蜗轮蜗杆知识
1、蜗轮——指齿圈部分材料：减摩材料
铸锡青铜：vs≥3m/s
价高，用于重要的场合。
铝铁青铜：vs≤4m/s，抗胶合能力差 价格较便宜
铸铝黄铜：抗点蚀能力强，但耐磨性差,用于vs小场合
HT、QT：vs≤2m/s
大直径蜗轮：铸铁（蜗杆用青铜）
2、蜗杆（表8-5，p158）
碳钢
硬齿面蜗杆：首选 淬火→磨削
2、蜗杆传动的计算载荷
Fnc
KFnc
2KT2
d2cosan cos
2KT2
d2cosa cos
式中，K—载荷系数，与工作情况、载荷集中和动载 荷等因素有关，见表8-6。
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 -30-
四、蜗杆传动强度计算 1、蜗轮齿面接触疲劳强度的计算
H ZE
Fnc 1
在不计摩擦力时，有以下关系：
Ft1
Fa2
2T1 d1
Fa1
Ft2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan a
Fn
Fa1
cosan cos
Ft 2
cosan cos
2T2
d2cosan cos
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 -28-
方向判定： 1）蜗轮转向
普通蜗杆传动的承载能力计算2
L
将蜗杆传动可看作是齿条和斜齿轮的啮合。
2
1
d2 sin a d2 sin a 2 cos 2 2 cos
接触线总长
Lmin
11
1
1.31d1
cos
1
2
2 cos d2 sin a
将 a 20, cos 0.95 代入得
接触强度的 校核式：
H ZE
9KT2
d1d
2 2
[ H ]
加工蜗轮时的滚刀与蜗杆尺寸相同，加工时滚刀只 作径向移动，尺寸不变。
故：蜗杆尺寸不能变动，只能对蜗轮变位。
3、变位结果 蜗杆和蜗轮滚刀尺寸相同，蜗轮滚铣节圆就是装配
后与蜗杆的啮合节圆。 蜗轮滚刀的滚铣节线不再是刀具中线(分度圆柱上母线) ∴蜗轮——尺寸发生变化，但 d 2 d 2 ∴蜗杆——各部分尺寸不变，但节线变化 d1 d1
mx1 mt2 m —标准值(与齿轮不同,表8-1)
2、t蜗aan杆xa1 x的a分ttca2on度sa圆n 直径蜗dZZ1AI杆、蜗的Z杆N导轴、程向ZK角压蜗力(t杆a角n法at向2 a压xct1a力ons角a2n20
a n1 20
斜齿轮）
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
§8-1蜗杆传动的特点及类型 -12-
3.锥蜗杆传动
蜗杆传动的类型
§8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸 -13-
普通蜗杆传动的参数与
通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直尺寸1的平面称为中间平面。
§8-2蜗杆传动的参数与尺寸
-14-
一、蜗杆传动的主要参数及其选择
1、模数m和压力角a
蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮 的端面模数、压力角相等，即
tan z1m
所以 z1↑→γ↑→η↑
d1
一般取 h2 h3 0.95 ~ 0.97
则
h (0.95 ~ 0.97) tan tan( v )
设计之初，为了近似求得蜗轮轴的转矩T2，效率值可 参照下表
蜗杆头数
１
２４６
总效率
0.70 0.80 0.90 0.95
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 -25-
n2
已知：n1、转向→n2
v2
左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2→n2 n1
2）各分力方向
Fr：指向各自轮心
※
Ft 蜗杆与n1反向 蜗轮与n2同向 Ft 2 Fa1
蜗杆：左、右手定则 Fa 蜗轮：Fa2 Ft1
3）旋向判定 ∵ 2
蜗轮与蜗杆旋向相同。
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 -29-
按齿面接触疲劳强度进行设计，对齿根弯曲疲劳强度进 行校核。
蜗杆的刚度计算 ── 防止蜗杆刚度不足引起的失效。
传动系统的热平衡计算 ── 防止过热引起的失效。
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 -26-
3、蜗杆传动的常用材料
普通蜗杆传动的承载能力计算1
Hale Waihona Puke 为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金）
mz2 )
2xm mz2 mz2
x
1 2 (z 2
z 2 )
x＞0 z 2 z 2 齿数↓ x＜0 z 2 z 2 齿数↑
§8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸 -22-
1）齿数不变，凑a 2）a不变，齿数变化，凑i
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算
一、啮合齿面间的相对滑动速度和传动效率
1、啮合齿面间的相对滑动速度
使相啮合的蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。
§8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸 -16-
z1与z2的荐用值表
i=z2/z1
5~8
z1
6
z2
30~48
一般28<z2<83
7~16
15~32
4 28~64
2 30~64
30~83
1 30~83
4、导程角 （相当于螺纹升角）
tan pz z1 px z1m z1m z1 d1 d1 d1 d1 q
§8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸
4、变位方式 1）齿数不变，凑中心距a
a
a
xm
1 2
[(d1
2xm)
d2]
x a a
x>0，正变位 a a
m
x<0 负变位 a a
2）a不变，齿数变化，凑传动比i
-21-
凑i：（a不变， z →2 z 2 ）
a a
1 2
[(d1
2xm)
mz2 ]
1 2
(d1
二、蜗杆传动的失效形式、设计普准通则蜗及杆常传用动材料
1、蜗杆传动的失效形式
的承载能力计
与齿轮传动类似：点蚀、算胶1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。
2、蜗杆传动的设计准则 开式传动中，主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断。
要保证齿根弯曲疲劳强度； 闭式传动中，主要失效形式是齿面胶合和点蚀；应
1．结构紧凑，传动比大，一般为 i=5~80，大的可达300以上；
2．蜗杆传动相当于螺旋传动，同时啮合的齿对数多， 重合度大，传动平稳，噪声小；
3．当蜗杆的导程角小于啮合齿面的当量摩擦角时，蜗杆 传动具有自锁性时。
§8-1蜗杆传动的特点及类型 -3-
蜗杆传动的主要缺点有： 1．传动时齿面滑动速度大，摩擦磨损严重，传动效率低 (0.7~0.9)，当传动具有自锁性时，效率低于0.5，因此不 宜用于大功率的传动。
h h1 h2 h3 h2─轴承摩擦损耗的效率；
h3─溅油损耗的效率；
vs v1
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算
-24-
h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：
h1
tan tan( v
)
普通蜗杆传动的效率润滑与热
（蜗杆平衡1 为主动件）
式中： －蜗杆的导程角；
v－当量摩擦角，其值根据滑动速度vs由表8-4查取；p157
§8-1蜗杆传动的特点及类型 -7-
（2）渐开线蜗杆（ZI型）
蜗杆传动的类型
可在专用机床上进行磨削。
§8-1蜗杆传动的特点及类型 -8-
（3）法向直廓蜗杆（ZN型）
蜗杆传动的类型
刀具顶面与蜗杆轴线间存在夹角。
双刀切削
单刀切削
§8-1蜗杆传动的特点及类型 -9-
（4）锥面包络蜗杆（ZK型）
蜗杆传动的类型
2）
普通蜗杆传动的承载能力计算2
当由设计公式求得m2d1后，可按表8-1中选取合适的m 和d1 值。
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 -33-
2、蜗轮的齿根弯曲强度计算 蜗轮轮齿齿形较复杂，难以精确计算齿根弯曲应力。
通常简化为斜齿圆柱齿轮进行条件性的近似计算。 （8-17）
（8-18）
（p162）
定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。直径d1与模数m的 比值(q= d1 /m)称为蜗杆的直径系数。见表8-1，p151
d1 = m q
§8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸
3、传动比 i、蜗杆的头数z1和蜗轮齿数z2 i u n1 z2 mz2 d2 d2
n2 z1 mz1 mq z1 q d1 tan
§8-3普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 -34-
普通蜗杆传动的承载能力计算2
§8-1蜗杆传动的特点及类型 -4-
二、蜗杆传动的类型
按蜗杆的 形状分为
圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动
蜗杆传动的类型
§8-1蜗杆传动的特点及类型 -5-
1. 圆柱蜗杆传动
蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆（ZC）
1）普通圆柱蜗杆传动
普通圆柱蜗杆其齿面一般是在车床上用直线刀刃
在m和d1为标准值时，z1↑→↑
正确啮合时，蜗轮蜗杆螺
旋线方向相同，且1＝2
5、中心距
a
1 2
(d1
d2)
m 2
(q
z2 )
m 2
( z1
z2 )
§8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸 -17-
二、蜗杆传动的几何尺寸计算（p154）表8-3
§8-2普通蜗杆传动的参数与尺寸 -18-
蜗杆传动设计
14
3.34
15
3.22
16
3.07
17
2.96
18
2.89
19
2.82
20
2.76
22
2.66
24
2.57
26
2.51
Z2 YF2
28 2.48
30 2.44
35 2.36
40 2.32
45 2.27
50 2.24
60 2.20
70 2.17
80 2.14
90 2.12
100 2.10
150 2.07
Fnc = K Fn
载荷系数K=l～1.4
3、蜗轮齿面的接触强度计算
校核公式： 设计公式：
H 500
KT2 KT 500 2 2 2 [ H ] d1d2 2 m d1 z2
2
500 2 m d1 KT2 z2 [ H ]
4、蜗轮轮齿齿根弯曲强度计算
1.53KT2 cos YF 2 F 校核公式： F d1d 2 m 1.53KT2 cos 设计公式： m2 d1 YF 2 z2 F
表2-9-6 蜗轮的齿形系数YF2（α=20°，ha*=1）
Z2
YF2
10
4.55
11
4.14
12
3.70
13
3.55
（a）圆柱蜗杆传动
（b）圆环面蜗杆传动
（c）锥面蜗杆传动
阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
法向直廓蜗杆 圆弧圆柱蜗杆
（2）按蜗杆旋向不同来分类，蜗杆传动可以分成左旋和右旋蜗杆 传动两种类型 。 （3）按工作条件不同分类蜗杆传动可以分为闭式蜗杆传动和开式 蜗杆传动两种类型。 2、蜗杆传动的特点 （1）蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。i=10～40，最 大可达80。若只传递运动（分度运动），其传动比可达1000。 （2）传动平稳、噪声小 （3）可制成具有自锁性的蜗杆 （4）传动效率低 （5）制造成本高 二、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。 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。 因此蜗杆传动的设计计算都以中间平面上的参数和几何关系为准。
螺旋传动知识点总结
螺旋传动知识点总结一、螺旋传动的工作原理螺旋传动是利用螺旋副的工作原理来实现旋转运动和直线运动之间的传递。
螺旋副由蜗杆和蜗轮两部分组成，蜗杆是一种外表面具有螺旋槽的圆柱体，蜗轮则是与蜗杆啮合的齿轮。
当蜗杆旋转时，蜗轮因为蜗杆的螺旋副作用产生轴向推力，这个推力同时也被传递到蜗轮上，从而使蜗轮转动。
因此，螺旋传动可以实现旋转运动和直线运动之间的有效传递。
二、螺旋传动的结构特点1.扭矩大螺旋传动的扭矩传递能力较大，因为蜗杆的螺旋副能够将旋转运动转化为轴向运动，从而实现大扭矩的传递。
因此，螺旋传动常用于需要传递大扭矩的场合，比如提升装置、输送设备等。
2.速比大螺旋传动的速比通常较大，因为蜗杆的螺旋副可以实现较大的速比，所以螺旋传动通常被应用于需要较大速比的场合，比如搅拌机、压缩机等。
3.传动平稳螺旋传动的传动过程中因为摩擦力的作用，所以传动平稳性较好，噪音小，由于传动中的相对滑动效应，使它有很好的减振效果，这一点是齿轮传动的优势所在，而且摩擦力在功效中发挥等作用，使动力系统得到很好的控制。
4.结构紧凑螺旋传动的结构紧凑，由于蜗杆与蜗轮啮合的工作原理，螺旋传动可以实现较大的传动比同时需要较小的空间，这使得螺旋传动在机械设计中拥有广泛应用。
5.使用寿命长螺旋传动由于摩擦力的作用，其使用寿命较长，相比较于其他传动方式，比如链条传动、皮带传动等，螺旋传动的使用寿命更长一些。
三、螺旋传动的优缺点1.优点（1）传动平稳：蜗杆与蜗轮之间的摩擦力使螺旋传动的传动过程平稳，噪音小，具有良好的减振效果。
（2）传动效率高：螺旋传动的传动效率通常较高，因为蜗杆与蜗轮之间的啮合作用，摩擦力很小，能够有效减小传动损耗。
（3）扭矩大：螺旋传动的蜗杆蜗轮结构能够传递较大的扭矩，适用于需要传递大扭矩的场合。
（4）速比大：螺旋传动的蜗杆蜗轮结构能够实现大的速比，适用于需要大速比的场合。
（5）结构紧凑：螺旋传动的结构紧凑，能够实现较大的传动比同时需要较小的空间。
机械原理知识点
1构件：具有确定运动的单元体组成的，这些运动单元体称为构件零件：组成构件的制造单元体运动副：两构件直接接触的可动联接构件的自由度：构件的独立运动数目运动链：若干个构件通过运动副所构成的系统机架：固定的构件原动件：机构中做独立运动的构件从动件：机构中除原动件外其余的活动构件运动链→机构：将运动链中的一个构件固定，并且它的一个或几个构件作给定的独立运动时，其余构件便随之作确定的运动，这样运动链就成了机构2机构运动简图：表示机构中各构件间相对运动关系的简单图形。
机构运动简图必须与原机械具有完全相同的运动特性。
示意图：只为了表明机械的结构，不按比例来绘制简图3约束和自由度的关系：增加一个约束，构件就失去一个自由度4机构具有确定运动的条件：机构自由度等于机构的原动件数5瞬心：在任一瞬间，两构件的运动都可以看作是绕某一重合点的相对转动，该重合点称为他们的瞬心速度中心绝对瞬心：运动构件上瞬时绝对速度为零的点相对瞬心：两运动构件上瞬时绝对速度相等的重合点6摩擦力增大并不是运动副元素材料间摩擦因数发生了变化，而是运动副元素的几何结构形状发生变化所致。
7摩擦圆：对于一具体的轴颈，r和fv为定值，因此ρ为定值，以轴心O 为圆心，ρ为半径做一圆，该圆成为摩擦圆。
8机械自锁：由于摩擦的存在，会出现无论施加多大的驱动力，都不能使机械沿驱动方向产生运动的现象。
自锁条件：η≤0 机械发生自锁9连杆机构（低副机构）：若干个构件通过低副联接所组成的机构10平面四杆机构基本形式：铰链四杆机构11曲柄：在两连杆中能做整周回转机构摇杆：只能在一定角度范围内摆动的构件周转副：将两构件能做360°相对转动的转动副摆动副：不能将两构件能做360°相对转动的转动副12铰链四杆机构的曲柄存在条件：1最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和 2连架杆和机架中有一杆是最短杆13最短杆为连杆时，该机构为双摇杆机构；最短杆为连架杆时，该机构为曲柄摇杆机构；最短杆为机架时，该机构为双曲柄机构；14有急回运动：θ≠0时，偏置曲柄滑块机构和导杆机构无急回运动：对心曲柄滑块机构和双摇杆机构15死点位置：压力角为90°，传动角为0°。
常用机械传动系统的基础知识
•常用机械传动系统的基础知识（一）机械传动的作用是传递运动和力，常用的机械传动类型有齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、带传动、链传动、轮系。
1．齿轮传动：齿轮传动的原理是依靠主动轮依次拨动从动轮来实现的。
（1）分类：A、按传动时相对运动为平面运动或空间运动分：①平面齿轮传动（常见的有直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动，根据齿向，还分为外啮合、内啮合及齿轮与齿条的啮合）②空间齿轮传动（圆锥齿轮传动、交错轴齿轮传动）。
B、按齿轮传动的工作条件分：闭式传动（封闭在刚性的箱体内）、开式传动（齿轮是外露的）。
（2）特点：优点：①适用的圆周速度和功率范围广②传动比准确、稳定、效率高。
③工作可靠性高、寿命长。
④可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间的传动缺点：①要求较高的制造和安装精度、成本较高。
②不适宜远距离两轴之间的传动。
（3）渐开线标准齿轮基本尺寸的名称有：①齿顶圆②齿根圆③分度圆④摸数⑤压力角等。
（4）轮齿失效形式有以下五种：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。
2．蜗轮蜗杆传动：适用于空间垂直而不相交的两轴间的运动和动力。
（1）分类：A、根据蜗杆螺旋面分为阿基米德螺旋面蜗杆、渐开线螺旋面蜗杆、延伸渐开线螺旋面蜗杆；B、根据蜗杆螺旋线的头数分为单头、双头、多头蜗杆；C、根据螺旋线的旋转方向分为左旋和右旋两种。
（2）特点：优点①传动比大。
②结构尺寸紧凑。
缺点①轴向力大、易发热、效率低。
②只能单向传动。
（3）涡轮涡杆传动的主要参数有：①模数②压力角③蜗轮分度圆④蜗杆分度圆⑤导程⑥蜗轮齿数⑦蜗杆头数⑧传动比等。
（4）蜗杆蜗轮传动正确啮合的条件是蜗杆轴向模数和轴向压力角应分别等于蜗轮的端面模数和端面压力角。
3．带传动：通过中间挠性件（带）传递运动和力，包括①主动轮②从动轮③环形带（1）适用于两轴平行回转方向相同的场合，称为开口运动。
中心距和包角（带与轮接触弧所对的中心角）的概念。
（2）带的型式按横截面形状可分为平带、V带和特殊带三大类。
机械传动基本知识
一、设备基础知识1常见的几种机械传动方式机械传动按传力方式分,可分为摩擦传动和啮合传动,摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等,啮合传动可分为齿轮传动、涡轮蜗杆传动、链传动等等；按传动比又可分为定传动比和变传动比传动;皮带传动皮带传动是由主动轮、从动轮和紧张在两轮上的皮带所组成;由于张紧,在皮带和皮带轮的接触面间产生了压紧力,当主动轮旋转时,借摩擦力带动从动轮旋转,这样就把主动轴的动力传给从动轴;皮带传动分为平皮带传动和三角皮带传动皮带传动的特点：1可用于两轴中心距离较大的传动;2皮带具有弹性、可缓冲和冲击与振动,使传动平稳、噪声小;3当过载时,皮带在轮上打滑,可防止其它零件损坏;4结构简单、维护方便;5由于皮带在工作中有滑动,故不能保持精确的传动比;6外廓尺寸大,传动效率低,皮带寿命短;三角皮带的断面国家规定为O、A、B、C、D、E、F、T等8种,从O到T皮带剖面的面积逐渐增大,传动的功率也逐渐增大;在机械传动中常碰到传动动比的概念,什么是传动比呢它是指主动轮的转速n1与从动轮的转速n2之比,用I表示：即I=n1/n2;由于皮带传动中存在“弹性滑动”现象,上述传动比公式只是个近似公式,那么皮带传动中这种“弹性滑动”现象是怎样表现的呢概括如下：在主动轮处,传动带沿带轮的运动是一面绕进,一面向后收缩：在从动轮处,传动带沿带轮的运动是一面绕进,一面向前伸展;齿轮传动齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成;齿轮传动是应用最多的一种传动形式,它有如下特点能保证传动比稳定不变;2能传递很大的动力;3结构紧凑、效率高;4制造和安装的精度要求较高;5当两轴间距较大时,采用齿轮传动就比较笨重齿轮的种类很多,按其外形可分为圆柱齿轮和圆锥齿轮两大类;6圆柱齿轮的外形呈圆柱形、牙齿分布在圆柱体的表面上,按照牙齿与齿轮轴的相对位置,圆柱齿轮又分为直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮,现在出现了人字形齿轮,圆柱齿轮多用于外啮合齿轮传动,也可以用作内啮合传动和齿轮齿条传动;在我们所用的许多转动设备的减速器内部使用圆柱齿轮传动结构;圆锥齿轮又叫伞齿轮,他的牙齿分布在圆锥体表面上;常用于相交轴之间的运动,轴线夹角可以是任意的,但最常见的是90度;一对齿轮的传动比计算如下式：I=n1/n2=z2/z1n1、n2分别表示主动轮和从动轮转速rpmz1、z2分别表示主动轮和从动轮的牙齿数链传动链传动是由两个具有特殊齿形的的齿轮和一条闭合的链条所组成,工作时主动连轮的齿与链条的链节相啮合带动与链条相啮合的从动链轮传动;这就是我们常见的自行车链轮链条传动原理;链传动的特点如下：1能保证较精确的传动比和皮带传动相比较2可以在两轴中心距较远的情况下传递动力与齿轮传动相比3只能用于平行轴间传动4链条磨损后,链节变长,容易产生脱链现象;链条传动主要用于传动比要求较准确,且两轴相距离较远,而且不宜采用齿轮的地方;链传动的传动比计算与齿轮传动相同;蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度,但彼此既不平行又不相交的情况下,通常在蜗轮传动中,蜗杆是主动件,而蜗轮是被动件;蜗轮蜗杆传动有如下特点：1结构紧凑、并能获得很大的传动比,一般传动比为7-80;2 工作平稳无噪音3 传动功率范围大4可以自锁5传动效率低,蜗轮常需用有色金属制造;蜗杆的螺旋有单头与多头之分;传动比的计算如下：I=n1/n2=z/Kn1-蜗杆的转速 n2-蜗轮的转速 K-蜗杆头数 Z-蜗轮的齿数螺旋传动螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的,主要用于将回转运动变为直线运动,同时传递运动和动力;螺旋传动的分类：1传力螺旋：以传递动力为主,要求以较小的转矩产生较大的轴向推力,用于克服工作阻力;如各种起重或加压装置的螺旋;这种传力螺旋主要是承受很大的轴向力,一般为简写工作,每次工作时间较短,工作速度也不高;2 传导螺旋：以传递运动为主,有时也承受较大的轴向载荷;如机床进给机构的螺旋等;传导螺旋主要在较长的时间内连续工作,工作速度较高,因此,要求具有较高的传动精度;3调整螺旋：以调整、固定零件的相对位置;如机床、仪器、及测试装置中的微调机构的螺旋;调整螺旋不经常转动,一般在空载下调整;螺旋传动的特点：传动精度高、工作平稳无噪音,易于自锁,能传递较大的动力等特点;二、流体机械设备1 概述在化工的储存和运输过程中,广泛使用了各种流体机械,以用来增加流体的能量,克服流动阻力,达到沿管路输送的目的,其中用于输送液体介质并提高其能量的称为泵,用来输送气体介质并提高其能量的称为风机或压缩机;在化工生产中,原料、半成品或产品大多是流体,而泵、风机或压缩机是连接管道和目的地的输送动力,因此流体机械在生产过程中占有极其重要的地位;分类：容积式往复式、活塞式、隔膜式、回转式叶片式离心式、轴流式、混流式喷射式流体机械的工作原理容积式：是依靠工作容积的周期性变化来实现流体的增压和输送的;其中活塞式是依靠活塞在汽缸内做往复运动而实现工作容积的周期性变化,例如往复泵和活塞式压缩机、隔膜式属于液压驱动,利用膜片来代替活塞的作用,回转式是借助于转子在在缸内做回转运动来实现工作容积的周期性变化,例如螺杆泵、齿轮泵和螺杆压缩机等;叶片式：是依靠旋转的工作叶轮,将机械性能传递给流体介质,并转化为流体的动能量,根据介质在叶轮内的流动方向分为离心式、轴流式、混流式,如离心泵、轴流泵、和离心风机等;喷射式：无工作叶轮,依靠一种介质的能量来输送另一种流体介质,如喷射泵等;2 流体力学基础液体的物理性质1液体的密度、重度：ρ=m/v;Y=G/v;Y=ρg2液体可压缩性：在受压后,液体的容积会缩小,密度会增大;3液体的粘性：当液体在外力作用下流动时,一般液体各层的运动速度不相等;由于分子间有内聚力,因此在液体的内部产生内摩擦力,以阻止液层间的相对滑动,物体的这种性质称为粘性;液体粘性的大小用粘度表示;一般情况下,温度升高,粘度降低；温度降低,粘度升高;液体的静力学性质1液体的静压力：液体在单位面积上所受的力,它垂直于其承受压力的表面,方向和该面的内法线方向一致;静止液体内任意点处所受的静压力在各个方向上都相等;2帕斯卡定律：在密闭容器中的平衡液体中,任意一点的压力如有变化,这个压力的变化值将传给液体中的所有各点,其值不变;液体的动力学性质1理想液体和稳定流动2流体的连续性：当理想液体在管中作稳定流动时,根据物质不灭定律,液体在管内既不能增多,也不能减少,因此在单位时间内流过管内每一个横截面的液体质量一定是相等的,这就是流体连续性定律;3伯努力定律：在密封管道内作稳定流动的理想液体,具有三种形式的能量：压力能、动能、势能,它们之间可以相互转化,并且液体在管道内任一处,这三种能量的总和是一定的,因此伯努力定律也可以称为理想液体作稳定流动时的能量守恒定律;液体流动中的压力损失一种是液体在不变的直管中流动因摩擦而产生的沿程压力损失,另一种是由于管线截面形状突然变化,液流方向改变或其他形式的液流阻力而引起局部压力损失;液体流动中的压力损失就是两者之和;气体的基本规律：即理想气体状态方程：PV=nRT;P是压强,V是体积,n是物质的量,R是个常数,T是开氏温度3 流体机械通用离心泵3.1.1工作原理：在启动泵之前,泵内应灌满液体,此过程为灌泵,工作时做功元件——叶轮中的液体跟着叶轮旋转,产生离心惯性力,在此离心惯性力作用下液体自叶轮甩出,提高了压力和速度,液体经过泵的导轮、压液室和扩压管,进一步提高压力后,从泵的排液口流到泵外管路中;与此同时,由于轮内液体被抛出,在叶轮中间的吸液口造成了低压,于吸入液面的压力形成压力差,于是液体不断被吸入,并以一定的压力排出;3.1.2主要部件：泵壳、叶轮、密封环、轴和轴承、轴封3.1.3主要性能参数：流量Q、扬程H、转速n、功率P、效率n分类：1按吸入方式分：单吸泵液体从一侧流入叶轮,存在轴向力、双吸泵液体从两侧流入叶轮,不存在轴向力,泵的流量几乎比单吸泵增加一倍2按级数分：单级泵泵轴上只有一个叶轮、多级泵同一根轴上装两个或多个叶轮,液体依次流过每级叶轮,级数越多,扬程越高3按泵轴方位分：卧式泵轴水平放置、立式泵轴垂直于水平面4按泵壳形式分：分段式泵壳体按与轴垂直的平面剖分,节段于节段之间用长螺栓联接、中开式泵壳体在通过轴心线的平面上剖分、蜗壳泵装有螺旋形压水室的泵、透平式泵装有导叶式压水室的泵5特殊结构泵：潜水泵、液下泵、管道泵、屏蔽泵、磁力泵、自吸式泵、高速泵等等;3.1.5启动前的准备：为了保证泵的安全运行,泵启动前应对设备作全面详细检查,尤其对新安装的泵和大修后的泵,更要注意做好检查工作,以便发现问题及时处理;1检查设备转子是否灵活轻便,泵内是否有摩擦声,如有应检查原因通过盘车检查2检查轴承中的润滑油是否正常,油质是否合格,油面应控制在油标1/2 ～2/3范围之内,无油或低油位严禁开车;3检查阀门启闭是否灵活;4检查泵电机的地脚螺栓及其它联接螺栓是否有松动或脱落,如有应拧紧或补上;5检查控制系统是否正常,各仪表显示是否准确;3.1.6启动和运转1确认罐中有物料,打开泵进口前的所有阀门；2启动电机,并检查原动机转向是否正确；3压力表显示压力数值稳定时,缓慢开启出口阀门为防止泵内液体过热,关闭阀门时间一般不超过3分钟；4如输送液体温度较高,启动前要均匀预热,其预热速度为3～5℃/分为宜；5随时观察,运转中轴承最高温度不得超过70℃;6绝不允许用吸入管路上的阀门来调节流量；避免产生汽蚀;7泵一般不宜在低于30%设计流量下连续运转,如果必须在该条件下连续运转时,则应在出口管路上安装旁通管,且使泵的流量达到规定使用范围;8发现泵有异常现象应及时处理无法判断时,及时停车;停车1缓慢关闭泵出口阀门；2停止电机；3关闭泵进口阀门4如环境温度低于液体凝固点或物料易沉淀,要放空泵腔内液体;磁力驱动离心泵磁力泵也是离心泵的一种,其叶轮工作原理与通用离心泵一样;不用之处在于磁力泵应用磁学原理,采用推拉式磁路结构,实现力矩的无接触传递,从而变动密封为静密封,达到无泄漏的目的;当电机转动时,通过联轴节带动泵的外磁钢旋转,磁力线透过隔离套带动内磁钢组件一起旋转,同轴的叶轮一起跟着旋转,从而把液体由吸入口吸入,排出口排出;由于泵内组件是靠输送的介质来润滑,所以一定不能无液体转动,并且液体必须洁净;电屏蔽离心泵电屏蔽泵也是离心泵的一种,其叶轮工作原理与通用离心泵一样;电屏蔽泵把电机和泵融为一体,利用屏蔽套把转子和定子隔开,叶轮装在转子轴上,转子在被输送介质中运转,其动力是定子通过电磁场传给它的;同磁力泵一样,其泵内组件是靠输送的介质来润滑,所以一定不能无液体转动,并且液体必须洁净无颗粒;齿轮泵齿轮泵是靠容积变化达到输送液体的目的;其泵壳内安装有一对互相啮合的齿轮,一个是主动轮,由原动机带动,另一个是从动轮;在运转时,在轮齿逐渐脱离啮合的一侧,齿间密闭容积增大,形成局部真空,液体在压差作用下进入泵内;随着齿轮旋转,两齿轮逐渐进入啮合,齿间容积减小,液体便被挤压出去;由于液体进入齿间,所以齿轮泵不能输送含有颗粒的液体,粘度也不易过低;螺杆泵螺杆泵内的转子就是螺杆;转子和定子衬套间形成几个互不相通的密封空腔,由于转子的转动,密封空腔沿着轴向由泵的吸入端向排除端方向运动,介质在空腔内连续由吸入端输向排出端;螺杆泵分为单、双、三螺杆泵;往复泵往复泵内做功部件是柱塞或活塞;当活塞后退移动时,泵缸内形成负压,则贮槽内液体经吸入阀进入泵缸内；当活塞前进移动时,缸内液体受压挤,压力增大,由排出阀排出;活塞往复一次,各吸入和排出一次液体,称为一个工作循环；这种泵称为单动泵;若活塞往返一次,各吸入和排出两次液体,称为双动泵;活塞由一端移至另一端,称为一个冲程;往复泵的流量与压头无关,与泵缸尺寸、活塞冲程及往复次数有关;隔膜泵隔膜泵也算是一种往复泵;在隔膜驱动装置的作用下,隔膜做往复运动,是泵腔的容积呈周期性变化,从而输送液体;一般流量较小;液环式真空泵主要用于抽输低于大气压的气体和蒸汽;它的工作原理是：装到轴上的叶轮偏心地安装在圆柱形泵体内,并可在其中转动;叶轮的转动使工作液在泵体内形成一转动的液环,液环在叶轮的两个叶片之间脉动;在吸气侧,液环逐渐远离叶轮轮毂,气体通过圆盘上的吸气口轴向进入泵内；在排气侧,液环又逐渐靠近叶轮毂,气体被压缩并通过圆盘上的排气口被轴向排出;图通过压缩腔室的原理图1液环 2泵体 3叶轮 4吸气口5排气口水或其他液体被用作工作液;工作液连同被抽气体不停地被排出泵体;因此液环必须不断地补充新鲜的冷却工作液;除了形成水环这一基本功能外,工作液还有散发压缩气体所产生的热量并密封叶轮和圆盘之间间隙的作用；如果需要,工作液还可冷却轴封的内部;这就是为什么工作液越冷越好的原因例如15℃的水温;工作液不能含有任何固体杂志,例如砂子等,否则泵将会严重磨损;如果工作液不纯,必须安装合适的过滤器和滤筛;螺杆真空泵螺杆真空泵内有一对间隙很小但互不接触的螺旋形转子;两根平行的收敛式螺杆的表面轮廓是由高精度的阿基米德曲线和昆比弧线组成,两根螺杆方向运行;螺旋线型分配齿轮决定了螺杆的相互位置;通过螺杆的旋转,气体被压缩到泵的排出口;在两个转子之间、转子与壳体之间都有一定的间隙,以避免相互磨擦;泵的增压室是油和水的自由设计;电机动力通过联轴器或皮带轮转给主动轴;罗茨真空泵在泵腔内,有二个“8”字形的转子分别安装在一对平行轴上,由一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动;在转子之间,转子与泵壳内壁之间,保持有一定的间隙,可以实现高转速运行;由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵,通常压缩比很低,故高、中真空泵需要前级泵;罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外,还取决于前级泵的极限真空;为了提高泵的极限真空度,常将罗茨泵串联使用;三、设备管理原则在长期的化工生产中,逐渐形成了一些言简意赅的化工设备管理原则;1四懂：即懂性能、懂作用、懂结构原理、懂故障预防和处理2三会：会使用、会维护保养、会排除故障3三好：管好、用好、养好4四项基本要求：要求设备整齐、整洁、润滑、安全5五项纪律：无操作证件不得操作设备；保持设备的整洁,润滑良好；严格履行交接班制度；随机工具、附件齐全；发现故障,立即停机检查或报告6润滑管理：五定：定点、定时、定质、定量、定人三级过滤：领油大桶到小油桶、小油桶到油壶、油壶到设备之间共三级7工具箱要求：开门见数、对号入座、清洁整齐、物卡相符8设备区域管理：区域划分具体要落实到班组；做到一平、二净、三见、四无、五不缺；即：一平：地面平整二净：门窗玻璃净,四周墙壁净三见：沟见底、轴见光、设备见本色四无：无垃圾、无杂草、无废料、无闲散器材五不缺：保温油漆不缺、螺栓手轮不缺、门窗玻璃不缺、灯泡灯罩不缺、。
机械设计试题及答案第九章蜗杆传动知识讲解
图9—4
【例9－1】图9－5为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。已知：蜗轮传递的转T2=405N·m，蜗杆 减速器的传动比 i12＝22，蜗杆转速n1＝480r/min传动较平稳，冲击不大。工作时间为每天 8 h，要求工作寿命为5 年（每年按 300工作日计）。试设计此蜗杆传动。
答案：增加 9－32 在蜗杆传动中，其它条件相同；若增加头数，则滑动 速度会怎样改变？
（l）增加；（2）减小；（3）保持不变；（4）或增加，或减小 答案：增加
9－33 对于蜗杆传动进行正变位时，蜗杆的节圆直径d1与分度圆直径 d1 比较，有什么关系？
（1） d1 ＞ d1 ；（2） d1 ＜ d1 ；（3） d1 ＝ d1
9－41 要使蜗杆传动的工作齿面间建立连续润滑油膜，以形成液体摩擦， 则其滑动速度的方向与接触线之间的理想夹角为多大？
（1） 0 ；（2） 40；（3） 50 ；（4） 90 。
答案： 90
9－42 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了什么？
（1）防止润滑油受热后膨胀外溢，造成环境污染； （2）防止润滑油温度过高后使润滑条件恶化； （3）防止蜗轮材料在高温下机械性能下降； （4）防止蜗杆蜗轮发生热变形后，正确啮合受到破坏。 答案：防止润滑油温度过高后使润滑条件恶化 9—43 蜗杆传动在校核后发现蜗杆刚度不够时，在下列措施中，哪种对 提高蜗杆的刚度无效？
答案：28~80
9－18 蜗杆蜗轮的材料除要求具有足够的强度外，更重要的是应具有良好的 ___________等性能
答案：跑合和耐磨 9－19 普通蜗杆的精度等级有12种，其中______最高，________最低，常 用的是____________。
全面各种齿轮的基本知识及其画法
齿轮是应用非常广泛的传动件，用以传递动力和运动，并具有改变转速和转向的作用。
依据两齿合齿轮轴线在空间的相对位置不同，常见的齿轮传动可分为下列三种形式（图9-43）：(1) 圆柱齿轮传动——有于两平行之间的传动。
(2) 圆锥齿轮传动——用于两相之间的传动。
(3) 蜗杆蜗轮传动——用于两交叉之间的传动。
齿轮传动的另一种形式为齿轮齿条传动（图9-44），可用于转动和移动之间的运动转换。
常见的齿轮轮齿是直齿和斜齿。
齿轮又有标准齿和非标准齿之分，具有标准齿的齿轮称为标准齿轮。
本节介绍具有渐开线齿形的标准齿轮的有关知识与规定画法。
一、直齿圆柱齿轮（直齿轮）(一) 直齿圆柱齿轮各部分名称及有关参数（图9-45）1、齿顶圆（直径d1）通过圆柱齿轮齿顶的曲面称为齿顶圆柱面。
齿顶圆柱面与端平面的交线称为齿顶圆。
2、齿根圆（直径d2）通过圆柱齿轮齿根的曲面称为齿根圆柱面。
齿根圆柱面与端平面的交线称为齿根圆。
３.分度圆（直径d）齿轮设计和加工时计算尺寸的基准圆称为分度圆。
它位于齿顶圆和齿根圆之间，是一个约定的假想圆。
４.节圆（直径d）两齿轮合时，位于连心线OO上的两齿廓点P，称为节点。
分别以O O为圆心，OP为半径所作的两个相切的园称为节圆。
正确安装的标准齿轮的d=d。
5.齿高h轮齿在齿顶圆与齿根圆之间的径向距离称为齿高。
齿高h分为齿顶高h，齿根高h两段（h=h+h）:齿根高h齿根圆与分度圆之间的径向距离；吃根高h齿根圆与分度圆之间的径向距离；6.齿数z即轮齿的个数，它是齿轮计算的主要参数之一。
8.模数m由于分度圆周长πd=pz所以 d=p/πz令 p/π=m则 d=mz式中m称为齿轮的模数，它等于齿距与圆周率π的比值。
模数以毫米为单位，为了便于设计和制造，模数的数值已标准化，如图9-12所示。
模数是设计、制造齿轮的重要参数。
由于模数m与齿距p成正比。
而p决定了轮齿的大小，所以m的大小反映了轮齿的大小。
模数大，轮齿大，在其他条件相同的情况下，轮齿的承载能力也就大，反之承载能力就小。
(整理)蜗杆减速器及其零件图和装配图(完整)
前言在本学期临近期末的近半个月时间里，学校组织工科学院的学生开展了锻炼学生动手和动脑能力的课程设计。
在这段时间里，把学到的理论知识用于实践。
课程设计每学期都有，但是这次和我以往做的不一样的地方：单独一个人完成一组设计数据。
这就更能让学生的能力得到锻炼。
但是在有限的时间里完成对于现阶段的我们来说比较庞大的“工作”来说，虽然能够按时间完成，但是相信设计过程中的不足之处还有多。
希望老师能够指正。
总的感想与总结有一下几点：1.通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。
2.由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准3.在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。
最后，衷心感谢老师的指导和同学给予的帮助，才能让我的这次设计顺利按时完成。
目录一．传动装置总体设计 (4)二．电动机的选择 (4)三．运动参数计算 (6)四．蜗轮蜗杆的传动设计 (7)五．蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计 (13)六．蜗轮轴的尺寸设计与校核 (15)七．减速器箱体的结构设计 (18)八．减速器其他零件的选择 (21)九．减速器附件的选择 (23)十．减速器的润滑 (25)参数选择：卷筒直径：D=400mm运输带有效拉力：F=4000N运输带速度：0.75=0.75m/s工作环境：三相交流电源，三班制工作，单向运转，载荷平稳，空载启动，常温连续工作一、传动装置总体设计：根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。
一级蜗轮蜗杆课程设计
一级蜗轮蜗杆课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握蜗轮蜗杆的定义、分类和基本结构，了解其在机械传动中的应用。
2. 使学生理解蜗轮蜗杆的传动原理，掌握其主要参数的计算方法。
3. 帮助学生了解蜗轮蜗杆的加工工艺和装配要求。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析蜗轮蜗杆传动系统的能力。
2. 提高学生动手操作和调试蜗轮蜗杆传动装置的技能。
3. 培养学生运用CAD软件绘制蜗轮蜗杆零件图和装配图的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械传动装置的兴趣，激发其学习热情。
2. 培养学生团队合作精神，提高沟通与协作能力。
3. 增强学生的工程意识，使其认识到蜗轮蜗杆在工程实践中的重要性。
本课程针对一年级机械类专业的学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，学生能够掌握蜗轮蜗杆的基础知识，具备一定的传动系统分析能力和动手实践技能，同时培养积极的学习态度和团队协作精神。
为实现这些目标，教学设计中将采用理论教学与实践操作相结合的方式，注重培养学生的实际应用能力。
二、教学内容1. 蜗轮蜗杆的基础知识：包括蜗轮蜗杆的定义、分类、基本结构及其在机械传动中的应用。
- 教材章节：第一章 蜗轮蜗杆传动概述- 内容：蜗轮蜗杆的定义、分类；蜗杆、蜗轮的结构及材料；蜗轮蜗杆的应用领域。
2. 蜗轮蜗杆的传动原理及参数计算：讲解蜗轮蜗杆的传动原理，掌握主要参数的计算方法。
- 教材章节：第二章 蜗轮蜗杆的传动原理及参数计算- 内容：蜗轮蜗杆的传动原理；模数、压力角、螺旋角等主要参数的计算。
3. 蜗轮蜗杆的加工工艺与装配要求：介绍蜗轮蜗杆的加工方法、工艺及装配要求。
- 教材章节：第三章 蜗轮蜗杆的加工与装配- 内容：蜗杆、蜗轮的加工工艺；蜗轮蜗杆的装配要求及检验方法。
4. 蜗轮蜗杆传动系统的分析与应用：分析蜗轮蜗杆传动系统的性能，探讨其在工程实践中的应用。
- 教材章节：第四章 蜗轮蜗杆传动系统的分析与应用- 内容：蜗轮蜗杆传动系统的受力分析；效率、承载能力等性能指标；应用案例。
(整理)蜗杆减速器及其零件图和装配图(完整)
前言在本学期临近期末的近半个月时间里，学校组织工科学院的学生开展了锻炼学生动手和动脑能力的课程设计。
在这段时间里，把学到的理论知识用于实践。
课程设计每学期都有，但是这次和我以往做的不一样的地方：单独一个人完成一组设计数据。
这就更能让学生的能力得到锻炼。
但是在有限的时间里完成对于现阶段的我们来说比较庞大的“工作”来说，虽然能够按时间完成，但是相信设计过程中的不足之处还有多。
希望老师能够指正。
总的感想与总结有一下几点：1.通过了3周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械的有关各个零部件有机的结合在一起得到了深刻的认识。
2.由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件是可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准3.在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。
最后，衷心感谢老师的指导和同学给予的帮助，才能让我的这次设计顺利按时完成。
目录一．传动装置总体设计 (4)二．电动机的选择 (4)三．运动参数计算 (6)四．蜗轮蜗杆的传动设计 (7)五．蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计 (13)六．蜗轮轴的尺寸设计与校核 (15)七．减速器箱体的结构设计 (18)八．减速器其他零件的选择 (21)九．减速器附件的选择 (23)十．减速器的润滑 (25)参数选择：卷筒直径：D=400mm运输带有效拉力：F=4000N运输带速度：0.75=0.75m/s工作环境：三相交流电源，三班制工作，单向运转，载荷平稳，空载启动，常温连续工作一、传动装置总体设计：根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。