
11.4蜗杆传动的强度计算
11.4.1蜗杆传动的受力分析
1、蜗轮转向的确定
如图11 - 2(a)所示, 当蜗杆为右旋, 顺时针方向 旋转(沿轴线向左看)时, 用右手, 四指顺着蜗 杆转向握起来, 大拇指沿蜗杆轴线所指的相 反方向即为蜗轮上节点速度方向, 因此蜗轮 逆时针方向旋转； 当蜗杆为左旋时, 则用左 手按相同方法判定蜗轮转向, 如图11 - 2 (b)所 示。
a=(d1+d2)/2=m(q+Z2)/2
窝杆传动PPT课件
计算，为防止胶合或急剧磨损。
2．理论依据
热平内衡箱条体件的：散单热位量时Φ间2。内蜗杆传动所产生的热量Φ1≤同一时间
1 1000 1 P1
2 Kt At1 t0
t1
t0
1000 P11
Kt A
tp
式中Kt箱体表面的传热系数， Kt =（8.7～17.5）W/(m2.0C)； A内表面能被润滑油所飞溅到，而外表面又可为周围空气 冷却的箱体表面面积；t1油的工作温度；t0周围空气温 度，可取200。tp：油的许用工作温度（℃） =600_700C，
1、初选d1/a值
中心距a在蜗杆传动中是最基本的尺寸，其大小决定了传动 的承载能力和外廓尺寸。
2、蜗轮齿面接触疲劳强度计算
在中间平面内，蜗杆传动相当于斜齿条与斜齿轮的啮合传 动，因此蜗轮可当作斜齿圆柱齿轮，把蜗杆传动的参数 带入到赫兹公式，可得蜗轮齿面接触疲劳强度的校核公 式。
校核公式
H Z E Z
蜗杆传动的滑动速度
当蜗杆传动在节点处啮合时，蜗 杆的圆周速度为v1，蜗轮的圆 周速度为v2，滑动速度vS为
vS
v1
cos
d1n1
60 1000 cos
v2
vS v1
影响效率因素：γ、ρV ①当ρV一定，增大γ，可提高效率（tanγ=z1/q，z1↑， γ↑，但z1不宜太多，η上升缓慢，γ>270以后，η增 加缓慢，当γ>450时，η下降）。 ②当γ一定时，ρV↓，η↑ 当vS越大时，ρV越小，但只有在润滑条件良好的情况 下，才能采取增大vS，降低ρV以提高η的措施。
注：当蜗杆传动处于多级传动中时，为了提高η，往往将其放 在高速级，甚至把蜗杆与电动机直接连接，目的是为了提高 vS，从而提高传动效率。 但在设计之初，为了计算T2，η值可作如下估取 （T2=T1iη） z1=1，η=0.70； z1=2，η=0.8； z1=4，η=0.9。
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蜗杆传动
授课人：聂延敏 2010.12
-
1
一、蜗杆传动的特点、类型
❖ 1、蜗杆传动的组成 ❖ 蜗杆：常用头数为1、2、3、4。 ❖ 蜗轮：齿数为29~83。 ❖ 2、用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 ❖ 蜗杆主动、蜗轮从动。交错角一般为90° ❖ 3、传动比
i n1 z2 d 2 n2 z1 d 1
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。
虚拟现实- 中的蜗杆
13
蜗杆和蜗轮的结构2
二、蜗轮的结构
为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材， 当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯 用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：
动0.4~0.5。
-
3
❖ （5）有轴向分力，需 使用能够承受轴向载 荷的轴承。
❖ （6）制造蜗轮需要贵 重的青铜，成本高。
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。
-
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5、蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆） 其齿面一般是
普通圆柱蜗杆传动 渐开线蜗杆 （ZI蜗杆） 车刀切制而成
整体式蜗轮
配合式蜗轮
拼铸式蜗轮
组合式蜗轮
-
螺栓联接式蜗轮
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五、蜗杆传动装置的润滑
❖ 目的：减摩、散热。 ❖ 润滑方式：油浴（池）润滑和喷油润滑 ❖ 常见润滑油牌号及润滑方式见表3-4. ❖ 润滑油的更换。
-
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润滑方式的选择： 当vs≤ 5~10 m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少 搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。
圆柱蜗杆传动
加工出的蜗杆 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。
本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。
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2 .类型简介 1）圆柱蜗杆
阿基米德蜗杆 2）环面蜗杆 3）锥蜗杆（ 图10-46）
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2
❖ 4、蜗杆传动的特点
❖ （1）传动比大，蜗杆Z1=1、 2、3、4，蜗轮Z2=29~83。
❖ （2）传动平稳，噪声低， 重合度大，蜗杆为连续螺旋， 啮合是杆为主动件，不能以蜗轮 为主动件。
❖ （4）效率低，开式传动为
0.6~0.7，闭式传动
0.7~0.92，具有自锁性的传
-
渐开线蜗杆 圆弧齿圆柱蜗杆6●
3 .阿基米德蜗杆特点
1）从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动。
传动连续平稳、无噪音。
因而可直接应用螺旋的某些结论（例如传动效率、
自锁条件等等）。
-
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2）从中间平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形 蜗轮齿形 是渐开线齿轮齿形，啮合传动类似于齿轮齿条啮合。
因而可直接应用齿轮传动某些结论（例正确啮合条
❖ 速度小的传动：齿圈材料为无锡青铜或锰 黄铜，这两种材料强度高，价格廉，切削 性和抗胶合性不如锡青铜
❖ 速度低的大蜗轮：灰铸铁
-
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四、 蜗杆和蜗轮的结构 §10-5蜗杆和蜗轮的结构1
一、蜗杆的结构
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。
当v1> 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。 当vs > 10~15 m/s时，采用压力喷油润滑。
设计：潘存云
设计：潘存云
-
设计：潘存云
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热平衡计算2
七、蜗杆传动的散热措施
自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施： 1） 在箱体外表面加散热片以增大散热面积。 2）在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通（图10－7a）。 3）在油池内安装冷却管路。 （图10－7b） 4）采用压力喷油循环润滑（安装散热器） （图10－7c） 。
散热片 溅油轮 风扇 过滤网 集气罩
-
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风扇冷却
-
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热平衡计算3
通水
传动箱内装循环冷却管路
冷却器 过滤器 油泵
传动箱外装循环冷却器
-
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用手势确定蜗轮的转向：
因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动，有一 种实用且简便的转向判别方法：
右旋蜗杆：伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的
切向速 度vp2的方向与拇指指向相反。 左旋蜗杆：用左手判断，方法一样。
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三、蜗杆蜗轮的常用材料
❖ 比较理想的材料组合是淬硬并经过磨制的钢 制蜗杆配以青铜蜗轮齿圈。
❖ 1、蜗杆材料 ❖ 高速重载：合金渗碳钢-渗碳淬火 ❖ 中速中载：调质钢-表面淬火 ❖ 低速：调质钢-调质处理
-
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❖ 2、蜗轮材料
❖ 速度大的重要传动：齿圈材料为锡青铜， 锡青铜减摩性、耐磨性和抗胶合性、切削 性均好，强度低价格贵。
件、几何尺寸计算等等）。 -
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二、蜗杆传动的失效形式
❖ 1、失效形式： 胶合、点蚀、磨损、轮齿折 断。
❖ 主要失效形式：胶合、磨损 ❖ 蜗轮齿圈为青铜时，齿面可能出现疲劳点蚀；
磨损比较严重时，蜗轮轮齿变薄，从而导致 轮齿折断。
-
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❖ 2、防止失效的措施 ❖ （1）供给足够的和抗胶合的润滑油 ❖ （2）采用有效的散热方式 ❖ （3）提高制造和安装精度 ❖ （4）选配适当的蜗杆和蜗轮副的材料
ω2
2
2 ω2
v2
p
设计：潘存云
1
ω1
a r2 r1
p 1 设计：潘存云
v2 ω1
模型验证
7.中心距 a = r1+r2 = m-(q +z2)/2
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授课人：聂延敏 2010.12
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1
一、蜗杆传动的特点、类型
❖ 1、蜗杆传动的组成 ❖ 蜗杆：常用头数为1、2、3、4。 ❖ 蜗轮：齿数为29~83。 ❖ 2、用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 ❖ 蜗杆主动、蜗轮从动。交错角一般为90° ❖ 3、传动比
i n1 z2 d 2 n2 z1 d 1
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。
虚拟现实- 中的蜗杆
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蜗杆和蜗轮的结构2
二、蜗轮的结构
为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材， 当蜗轮直径较大时，采用组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯 用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式如下：
动0.4~0.5。
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❖ （5）有轴向分力，需 使用能够承受轴向载 荷的轴承。
❖ （6）制造蜗轮需要贵 重的青铜，成本高。
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。
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5、蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆（ ZA蜗杆） 其齿面一般是
普通圆柱蜗杆传动 渐开线蜗杆 （ZI蜗杆） 车刀切制而成
整体式蜗轮
配合式蜗轮
拼铸式蜗轮
组合式蜗轮
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螺栓联接式蜗轮
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五、蜗杆传动装置的润滑
❖ 目的：减摩、散热。 ❖ 润滑方式：油浴（池）润滑和喷油润滑 ❖ 常见润滑油牌号及润滑方式见表3-4. ❖ 润滑油的更换。
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润滑方式的选择： 当vs≤ 5~10 m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少 搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。
圆柱蜗杆传动
加工出的蜗杆 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。
本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计。
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2 .类型简介 1）圆柱蜗杆
阿基米德蜗杆 2）环面蜗杆 3）锥蜗杆（ 图10-46）
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❖ 4、蜗杆传动的特点
❖ （1）传动比大，蜗杆Z1=1、 2、3、4，蜗轮Z2=29~83。
❖ （2）传动平稳，噪声低， 重合度大，蜗杆为连续螺旋， 啮合是杆为主动件，不能以蜗轮 为主动件。
❖ （4）效率低，开式传动为
0.6~0.7，闭式传动
0.7~0.92，具有自锁性的传
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渐开线蜗杆 圆弧齿圆柱蜗杆6●
3 .阿基米德蜗杆特点
1）从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺旋传动。
传动连续平稳、无噪音。
因而可直接应用螺旋的某些结论（例如传动效率、
自锁条件等等）。
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2）从中间平面看，蜗杆齿形是标准齿条齿形 蜗轮齿形 是渐开线齿轮齿形，啮合传动类似于齿轮齿条啮合。
因而可直接应用齿轮传动某些结论（例正确啮合条
❖ 速度小的传动：齿圈材料为无锡青铜或锰 黄铜，这两种材料强度高，价格廉，切削 性和抗胶合性不如锡青铜
❖ 速度低的大蜗轮：灰铸铁
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四、 蜗杆和蜗轮的结构 §10-5蜗杆和蜗轮的结构1
一、蜗杆的结构
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。
当v1> 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。 当vs > 10~15 m/s时，采用压力喷油润滑。
设计：潘存云
设计：潘存云
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设计：潘存云
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热平衡计算2
七、蜗杆传动的散热措施
自然冷却的热平衡温度过高时，可采用以下措施： 1） 在箱体外表面加散热片以增大散热面积。 2）在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通（图10－7a）。 3）在油池内安装冷却管路。 （图10－7b） 4）采用压力喷油循环润滑（安装散热器） （图10－7c） 。
散热片 溅油轮 风扇 过滤网 集气罩
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风扇冷却
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热平衡计算3
通水
传动箱内装循环冷却管路
冷却器 过滤器 油泵
传动箱外装循环冷却器
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用手势确定蜗轮的转向：
因蜗轮蜗杆相当于螺旋副的运动，有一 种实用且简便的转向判别方法：
右旋蜗杆：伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的
切向速 度vp2的方向与拇指指向相反。 左旋蜗杆：用左手判断，方法一样。
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三、蜗杆蜗轮的常用材料
❖ 比较理想的材料组合是淬硬并经过磨制的钢 制蜗杆配以青铜蜗轮齿圈。
❖ 1、蜗杆材料 ❖ 高速重载：合金渗碳钢-渗碳淬火 ❖ 中速中载：调质钢-表面淬火 ❖ 低速：调质钢-调质处理
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❖ 2、蜗轮材料
❖ 速度大的重要传动：齿圈材料为锡青铜， 锡青铜减摩性、耐磨性和抗胶合性、切削 性均好，强度低价格贵。
件、几何尺寸计算等等）。 -
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二、蜗杆传动的失效形式
❖ 1、失效形式： 胶合、点蚀、磨损、轮齿折 断。
❖ 主要失效形式：胶合、磨损 ❖ 蜗轮齿圈为青铜时，齿面可能出现疲劳点蚀；
磨损比较严重时，蜗轮轮齿变薄，从而导致 轮齿折断。
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❖ 2、防止失效的措施 ❖ （1）供给足够的和抗胶合的润滑油 ❖ （2）采用有效的散热方式 ❖ （3）提高制造和安装精度 ❖ （4）选配适当的蜗杆和蜗轮副的材料
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设计：潘存云
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模型验证
7.中心距 a = r1+r2 = m-(q +z2)/2
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