机械设计基础第十二章蜗杆传动.
《机械设计基础》12蜗杆传动
1000(1 h ) P K s A(t1 t0 ) 1
12.1 蜗杆传动的特点和类型
蜗杆传动用来传递空间两交错轴之 间的运动和动力，一般两轴交角为 90°。 蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成。
一、蜗杆传动的特点
传动比大、结构紧凑。 传动平稳、噪声小。 可制成具有自锁性的蜗杆。
蜗杆传动的主要缺点是效率较低。 蜗轮的成本较高。
12.1 蜗杆传动的特点和类型
二、蜗杆传动的类型
'
z 2 z2 2 x
'
z2 z '2 x 2
一般取 ∣x∣≤ 1
12.2 阿基米德蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
三、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
符号
蜗杆
计算公式
蜗轮
d
d1 mq
d 2 mz
ha
hf
da
ha m h f 1.2m d a1 (q 2)m d a 2 (Z 2 2)m
d1 tan z1 px1 z1m
m
z1 m
z1 d1 m mq tan
d1 (分度圆周长)
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(P247)
d1 直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。 q m
12.4 蜗杆传动的失效形式、材料与结构
三、蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构
蜗杆常和轴做成一个整体，称为蜗杆轴。当蜗杆螺旋部分的直径较
机械设计基础之蜗杆传动
机械设计基础之蜗杆传动蜗杆传动是一种高效率的变速传动方式，广泛应用于机械制造、重工业、冶金工业、矿山机械等多个领域。
本文将由以下几个方面来谈论蜗杆传动的基本概念、工作原理以及应用。
一、蜗杆传动的基本概念蜗杆传动是由一对蜗杆与蜗轮组成，通过蜗杆扭转蜗轮的齿轮来实现工作的。
其中蜗轮的斜齿线与蜗杆的螺旋线成一定角度，因此蜗轮只能通过蜗杆旋转而不能回转，同时在传动过程中，蜗轮的速度是滞后于蜗杆的速度，因此能够实现较大的减速比。
蜗杆传动的减速比是由蜗杆设计参数所决定的，包括螺旋角、蜗杆齿数、蜗杆直径等，不同的传动比可以根据具体需要来进行设计。
通常情况下，蜗杆传动的减速比在5-100之间，但也有特殊情况下减速比高达1000以上。
二、蜗杆传动的工作原理蜗杆传动的工作原理是由蜗杆带动蜗轮来实现传动，蜗杆的螺旋线与蜗轮的斜线齿之间的紧密配合可以实现传动功能。
因为蜗杆的螺旋线的斜度比蜗轮的齿线的斜度小很多，所以在传动过程中，螺旋线的每次旋转只能推动蜗轮前进一颗齿，因此能实现大的减速比。
同时由于蜗杆传动的特有设计，使其具有良好的自锁性，可以起到防止倒车的作用。
这种自锁性的原理是钢制蜗杆和铜制蜗轮的制作材料不同，钢的硬度比铜高，蜗杆在向前旋转时，铜制蜗轮受力对硬度较小的钢制蜗杆产生摩擦，并将其牢固紧密地压在一起。
由于钢制蜗杆的硬度高于铜制蜗轮，所以传动的不平衡力可以被牢固地锁住，从而保证了高效稳定的传动效果。
三、蜗杆传动的应用蜗杆传动具有很多优点，如紧凑的结构、高效率、高扭矩、稳定性等。
同时也有一些缺点，如制造难度较大、制造成本高、传动效率低等。
因此，在选择使用蜗杆传动时，需要全面考虑其优缺点和应用情况。
一个常见的应用场景是纺织机械，在制造纤维纺纱机时，采用蜗杆传动来传递较大的扭矩，实现布带收卷以及其他布料加工链环中的转动。
同时，由于蜗杆传动的复杂性，目前也在工业机器人、汽车和液压泵等领域得到广泛应用，也可以用于电动自行车、自行车和其他迷你设备，因其噪声小，结构紧凑等特点。
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；
机械设计基础12蜗杆传动
§10-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
(一)蜗杆传动的效率: p.200
∵VS大→ 摩擦、磨损大→发热大、效率低
123 (0((.二 三95))~蜗蜗0杆.9杆7传)传tg动动(t的g的热润)平滑衡计算
(12-13)
1 tg tg( ) arctgf
η1 －啮合效率 η2、 η3 －轴承及搅油效率 ;
(二)几何尺寸计算
→表(12-3) p.193
※ C*=0.2 ; df=d－2(ha*+C*) m= d－2.4 m
§10-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
(一) 蜗杆传动的失效形式 p.194
1.失效形式 : 蜗轮→
闭式
胶合、 点蚀、
↑
↑
非锡青铜、 锡青铜
开式 磨损
2.部位 : 蜗轮轮齿上(结构、材料)
→直径系数 q=d1/m
为减少滚刀的规格数量→ｄ1定为标准值→
ｄ1与ｍ搭配 →表12-1 p.191
ｄ2＝ｍＺ2
ｄ1 =m·q ≠ ｍ·Ｚ1
V2
4.齿面间滑动速度Vs:
VS V12 V22 V1 / cos
Vs V1
V1：蜗杆的圆周速度 V2：蜗轮的圆周速度
5.中心距
a＝0.5(ｄ1＋ｄ2) ＝ 0.5m(q+Z2)≠0.5ｍ(Ｚ1＋Ｚ2)
§12-1 蜗杆传动的特点和类型
(一)蜗杆传动的类型:
→取决于蜗杆 按 圆柱蜗杆 阿基米德蜗杆传动(ＺＡ) 蜗 传动
杆
的
渐开线 蜗杆传动(ＺＩ)
形 环面蜗杆传动
状 锥蜗杆传动
(二)蜗杆传动的特点:
优点: 1.ｉ很大，一般ｉ＝8～80, 分度ｉ＝1000 2. 传动平稳, 噪音低 3.可自锁, 结构紧凑
《机械设计基础》第12章 蜗杆传动
3、摩擦磨损问题突出，磨损是主要 的失效形式。为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高；
4、传动效率低，具有自锁性时，效率低于50%。
由于上述特点，蜗杆传动主要用于传递运动，而在动力传输中的应用受到限制。
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。
γ
β
γ＝β （蜗轮、蜗杆同旋向）
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角α
§12-2 蜗杆传动的参数分析及几何计算
ma1= mt2= m αa1=αt2 =α=20°
在蜗杆蜗轮传动中，规定中间平面上的模数和压力角为标准值，即：
模数m按表12-1选取，压力角取α=20° （ZA型αa＝20º；ZI型αn＝20º） 。
阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
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。
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。
三、分类
在轴剖面上齿廓为直线，在垂直于蜗 杆轴线的截面上为阿基米德螺旋线。
§12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算
一、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
1、校核公式:
2、设计公式:
式中：a—中心距，mm；T2 —作用在蜗轮上的转矩，T2 = T1 iη； zE—材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取zE=150；钢与铝青铜或灰铸铁配对时， 取zE=160。 zρ—接触系数，由d1/a查图12-11，一般d1/a=0.3~0.5。取小值时，导程角大，故效率高，但蜗杆刚性较小。 kA —使用系数，kA =1.1~1.4。有冲击载荷、环境温度高(t>35oC)、速度较高时，取大值。
机械设计基础-蜗杆传动(PPT58页)
通常情况下取蜗轮齿数z2 =28~80。若z2 <28，会使传动 的平稳性降低，且易产生根切；若z2过大，蜗轮直径 增大，与之相应蜗杆的长度增加，刚度减小，从而影
响啮合的精度。z1、z2可根据传动比i按表10-1选取。
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
第一节 概述
一、蜗杆传动的组成
螺杆与螺纹一样，有单头、多头之分，也有左旋、右 旋之分。蜗轮的形状像斜齿轮， 它的螺旋角的大小、方向和螺 杆螺旋升角的大小、方向相同， 为了改善蜗杆与蜗轮的啮合情 况，通常将蜗轮圆柱表面的母 线做成圆弧形，部分地包围着 蜗杆，故在轴向剖面中，蜗轮 轮齿沿齿宽方向是圆弧形。
通常λ=3.5°~27°，升角小时传动效率低，但可实现 自锁；升角大时传动效率高，但加工较困难。
3.蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 加工蜗杆时，蜗杆滚刀的参数应与相啮合的蜗杆完全 相同，几何尺寸基本相同。由
tan L d1z1 dm 1zd 1m 1
可得蜗杆的分度圆直径可写成
d1mtaz1n
第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮 与齿条的啮合，因此，设计蜗杆传动时，其参数和尺 寸均在中间平面内确定，并沿用渐开线圆柱齿轮传动 的计算公式。
一、蜗杆传动的主要参数
1.蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2 蜗杆头数（齿数） z1即为蜗杆螺旋线的数目，蜗杆的 头数z1一般取1、2、4。当传动比大于40或要求蜗杆自 锁时，取z1 =1；当传递功率较大时，为提高传动效率 、减少能力损失，常取z1为2、4。蜗杆头数越多，加 工精度越难保证。
机械设计基础：第十二章 蜗杆传动
作业：12-3、12-6、12-8第十二章蜗杆传动一、蜗杆传动的特点1、传动比大、结构紧凑；2、传动平稳、噪声低；3、能实现自锁；4、传动效率低、发热大；5、成本高。
第一节概述二、蜗杆传动的类型⎪⎩⎪⎨⎧圆锥蜗杆圆弧蜗杆圆柱蜗杆按蜗杆的形状分⎩⎨⎧渐开线蜗杆阿基米德蜗杆按螺旋面的形状分⎩⎨⎧右旋蜗杆左旋蜗杆按螺旋线的方向分圆弧蜗杆圆锥蜗杆阿基米德蜗杆渐开线蜗杆一、正确啮合条件中间平面：对于两轴线垂直交错的阿基米德圆柱蜗杆传动，通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。
在中间平面内蜗杆蜗轮的啮合传动相当于渐开线齿轮与齿条的啮合传动。
正确啮合条件为：（旋向相同）βγααα=====t2a1t2a1mm m 第二节蜗杆传动的主要参数和几何尺寸二、主要参数和几何尺寸计算1．模数和压力角2. 蜗杆头数（齿数），蜗轮齿数3．蜗杆分度圆直径和导程角4．传动比5．中心距a1z 2z 1d iγ由于在中间平面上蜗杆传动相当于渐开线齿轮与齿条的传动，所以蜗杆传动的计算，以中间平面的参数为准，并直接应用齿轮传动的几何关系进行几何计算。
1．模数和压力角ααα====t2a1t2a1mm m 2. 蜗杆头数（齿数），蜗轮齿数1z 2z 由传动比并考虑效率来选定。
一般为=1~4。
①传递运动，要求传动比大，取小值。
②传递动力，取大值，传动效率和承载能力高；太多，蜗杆加工困难。
蜗轮齿数应根据传动比和选取。
不宜大于80。
1z 1z 1z 2z 1zi 11111a 1πππtan d mz d m z d p z ===γmqzm d ==γtan 11&为了限制蜗轮滚刀的数目并有利于标准化，规定了蜗杆分度圆直径的系列值，即将蜗杆直径系数、d 1标准化。
q 3．蜗杆分度圆直径和导程角1d γ5．中心距a蜗杆传动的标准中心距为1221()(z )22ma d d q =+=+4．传动比iγtan 121221d d z z n n i ===第三节蜗杆传动的受力分析11212d T F F a t ==αtg F F F t r r 221==22212d T F F T a ==21T T i η=式中：T 1 、T 2分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。
机械设计基础之蜗杆传动WormG
6.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
主要参数
蜗杆传动变位
几变应何力尺作寸用计下的算
失效特征
齿顶圆直径 节圆直径
分度（中）圆直径
齿根圆直径
啮合点
外圆 直径
齿顶圆 直径
中圆直 径
分度（节） 圆直径
齿根圆 直径
6.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
主要参数
蜗杆传动变位
几变应何力尺作寸用计下的算
在通过蜗轮中间平面所截的蜗杆轴向平面内可见，蜗杆传 动又可视为斜齿圆柱齿轮与齿条的啮合传动。
6.1概述
蜗变轮应失力蜗效作特 杆用征形下的成
蜗杆传动分类
蜗杆传动特点
蜗
蜗
杆
轮
加
加
工
工
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。
6.1概述
蜗轮蜗杆形成
蜗杆传动分类 蜗杆传动特点
滑动速度
效率与自锁
润滑
自锁条件： g e
啮合效率 3 tgg / tg(2g ) < 0.5
效率预估（也可以查表）：设计时，需要预估
方一： = (100 i / 2)%
方二： 查表：蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取
Z1 1(自锁)， 1（非自锁）， 2， 4， 6
效率 0.4， 0.7，
0.8， 0.9， 0.95
mx1 = mt2 = m
为了限制涡轮滚刀的数目，便于滚刀标准化，每一标准模数规定了一定数 量的蜗杆分度圆直径
4、蜗杆头数Z1蜗轮齿数Z2 Z1的选择:1大传动比、自锁（并且，g<=3.5o ） 2，4，6传动速度高、传动效率高
Z2的选择:28～70动力传动
机械设计基础复习精要：第12章 蜗杆传动
154第12章 蜗杆传动12.1 考点提要12.1.1 重要的术语和概念蜗杆的传动特点和分类、蜗杆的效率、蜗杆的头数、导程角、直径系数、12.1.2蜗杆传动的滑动速度和效率蜗杆主动时的机构效率为：）（v tg tg ϕγγη+-=)96.095.0( （12-1） 蜗杆的功率损耗一般由啮合摩擦，轴承损耗及零件搅油和飞溅损耗。
计算效率时，需要用到当量摩擦角v ϕ，其数值可通过arctgf v =ϕ算出，再结合相对滑动速度查表确定。
增加蜗杆的头数会使导程角增大，从而使效率增大，同时滑动速度也增大；如果增大蜗杆的分度圆直径将使导程角减小，从而使效率下降，而蜗杆的刚度提高。
蜗轮主动的效率为）（’v tg tg ϕγγη-= （12-2） 显然若v ϕγ≤，则0≤‘η，机构自锁，显然，如果反行程（蜗轮主动）自锁，正行程的效率（蜗杆主动）一定不大于５０O O /。
蜗杆机构总的效率为啮合效率与轴承效率及搅油效率的乘积。
在设计之初，为近似求出蜗轮的转矩2T ，η数值可按表14-1数值估计。
表１４－１ 效率与蜗杆头数关系1Z １２ ３ ４ 总效率０.７ 0.8 0.85 0.9 影响蜗杆传动啮合效率的几何因素有：蜗杆的头数Z1，蜗杆的直径系数q﹑蜗杆分度圆直径〔或模数﹑Z1﹑q〕。
由于传动多是减速传动，所以蜗杆多处于高速级。
当蜗杆头数较少时，反行程效率低，机构自锁。
只有蜗杆头数多时才有较高的效率，反行程不自锁（可以蜗轮为主动件），但蜗轮和蜗杆的滑动速度过大，对材料要求很高，易出现磨损和胶合，因此很少采用。
12.1.3普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算蜗杆蜗轮的正确啮合条件有：1）蜗杆的轴向模数ma1=蜗轮的端面模数mt2且等于标准模数；2）杆的轴向压力角αa1=蜗轮的端面压力角αt2且等于标准压力角；3）蜗杆的导程角γ=蜗轮的螺旋角β且均可用γ表示，蜗轮与蜗轮的螺旋线方向相同。
通过蜗杆轴线并与涡轮端面垂直的平面称中间平面。
机械设计基础蜗轮蜗杆
c=0.2 m
a=0.5(d1 + d2) m=0.5m(q+z2)
§12-3 蜗杆传动旳失效形式、材料和构造
一、蜗杆传动旳失效形式及材料选择 主要失效形式： 胶合、点蚀、磨损。
蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。 材料
蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。
材料牌号选择：
第二系列 1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14
压力角: α=20° 动力传动，推荐：α=25° 分度传动，推荐用 α=15°
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
t β1
β2 ∑
β1
γ1
s=e旳圆柱称为蜗杆旳分度圆柱。 为了降低加工蜗轮滚刀旳数量，要求d1
z1个齿，推动蜗轮转过z1个齿。
设计：潘存云
一般： 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 为防止根切： z2≥ 26
一般情况： z2≤ 80 z2过大 → 构造尺寸↑ → 蜗杆长度↑
→ 刚度、啮合精度↓
表12-2 蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2旳推荐值
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
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合金钢 — 20Cr、20CrMnTi、40Cr
铸锡青铜 ZCuSn10P1 — 适合高速 铸铝青铜 ZCuAl 9Fe3 — 低速重载 灰铸铁 HT200 — 低速轻载
2018年11月16日 主讲人：何家宁教授 第15页
蜗轮
减摩性好
二、蜗杆和蜗轮的结构
1、蜗杆的结构
整体式蜗轮
配合式蜗轮
拼铸式蜗轮
螺栓联接式蜗轮
组合式蜗轮
2018年11月16日 主讲人：何家宁教授 第17页
本节 完！
谢谢
2018年11月16日
主讲人：何家宁教授
第18页
§12-4 圆柱蜗杆传动的受力分析
二、蜗杆传动的受力分析 点击 轮齿所受的法向力Fn，可分解为：圆周力Ft 、径向力Fr 、轴向力Fa。
由于蜗杆的直径不大，所以常和轴做成一个整体（蜗杆轴），图12－7。 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。
2018年11月16日
主讲人：何家宁教授
第16页
2、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：
§12-6 圆柱蜗杆传动的的效率、润滑和热平衡计算
2018年11月16日
主讲人：何家宁教授
第 2页
§12-1 蜗杆传动的特点和类型
一、 蜗杆传动的特点和类型
1. 组成和应用 通常二轴交角＝900 蜗杆主动，蜗轮被动
动画
蜗杆 worm
2. 特点 传动比大；
一般传动 i=8~80; 分度机构可达1000. 结构紧凑； 传动平稳，噪声小。 效率低； 成本高。
在中间平面内相当于齿条与齿轮的啮合
正确啮合条件： ma1 = mt2 = m 在中间平面内
2018年11月16日
αa1 = αt2 = α= 20°
主讲人：何家宁教授 第 7页
● 蜗杆导程角γ与蜗轮螺旋角β之关系
Σ=90° 时： γ =β
且旋向相同 ● 蜗杆直径系数 q 及分度圆直径d1 d1 — 标准系列值 q与导程角γ之关系：
轴面呈齿条（直廓） 阿基米德螺旋线 刃面切于基圆柱面
II II
圆柱蜗杆按螺旋面形状
阿基米德蜗杆(ZA蝇杆) Archimedes worm
2＝400
d
III
III
渐开线蜗杆(ZI蜗杆) Involute worm
凸廓
2018年11月16日
I－I
III－III II－II
b
I
I
渐开线 凸廓
2018年11月16日 蜗轮 worm gear 主讲人：何家宁教授 第 3页
3. 蜗杆传动的类型 按蜗杆整体形状 圆柱蜗杆 cylindrical worm 环面蜗杆 锥蜗杆 bevel gear
2018年11月16日
主讲人：何家宁教授
第 4页
刃面过轴面
阿基米德蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动 渐开线蜗杆传动 法向直齿廓蜗杆பைடு நூலகம்动 2
2018年11月16日
适用于齿面滑动速度 υ s 较高的传动。 （抗胶合能力强，抗点蚀能力差） ≤ 6 m/s 的场合。（抗胶合能力差）
υs≤
2 m/s 的场合。
主讲人：何家宁教授 第14页
材料要求：具有足够的强度， 良好的减摩耐磨性能和抗胶合能力 通常采用：青铜制作蜗轮的齿圈，
与淬硬磨削的钢制蜗杆相配
§12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构
一、失效形式、设计准则和常用材料
1. 主要失效形式： 蜗轮齿面的胶合、点蚀、磨粒磨损（最终导致断齿）等。 2. 设计准则
闭式传动： 按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算；之后校核蜗轮的齿根 弯曲疲劳强度，并进行热平衡计算。 胶合、点蚀
开式传动： 通常只计算蜗轮的齿根弯曲疲劳强度。 磨损 3. 常用材料 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢 锡青铜： 蜗轮常用材料有： 铝青铜： 灰铸铁：
主讲人：何家宁教授 第 5页
直廓
本节 完！
谢谢
2018年11月16日
主讲人：何家宁教授
第 6页
§12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
一、主要参数
● 模数 m 和压力角α
中间平面 （主平面）
— 包含蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 蜗轮端面蜗杆轴面 蜗轮端面 蜗杆轴面 标准模数 模数 压力角 压力角 蜗轮加工模数 — 滚刀滚制，滚刀几何参数同相配蜗杆
z1 = 1 ~ 4 但 z1 少，效率低 z1 过多,制造困难 重载时取 z1 > 1 要求自锁 z1 = 1
z2 = i z1=28 ~ 80
常取 z2 = 32 ~ 63
● 齿面间相对滑动速度 vs
v1 v2 vs cos sin
由此可见，vs > v1、v2 所以蜗杆传动摩擦损失大， 效率低。
2018年11月16日 主讲人：何家宁教授 第 9页
2018年11月16日
主讲人：何家宁教授
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二、几何尺寸计算 中心距 a =(d1+d2)/2 = m(q+z2)/2 其他尺寸计算见表12-3
■普通圆柱蜗杆传动与齿轮传动的区别：
齿轮传动 传动比 i — i = d2 / d1 蜗杆传动 i ≠ d2 / d1
m、 α —
β— d1 —
法面为标准值
β1= - β2 d1= mnz1/cosβ
2018年11月16日
中间平面为标准值
γ =β, 旋向相同 d1=mq,且为标准值
主讲人：何家宁教授 第11页
2018年11月16日
主讲人：何家宁教授
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本节 完！
谢谢
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主讲人：何家宁教授
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γ
β
限制蜗轮滚刀数量，便于刀具标准化 → d1 = m q
定义蜗杆直径系数：q = d1 / m
pz z1 p z1 tg d1 d1
z1m z1 m q q
2018年11月16日 主讲人：何家宁教授 第 8页
● 蜗杆头数 z1、蜗轮齿数 z2 及传动比 i
i = n1/n2 = z2/z1 ≠ = d2 / d1 ?
第十二章 蜗杆传动
机械设计基础（第五版）
主讲人：何家宁（教授、博士）
2018年11月16日
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