蜗轮蜗杆分解
第12章蜗轮蜗杆详解PPT课件
t β1
β2 ∑
为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1 只能取标准值。 e s
β1
γ1 t
d1
d2
.
8
表12－1 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)
1.25 20
2.5 28 (35.5)
4
22.4
45
20
1.6 28
(28)
5
3.15 35.5
(18) 2 22.4
一般情况： z2≤ 80
z2过大 → 结构尺寸↑ → 蜗杆长度↑
→ 刚度、啮合精度. ↓
10
表12-2 蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的推荐值
传动比i
7~13
14~27 28~40
>40
蜗杆头数z1 4
2
2、1
1
蜗轮齿数z2 28~52
28~54 28~80
>40
4. 蜗杆的导程角γ 将分度圆柱展开得：
形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β1很 大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。
所得齿轮称为:蜗杆。
蜗轮
而啮合件称为:蜗轮。
ω2
2 蜗杆
ω1 1
.
2
点接触
线接触
改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，
所得蜗轮蜗杆为线接触。
优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。
分度机构：i=1000, 通常i=8~80
可由表12－1计算得到。
见下页
于是有： d1 = mq
tgγ1 = px z1 /πd1 = mz1 / d1
蜗轮和蜗杆设计详解PPT课件
t1
t0－环境温度(℃)。 可用于系统热平衡验算，一般t1≤70~90℃
1000(1h)P1 KsA(t1 t0 ) 可用于结构设计
第20页/共34页
11.6 蜗杆传动的强度计算
第21页/共34页
11.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维 护蜗杆传动的精度选择
GB 10089-88对普通圆柱蜗杆传动规定了1~12个精度等 级➢1级精度最高，其余等级依次降低，12级为最低，6~9级精度应用最多 ➢6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构，圆周速度v2≥5m/s ➢7级精度用于中等精度的运输机或高速传递动力场合,速度v2≥7.5m/s ➢8级精度一般用于一般的动力传动中，圆周速度v2≥3m/s ➢9级精度一般用于不重要的低速传动机构或手动机构
第3页/共34页
11.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
11.2.1 蜗杆传动的主要参数及其选择
1.蜗杆的头数z1、蜗轮齿数z2和传动比 i 较少的蜗杆头数（如：单头蜗杆）可以实现较大的传动比，但传动效
率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通 常蜗杆头数取为1、2、4、6。
环面蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的旋转曲 面，这种蜗杆同时啮合齿数多，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
同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(10~360)；承 载能力和效率较高；可节约有色金属。
第1页/共34页
11.1 蜗杆传动的类型和特点
11.1.2 蜗轮传动的特点
计算寿命系数
K KHN
FN
KHN
8
107 N
8
107 5.22107
x第6章蜗轮蜗杆
设计：潘存云
圆柱蜗杆 环面蜗杆
阿基米德螺线
设计：潘存云
设计：潘存云
渐开线
基圆
设计：潘存云
γ
阿基米德蜗杆 2α
设计：潘存云
α
渐开线蜗杆
蜗杆旋向：左旋、右旋(常用)
判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。
精度等级：
对于一般动力传动，按如下等级制造： v1<7.5 m/s ----7级精度； v1< 3 m/s ----8级精度； v1< 1.5 m/s ----9级精度；
2
2、1
1
蜗轮齿数z2 28~52
28~54 28~80
>40
4. 蜗杆的导程角λ 将分度圆柱展开得：
tgλ1=l/π d1 = z1 pa1/π d1 = mz1/d1
β1 λ1
设计：潘存云
设计：潘存云
pa1
l
d1
λ1
π d1
5.蜗杆直径系数q 加工时滚刀直径等参数与蜗杆分度圆直径等参数相 同，为了限制滚刀的数量，国标规定分度圆直径只 能取标准值，并与模数相配。
一般蜗杆：40 45 钢调质处理(硬度为220~250HBS) 蜗轮材料：vS >12 m/s时→ ZCuSn10P1锡青铜制造。
vS <12 m/s时→ ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜（含锡量低） vS ≤6 m/s时→ ZCuAl10Fe3铝青铜。 vS <2 m/s时→球墨铸铁、灰铸铁。
二、蜗杆蜗轮的结构 蜗杆通常与轴制成一体 → 蜗杆轴
z1=4
η=0.87~0.92
开式传动： z1=1、2 η=0.60~0.70
举例：
例1：电动机驱动的普通圆柱蜗杆传动，如图所示。已知模数
蜗轮蜗杆减速机内部结构
蜗轮蜗杆减速机内部结构蜗轮蜗杆减速机是一种常见的传动装置，具有简单、可靠、高效等特点。
它主要由蜗轮、蜗杆、轴承、壳体等部分组成。
下面将从这些部分的功能和作用来介绍蜗轮蜗杆减速机的内部结构。
蜗轮是蜗轮蜗杆减速机的核心部件，它是一个圆盘状的齿轮，具有螺旋状的齿槽。
蜗轮的齿槽与蜗杆的螺旋齿相啮合，通过啮合传递动力。
蜗轮的齿数通常比蜗杆的螺旋齿数多，这样可以实现较大的减速比。
蜗轮的材料通常选用高强度的合金钢，以保证传动的可靠性和寿命。
蜗杆是蜗轮蜗杆减速机的另一个关键部件，它是一根具有螺旋齿的圆柱体。
蜗杆的螺旋齿与蜗轮的齿槽相啮合，通过啮合传递动力。
蜗杆的螺旋角度和齿数决定了减速比的大小。
蜗杆的材料通常选用高强度的合金钢，以保证传动的可靠性和寿命。
蜗杆的工作温度较高，因此在表面涂覆防磨涂层，以提高耐磨性。
轴承是蜗轮蜗杆减速机的支撑部件，它主要用于支撑蜗杆和蜗轮的转动。
轴承的选用和润滑方式对蜗轮蜗杆减速机的运行稳定性和寿命有着重要影响。
通常情况下，蜗轮蜗杆减速机采用滚动轴承，如圆柱滚子轴承、角接触球轴承等。
轴承的润滑方式通常有油润滑和脂润滑两种，根据不同的工况选择合适的润滑方式。
壳体是蜗轮蜗杆减速机的外壳，它起到保护内部零件和润滑油的作用。
壳体通常由铸铁或铸钢制成，具有足够的刚性和强度。
壳体内部设置有进出油口，以便加入润滑油和排出油温。
壳体还起到支撑内部零件和固定轴承的作用，确保整个减速机的正常运行。
除了上述主要部件外，蜗轮蜗杆减速机还包括输入轴、输出轴、油封等辅助部件。
输入轴用于接受输入动力，输出轴用于输出动力。
油封用于防止润滑油泄漏，保持减速机内部的润滑状态。
这些辅助部件的设计和选用对减速机的性能和寿命也有重要影响。
蜗轮蜗杆减速机的内部结构包括蜗轮、蜗杆、轴承、壳体等主要部件，以及输入轴、输出轴、油封等辅助部件。
这些部件合理组合在一起，实现了高效、可靠的动力传递。
蜗轮蜗杆减速机的内部结构设计合理，使用寿命长，广泛应用于各种机械设备中。
蜗轮蜗杆的计算
蜗轮、蜗杆的计算公式：1，传动比=蜗轮齿数÷蜗杆头数2，中心距=（蜗轮节径+蜗杆节径）÷23，蜗轮吼径=（齿数+2）×模数4，蜗轮节径=模数×齿数5，蜗杆节径=蜗杆外径-2×模数6，蜗杆导程=π×模数×头数7，螺旋角（导程角）tgβ=（模数×头数）÷蜗杆节径一．基本参数：（1）模数m和压力角α：在中间平面中，为保证蜗杆蜗轮传动的正确啮合，蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数m t2和压力角αt2，即m a1=m t2=mαa1=αt2蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为:tgαa=tgαn/cosγ式中：γ-导程角。
（2）蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，要用与蜗杆尺寸相同的蜗杆滚刀来加工蜗轮。
由于相同的模数，可以有许多不同的蜗杆直径，这样就造成要配备很多的蜗轮滚刀，以适应不同的蜗杆直径。
显然，这样很不经济。
为了减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化，就对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把及分度圆直径和模数的比称为蜗杆直径系数q，即：q=d1/m常用的标准模数m和蜗杆分度圆直径d1及直径系数q，见匹配表。
（3）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆头数可根据要求的传动比和效率来选择，一般取z1＝1-10，推荐z1＝1，2，4，6。
选择的原则是：当要求传动比较大，或要求传递大的转矩时，则z1取小值；要求传动自锁时取z1＝1；要求具有高的传动效率，或高速传动时，则z1取较大值。
蜗轮齿数的多少，影响运转的平稳性，并受到两个限制：最少齿数应避免发生根切与干涉，理论上应使z2min≥17，但z2＜26时，啮合区显着减小，影响平稳性，而在z2≥30时，则可始终保持有两对齿以上啮合，因之通常规定z2＞28。
另一方面z2也不能过多，当z2＞80时(对于动力传动)，蜗轮直径将增大过多，在结构上相应就须增大蜗杆两支承点间的跨距，影响蜗杆轴的刚度和啮合精度；对一定直径的蜗轮，如z2取得过多，模数m就减小甚多，将影响轮齿的弯曲强度；故对于动力传动，常用的范围为z2≈28-70。
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
【精品】蜗轮蜗杆受力分析
【精品】蜗轮蜗杆受力分析蜗轮蜗杆是一种重要的传动机构，其主要特点是传动比大、效率高、运转平稳、结构简单等，因此在许多机械设备的传动中广泛应用。
但是，在蜗轮蜗杆传动中，由于其受力状态比较复杂，因此需要进行受力分析以确保其传动效果和使用安全。
一、蜗轮受力分析蜗轮是一种类似于圆柱体的齿轮，其齿形呈螺旋状。
在蜗轮传动过程中，由于负责传递动力、承受载荷等任务，因此其受力分析是非常重要的。
根据蜗轮的运动状态，可以将其受力分为两种情况：定轴受力和动轴受力。
1. 定轴受力在定轴受力情况下，蜗轮与蜗杆共同组成一种定轴蜗轮副。
在蜗轮传动中，蜗轮中心的径向力分解为齿向力和轴向力两个方向，其中，齿向力是主要的受力方向。
蜗轮齿向力有以下几个来源：（1）齿面接触力：蜗轮齿与蜗杆齿的接触产生的力，它是蜗轮受力的主要来源。
（2）切向力：蜗轮齿形的变化会产生旋转的切向力，其方向与齿向力垂直。
（3）惯性力：在高速运动中，蜗轮本身的惯性力也会对其产生一定的齿向力。
（2）摩擦力：由于蜗轮和蜗杆之间存在一定的摩擦力，会导致轴向力的产生。
蜗杆是蜗轮传动中的另一个主要组成部分，其作用是进行转动和承受载荷。
在蜗轮传动中，蜗杆的受力主要来自两个方向：径向力和轴向力。
由于蜗杆的结构比较特殊，因此其受力分析较为复杂，但在总体上可归纳为以下几个方面：2. 径向载荷由于蜗杆和轴承的接触，导致蜗杆承受了一定的径向力，这种载荷主要来自于轴承的支撑作用。
在蜗轮传动过程中，由于负责承载和传递动力，因此蜗杆还需要承受一定的轴向载荷，在受力分析中需要考虑其来源。
蜗轮蜗杆传动的受力分析比较复杂，其受力分析结论如下：1. 蜗轮齿向力是其主要的受力来源，驱动力和载荷均通过齿向力来传递。
2. 在蜗轮和蜗杆的接触过程中，切向力会产生一定的影响，但通常比较小。
3. 结合蜗杆的结构特点，其受力主要来自于齿向力、径向载荷和轴向载荷。
总之，蜗轮蜗杆传动的受力分析需要综合考虑多个因素，其中蜗轮齿向力是最重要的受力来源之一。
蜗轮蜗杆设计
蜗轮蜗杆设计蜗杆传动从属齿轮传动，在现代工业中应用非常广泛。
蜗轮蜗杆包含两个部分：蜗杆和蜗轮，其齿形大多数由直线、平面或者平面上的曲线经过一次或两次展成运动形成。
由于蜗轮蜗杆结构性特点，它用于传递空间两相错轴间的运动和动力。
蜗杆传动机构多数情况下蜗杆为主动件，蜗轮为被动件。
蜗杆传动具有传动比大、体积小、运转平稳、噪音小等特点。
在机床制造业中，平常圆柱蜗杆传动的应用尤为普遍，并且几乎成了一般低速传动工作台和连续分度机构的唯一传动形式；冶金工业轧机压下机构都采用大型蜗杆传动;煤矿设备中的各种类型的绞车及采煤机组牵引传动;起重运输业中各种提升设备及无轨电车等都采用蜗杆传动。
其他，在精密仪器设备、军工、宇宙观测仪器中，蜗杆传动常用作分度机构、操纵机构、计算机构、测距机构等等，大型天文望远镜、雷达等也离不开蜗杆传动。
关键词：蜗轮蜗杆目录T O C\o"1-3"\h\z\u第一章蜗杆传动的类型和特点 (89)1.1蜗杆传动的类型 (89)1.2蜗杆传动的特点 (90)第二章蜗轮传动的基本参数和几何尺寸计算 (91)2.1蜗杆传动的基本参数 (91)2.2蜗杆传动的几何尺寸计算 (94)第三章蜗轮传动的失效形式、设计准则、材料和结构 (95)3.1蜗杆传动的失效形式和设计准则 (95)3.2蜗杆、蜗轮的材料和结构 (96)第四章蜗轮传动的强度计算 (98)4.1蜗杆传动的受力分析 (98)4.2蜗轮齿面接触疲劳强度计算 (98)4.3蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算 (100)第五章蜗轮传动的效率、润滑和热平衡计算 (101)5.1蜗杆传动的效率 (101)5.2蜗杆传动的润滑 (101)5.3蜗杆传动的热平衡计算........................错误!未定义书签。
结论.. (105)致谢 (106)参考文献 (107)第一章蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，用来传递空间两交错轴的运动和动力。
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作用： 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。∑＝90°
形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且β1很 大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。
所得齿轮称为:蜗杆。
蜗轮
而啮合件称为:蜗轮。
ω2
2 蜗杆
ω1 1
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点接触
线接触
改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮， 所得蜗轮蜗杆为线接触。
→ 刚度、啮合精度↓
北京联合大学专用
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表12-2 蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2的推荐值
传动比i
7~13
14~27 28~40
>40
蜗杆头数z1 4
2
2、1
1
蜗轮齿数z2 28~52
28~54 28~80
>40
4. 蜗杆的导程角γ 将分度圆柱展开得：
tgγ1=l/πd1 = z1 px1/πd1 = mz1/d1
作速度向量图，得:
vS = v2 2+ v1 2 = v1 / cos γ
v2 = v1 tgγ
2
ω2
v2
p
1
t
ω2 2 ω1
v2 p
1
蜗轮的转向: CW
γγ vS v1 t
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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：
用手势确定蜗轮的转向：
右旋蜗杆：伸出左手，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同。
§12-1 §12-2 §12-3 §12-4 §12-5 §12-6
第12章 蜗杆传动
蜗杆传动的特点和类型 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 圆柱蜗杆传动的受力分析 圆柱蜗杆传动的强度计算 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
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§12-1 蜗杆传动的特点和类型
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α
渐开线蜗杆
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蜗杆旋向：左旋、右旋(常用)
判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。
精度等级：
对于一般动力传动，按如下等级制造：
β1
v1<7.5 m/s ----7级精度； v1< 3 m/s ----8级精度；
γ1
v1< 1.5 m/s ----9级精度；
d
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§12-2 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. 正确啮合条件
中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。
在中间平面内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。
正确啮合条件是中间平面内参数分别相等：
mt2=ma1=m ，αt2 =αa1=α 取标准值
2α
中间平面
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优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。 分度机构：i=1000, 通常i=8~80
缺点： 传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。
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类型
按形状分有：
按螺旋面形 状分：
圆柱蜗杆 环面蜗杆 阿基米德蜗杆、
渐开线蜗杆
圆柱蜗杆 环面蜗杆
阿基米德螺线 渐开线
基圆
γ
阿基米德蜗杆 2α
tgγ1 = px z1 /πd1 = mz1 / d1
= z1 / q
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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
m
d1
m
d1
m
1 18
(22.4)
1.25 20
2.5 28 (35.5)
4
22.4
45
11..66
2200 2288
q=12.5 q3.=1517.53(258.5)
d1
m
d1
40 6.3 (80)
(50)
112
71
(63) (40) 8 80
50
(100)
(63)14090源自(71) (50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
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3. 传动比 i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
蜗杆头数z1 ：即螺旋线的数目。 蜗杆转动一圈，相当于齿条移动
压力角: α=20° 动力传动，推荐：α=25° 分度传动，推荐用 α=15°
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蜗轮蜗杆轮齿旋向相同. 蜗轮右旋 蜗杆右旋
若 ∑ ＝90°＝β1+β2 ∵ γ1+β1 ＝90°
∴ γ1＝β2 s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。
t β1
β2 ∑
为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1 只能取标准值。 e s
左旋蜗杆：用右手判断，方法一样。
ω2
2
v2
p 1
ω1
a r2 r1
2 ω2
p
v2 ω1
z1个齿，推动蜗轮转过z1个齿。
通常： 传动比
z1=1~4 : i=
-nn-21-
=
-zz-12-
d
若想得到大 i , 可取： z1=1，但传动效率低。
对于大功率传动 , 可取： z1=2，或 4。
蜗轮齿数： z2= i z1 为避免根切： z2≥ 26
一般情况： z2≤ 80 z2过大 → 结构尺寸↑ → 蜗杆长度↑
β1 γ1
px1
l
d1
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γ1
πd1
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5.蜗杆直径系数q 加工时滚刀直径等参数与蜗杆分度圆直径等参数相 同，为了限制滚刀的数量，国标规定分度圆直径只 能取标准值，并与模数相配。
定义： q=d1/m
q 为蜗杆: 直径系数
一般取: q=8～18。
可由表12－1计算得到。
见下页
于是有： d1 = mq
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2. 模数m和压力角α 模数m取标准值，与齿轮模数系列不同。 蜗杆模数m值 GB10088-88
第一系列 1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40
第二系列 1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14
β1
γ1 t
d1
北京联合大学专用
d2
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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
m
d1
m
d1
m
1 18
(22.4)
1.25 20
2.5 28 (35.5)
4
22.4
45
20
1.6 28
(28)
5
3.15 35.5
(18) 2 22.4
(28) 35.5
(45) 56
4 (31.5) 6.3
5
(18) 2 22.4
(28) 35.5
(45) 56
4 (31.5) 6.3
d1
m
d1
40 6.3 (80)
(50)
112
71
(63) (40) 8 80
50
(100)
(63)
140
90
(71) (50) 10 90
63
…
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6.齿面间滑动速度vS及蜗轮转向的确定
由相对运动原理可知: v2 = v1 + vS