第五部分蜗杆传动复习课程
蜗杆传动PPT演示课件
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
机械基础第五章蜗轮蜗杆传动
《机械基础》第五章蜗轮蜗杆传动练习卷一、选择题1、在圆柱蜗杆传动中，（）蜗杆应用最广泛。
A.阿基米德B.渐开线C.法向直廓2、蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮轴线在空间交错呈（）。
A.30°B.60°C.90°3、与齿轮传动相比，我杆传动具有（）优点。
A.传递功率大、效率高B.传动比大、平稳无噪声C.材料便宜、互换性好4、蜗轮蜗杆传动常用于（）。
A.减速传动B.增速传动C.等速传动5、传动比大且准确的传动是（）。
A.齿轮传动B.链传动C.蜗轮蜗杆传动6、国家标准规定，蜗杆以（）参数为标准参数，蜗轮以（）参数为标准参数。
A.端面B.轴向C.法面7、在中间平面内。
普通蜗轮蜗杆传动相当于（）的传动。
A.齿轮和齿条B.丝杠和螺母C.斜齿轮8、蜗杆的直径系数q等于（）A.m/d1B.d1mC.d1/m9、蜗轮蜗杆传动因为齿间发热量较大，所以（）常用减磨材料制造，以减少磨损。
A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮10、蜗杆传动中，为减少摩擦，（）宜采用青铜制造。
A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆和蜗轮二、判断题1、低速轻载时蜗杆材料常选用45钢调质，高速、重载时常选用铝合金。
（）2、互相啮合的蜗杆和蜗轮，其旋向相反。
（）3、在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆导程角越大，其自锁性越强。
（）4、蜗杆头数越少，蜗轮蜗杆传动的传动比就越大。
( )5、蜗轮蜗杆传动适用于传递功率大和工作时间长的场合。
（）三、填空题1.阿基米德蜗杆的轴向齿廓是，法面齿廓为。
2.蜗轮蜗杆传动由和组成，通常由（主动件）带动（从动件）转动，并传递运动和动力。
3.蜗轮蜗杆传动的主要特点有、、无噪声、冲击和振动小，能得到很大的。
4、当蜗杆的导程角r 时，蜗轮蜗杆传动可实现自锁。
5、蜗轮齿数可根据和来确定。
6、蜗轮回转法向的判定不仅取决于蜗杆的，还取决于蜗杆的。
7、蜗轮常采用组合结构，连接方式有连接、连接和连接。
8、蜗轮蜗杆传动的轮滑方式主要有和。
四、名词解释1、中间平面2、蜗杆3、蜗轮五、应用题1、判断下图所示蜗轮、蜗杆的回转方向或螺旋方向。
《机械基础(第2版)》教学讲义 5、 掌握机械传动 4、蜗杆蜗轮传动
动的润滑与 学生了解蜗
散热。
杆传动的润
滑；认识蜗杆
听教师讲解。 传动的散热。
要求学生看教材，回答相应的问题。
讲解重点：蜗杆传动的润滑方法。
（2）蜗杆传动的散热
提问：蜗杆传动的散热方法有哪些？
要求学生看教材，回答相应的问题。
讲解重点：风扇冷却、内水管冷却、外冷却器冷却。
1、蜗杆传动的类型和特点。
2、蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构。 小 结 3、蜗杆头数 Z1 、蜗轮齿数 Z2 和传动比 i 。
任务四 认识蜗杆蜗轮传动
课题
《认识蜗杆蜗轮传动》
授课时间
授课时数
4
课型
讲授
1、了解蜗杆传动的类型。 2、理解蜗杆传动的特点。
3、掌握蜗杆传动的受力方向的判断、蜗轮回转方向的判断。
4、了解蜗杆传动的失效形式。
教学目标 5、了解蜗杆、蜗轮材料的选择和热处理。
6、了解蜗杆、蜗轮的结构形式。
7、掌握蜗杆传动中传动比的含义及计算公式。
一般为多少？
要求学生看教材，回答相应的问题。
讲解重点：头数与齿数。
提问：蜗杆传动的传动比怎么计算？ 要求学生看教材，回答相应的问题。 讲解重点：蜗杆传动的传动比计算。 4、蜗杆传动的润滑与散热 （1）蜗杆传动的润滑 提问：如何选择蜗杆传动的润滑方法？
学生看教材， 培 养 学 生 的
自 学 蜗 杆 传 自学能力。让
学生回顾齿 轮传动的知 识，并回答问 题。
培养学生复 习、归纳的学 习习惯。
提问：齿轮传动的特点有哪些？
提问：标准直齿渐开线齿轮各部分名称有哪些？
提问：标准直齿渐开线齿轮的主要参数有哪些？
提问：标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸如何计算？
第五讲蜗杆传动
二、蜗杆传动的类型
根据蜗杆的形状可分为：圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动。圆柱 蜗杆按螺旋面形状的不同可分为渐开线蜗杆和阿基米德蜗杆。由 于阿基米德蜗杆加工方便，所以应用广泛。
三、蜗杆传动的特点和用途
1.传动比大。
i=10--40,最大可达80。 若只传递运动，传动比可达1000。
2.传动平稳、噪声小。 3.可制成具有自锁性的蜗杆。 4.效率较低。 η=0.7——0.8。 5.蜗轮造价较高。
5、蜗杆传动的特点
传动比大；传动平稳，噪声小；容易实现自锁。承 载能力大；蜗轮的分度圆柱面由直线变为弧线，使 蜗杆与蜗轮的啮合呈线接触，同时进入啮合的齿数 较多，因此与点接触的交错轴斜齿轮传动相比，承 载能力大；传动效率低。蜗杆副啮合区滑动速度很 大，摩擦损失大，因此传动效率低。
二、蜗杆传动的主要参数和啮合条件
3）．蜗杆头数、蜗轮齿数和传动比 一般推荐z1=1～4，最多为6。单头蜗杆容易切
削，导程角小，自锁性好，效率低。蜗杆头数越多， 加工越困难，分度误差越大。在传动中，蜗轮齿数 不宜过多，否则将使结构不紧凑。对于动力传动， 一般推荐z2=29～70，为了避免根切现象，取 z2≥27，通常蜗轮齿数按传动比来确定，z2=iz1。
? 蜗杆结构：蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴。
? 涡轮结构：涡轮常采用组合结构，连接方式有铸造连接、 过盈连接和螺栓连接。 2、蜗杆传动的分类
1）按蜗杆头数分：有单头蜗杆和多头蜗杆。 2）按蜗杆螺旋线方向分：有左旋蜗杆和右旋蜗杆。
3）按蜗杆形状分：有圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和 锥蜗杆传动。
3、蜗杆传动回转方向的判定 ：蜗轮的回转方向不仅与 蜗杆的回转方向有关，且与蜗杆轮齿的螺旋方向有关。
1、蜗杆与涡轮材料的选择； 2）蜗杆传动的润滑与散热。
第五章蜗杆传动
§9 润滑
一、油粘度与润滑方法 运动粘度: υ40℃↑——抗胶合↑ 润滑方法：
v s 5m / s ：蜗杆下置浸油润滑
5 v s 10m / s ：蜗杆上置浸油（搅油阻力大）
v s 10m / s ：压力喷油润滑,油嘴对着蜗杆啮入端
环面蜗杆：接触齿对数↑，承载↑（1.5~4）倍， η高，但制造安装要求高。 锥蜗杆：啮合齿数多，ε↑，平稳↑，承载↑。 2、按蜗杆头数分 单头蜗杆：i↑，自锁性↑，η↓
多头蜗杆：相反 3、按旋向分 左旋
右旋
一般采用右旋
三、精度等级
动力传动：6~9级
12个等级：
测量分度：5级或以上
§2 失效形式、材料选择和结构 一、失效形式 与齿轮传动类似：点蚀、胶合、磨损、折断 ∵vs↑→η↓、发热↑ →主要为：胶合、磨损、点蚀 蜗轮强度较弱，失效主要发生在蜗轮上。
§4 几何计算（略） §5 受力分析与效率计算 一、作用力 忽略Ff ，Fn
F 圆周力：
t2
2T 2 Fa1 d2
轴向力： F
a2
2T1 Ft 1 d1
F 径向力：r 2 Ft 2 tan Fr1
T2 T1 u 1(蜗杆主动)
1 ——啮合效率
Ft 2 2T 2 Fn cos cos n d 2 cos cos n
1 6
即 L h 1500h
7）求d1、z1、z2、m。 三、弯曲强度计算
弯曲强度主要与模数、蜗轮齿宽有关。
§8 温度计算（热平衡计算） 由于η↓——发热大 易胶合 热平衡计算
即：发热率H1 = 散热率H2
v带蜗杆课程设计
v带蜗杆课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握v带蜗杆的基本概念、结构特点及其应用范围；2. 使学生了解v带蜗杆的传动原理，能运用公式进行相关计算；3. 让学生掌握v带蜗杆的安装、调整和维护方法。
技能目标：1. 培养学生运用v带蜗杆进行机械传动的设计与计算能力；2. 培养学生通过查阅资料、动手实践等方式，解决实际工程中v带蜗杆相关问题的能力；3. 提高学生的团队协作能力，学会在小组讨论中分享观点、倾听他人意见。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械传动装置的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践操作的安全与规范；3. 增强学生的环保意识，认识到机械传动在节能减排中的重要性。
课程性质：本课程为机械设计基础课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为初中年级，具备一定的物理基础和动手能力，对新鲜事物充满好奇。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，提高学生的实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估。
二、教学内容1. 理论知识：- v带蜗杆的基本概念、结构特点及其应用范围；- v带蜗杆的传动原理及传动比计算；- v带蜗杆的安装、调整和维护方法。
参考教材章节：第三章“带传动与链传动”第2节“v带蜗杆传动”。
2. 实践操作：- v带蜗杆传动装置的拆装与组装；- v带蜗杆传动装置的调试与运行；- v带蜗杆传动装置的故障分析与排除。
教学大纲安排：- 第一周：理论知识学习，讲解v带蜗杆的基本概念、结构特点和应用范围；- 第二周：理论知识学习，讲解v带蜗杆的传动原理及传动比计算；- 第三周：实践操作，拆装与组装v带蜗杆传动装置；- 第四周：实践操作，调试与运行v带蜗杆传动装置，并进行故障分析与排除。
教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，使学生在掌握理论知识的基础上，提高实际操作能力。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合的方式，旨在激发学生的学习兴趣，提高学生的主动性和实践能力。
第五章 蜗杆传动
法向直廓蜗杆
（法面内齿廓为直线）
渐开线蜗杆
法面内有标准参数，可车、可滚削、可磨
锥面包络蜗杆
法面内有标准参数， 可铣、可磨
圆弧圆柱蜗杆
蜗杆用圆弧刃车刀切制，蜗轮用范成法制造； 承载那里是普通蜗杆的1.5～2.5倍； 传动效率高，可达90％以上； 结构紧凑；
三、普通圆柱蜗杆传动的形成及传动原理
中心距和传动比 5.传动比i：
n1 z2 d2 i ( ) n2 z1 d1
常用：5、 7.5 、 10、 12.5 、 15 、 20 25 、 30 、 50 、 50 、 60、 70、 80 其中10、 20、 40、 80 为基本传动比。
6、蜗杆头数Z 1 和蜗轮齿数Z 2 蜗杆头数Z 1=1～6常取 1、
§5--4受力分析和计算载荷
一、受力分析 Ft2 =- Fa 1 Fr2 =- Fr 1 Fa2 =- Ft 1 αt=200
2T2 Ft 2 d2 tan n Fr 2 Ft 2 cos Ft 2 tan t Fa 2 Ft 2 tan
力的大小
Ft 2 Fn cos n cos 2T2 d 2 cos n cos
将斜齿轮的螺旋角不断增大，而分度圆直径不断 减小，这样在分度圆柱上形成一条或数条螺旋线。
β β β
β1 γ β2 β1 +γ=900 β1 +β2=900
即β2 =γ
第二节 蜗杆传动的失效、材料及计算准则
v1 d1n1 vs cos 60 1000 cos
一、失效形式
v2
n2
1、闭式传动： n1 胶合；磨损；点蚀； vs v1 折断；塑性变形。 失效经常发生在蜗轮的轮齿 上；滑动速度VS大，发热量 2、开式传动：
第9讲-蜗杆传动分析
2.蜗杆导程角(是指蜗杆分度圆柱面)
蜗杆导程角
tg g
=
z1 px
pd1
=
z1p m pd1
= z1 m d1
在其他条件相同的情况下， g 越大则传动效率越
高，但考虑到 g 太大时，效率增量小而制造较困难， 因此在动力传动中，g 角的一般范围为：g =15～30 0
3.蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q
应用 中小功率的动力传动或操纵机构中。一般：
P 50 kw v 15 m s i 5～80
二. 蜗杆传动的类型 蜗杆分类：根据蜗杆母体形状蜗杆可分为圆柱蜗杆，环 面蜗杆和锥蜗杆三类。
圆柱蜗杆最为常用，本章介绍圆柱蜗杆。 蜗杆还可以分为左旋右旋、单线和多线; 常用的是右旋蜗杆；蜗杆的线数就是蜗杆的齿数。
开式传动的主要失效形式为疲劳断齿和磨损，因 此应进行轮齿弯曲疲劳强度计算。
此外因蜗杆传动可分离性差，一般还应校核蜗杆 的刚度；蜗杆传动结构紧凑，效率较低，发热严重， 一般还应进行热平衡计算。
一. 接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算
计算原理与齿轮传动相同，影响强度的因素也大 致一样。接触强度和弯曲强度的计算公式分别为：
§3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
材料 蜗杆副材料要求：减摩、耐磨、抗胶合。
蜗杆是细长件，一般采用中碳钢、中碳合金钢调 质处理或低碳合金钢渗碳淬火。硬表面蜗杆能充分发 挥材料的潜能，值得提倡，但是必须要有专用的磨削 设备。
蜗轮常用铸造青铜。滑动速度大应采用含锡量大 的锡磷、锡锌铅青铜（价格相应也贵）；滑动速度较 小时可采用不含锡的铝铁青铜或黄铜；低速重载情况 下，也可采用铸铁。
4.齿数和传动比
蜗杆齿数z1少，传动比大，但效率低；齿 数多，效率高，但太多会导致加工困难，故蜗
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2．判断蜗轮的回转方向
左、右手法则：
左旋蜗杆用左手，右 旋蜗杆用右手，用四指弯 曲表示蜗杆的回转方向， 拇指伸直代表蜗杆轴线， 则拇指所指方向的相反方 向即为蜗轮上啮合点的线 速度方向。
§5－2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件
在蜗杆传动中，其几何参数及尺寸计算均 以中间平面为准。通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线 垂直的平面称为中间平面。
蜗杆 蜗轮
2．蜗轮结构 蜗轮常采用组合结构。
二、蜗杆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分类
按蜗杆形状
圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
按蜗杆螺旋线方向
左旋蜗杆 右旋蜗杆
按蜗杆头数
单头蜗杆 多头蜗杆
三、蜗轮回转方向的判定
1．判断蜗杆或蜗轮齿的旋向
右手法则：
手心对着自己，四指顺 着蜗杆或蜗轮轴线方向摆正， 若齿向与右手拇指指向一致， 则该蜗杆或蜗轮为右旋，反 之则为左旋。
5．蜗杆传动的正确啮合条件。
6．蜗杆传动的润滑及散热方式。
第五章 蜗杆传动
§5－1 蜗杆传动概述 §5－2 蜗杆传动的主要参数和啮合条件 §5－3 蜗杆传动的应用特点
蜗杆传动应用举例
§5－1 蜗杆传动概述
一、蜗杆传动的组成 二、蜗杆的分类 三、蜗轮回转方向的判定
一、蜗杆传动的组成
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，通常由蜗杆（主动件） 带动蜗轮（从动件）转动，并传递运动和动力。
润滑方式：油池润滑、喷油润滑。
二、蜗杆传动的散热
风扇冷却
蛇形水管冷却
压力喷油冷却
本章小结
1．蜗杆传动的组成：蜗杆（主动件）、蜗轮（从动
件）。 2．蜗杆传动的类型和应用特点。 3．蜗轮回转方向的判定方法。 4．蜗杆传动的主要参数：模数m齿形角α、蜗杆分度圆
导程角γ、蜗杆分度圆直径d1、蜗杆直径系数q、蜗杆头数z1、 蜗轮齿数z2、及蜗轮分度圆柱面螺旋角β2。
3．蜗杆分度圆导程角γ1和蜗轮分度圆柱面螺旋角β2 相等，且旋向一致。即：γ1＝β2
§5－3 蜗杆传动的应用特点
结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击和振 动小以及能得到很大的单级传动比。
一、蜗杆传动的润滑 二、蜗杆传动的散热
一、蜗杆传动的润滑
目的：减摩与散热，以提高蜗杆传动的效 率，防止胶合及减少磨损。
蜗杆的轴面齿形角αx1和蜗轮的端面齿形角αt2相等， 且为标准值。
αx1＝αt2＝α＝20°
2．蜗杆分度圆导程角γ
指蜗杆分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间的锐角。
γ =arctan（z1 px /πd1 ）=arctan（ z1m / d1）
3．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q
切制蜗轮的滚刀，其分度圆直径、模数和其他参数 必须与该蜗轮相配的蜗杆一致，齿形角与相配的蜗杆相 同。
一、蜗杆传动的主要参数 二、蜗杆传动的正确啮合条件
一、蜗杆传动的主要参数
1．模数m、齿形角α 2．蜗杆分度圆导程角γ 3．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 5．蜗杆传动的传动比i
1．模数m、齿形角α
蜗杆的轴面模数mx1和蜗轮的端面模数mt2相等，且 为标准值。
mx1＝mt2＝m
5 ．蜗杆传动的传动比i 传动比 i n1/n2
蜗杆为主动件的减速运动中：
in1/n2z2/z1 式中： n 1 ——蜗杆转速；
n 2 ——蜗轮转速。
二、蜗杆传动的正确啮合条件
1．在中间平面内，蜗杆的轴面模数mx1和蜗轮的端 面模数mt2相等。即： mx1＝mt2
2．在中间平面内，蜗杆的轴面齿形角αx1和蜗轮的 端面齿形角αt2相等。即：αx1＝αt2
为了使刀具标准化，限制滚刀的数目，对一定模数m 的蜗杆的分度圆直径d1作了规定，即规定了蜗杆直径系数 q，且q = d1/m。
4．蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
蜗杆头数z1：根据蜗杆传动传动比和传动效率来选 定，一般推荐选用z1 = 1、2、4、6。
蜗轮齿数z2：根据z1和传动比i来确定。一般推荐z2 = 29～80。