蜗轮蜗杆传动的主要特点
涡轮传动
弹性系数，铜或铸铁蜗轮与 钢蜗杆组合时ZE 160 MPa
接触线长度，mm
利用赫兹公式、考虑蜗杆传动特点
将Fn T 2、d2;再L0、、d2 a得：
接触系数，查P253图11-18
校核式：
H ZEZ
KT2 a3
[ H ] MPa
蜗轮齿面的许用接触应力，查P253 [ ]H KHN [ ]H
方向相同 径向力：啮合点指向轴线
轴向力：轴向指向工作齿 廓侧
轴向力亦可视主动轮的螺旋线旋向采用左手或右手定则： 左旋蜗杆用左手法则 右旋蜗杆用右手法则
弯曲四指为转动方向、大拇指指向为 Fa1 方向
例：力的方向判断
Ft1 Fr1
Ft2
Fa1
Fa2 注意：
Fr2
一对啮合的蜗杆蜗轮的旋向相同
三
四. 圆柱蜗杆传动的强度计算
vs小时，蜗杆下置
有利于润滑
蜗杆线速度 v1 4m / s 时，蜗杆上置由蜗轮 带油润滑。
避免过大的搅油损失
• 相对速度高 vs 5 ~ 10m / s ，采用压力喷油润滑。 润滑油量：蜗杆下置时，浸油深度为蜗杆的一个齿高。
蜗杆上置时，浸油深度约为蜗轮外径的1/3。
三. 蜗杆传动的热平衡计算
载荷变化较大或有冲击、
振动时：K 1.3 ~ 1.6
设计式 ：
a
3
KT2
(
ZE
[
Z
H
]
)2
mm
说明
设计出a 后，根据传动比按表11-2标准化， 并确定相应的蜗杆、蜗轮参数。
蜗轮齿根弯曲疲劳强度 由于齿形的原因，通常蜗轮轮齿的弯曲强度比
接触强度大得多，所以只是在受强烈冲击、z2较多 （z290）或开式传动中计算弯曲强度才有意义。
涡轮蜗杆传动效率
1 蜗杆传动的效率
闭式蜗杆传动的效率由三部分组成，蜗杆总效率η为
η=η1η2η3
式中：η1-传动啮合效率；
蜗杆总效率η主要取决于传动啮合效率。
其考虑齿面间相对滑动的功率损失；啮合效率可近似地按螺纹副的效率计算，即
式中：γ-普通圆柱蜗杆分度圆上的导程角；
φ-当量摩擦角，，其值可根据滑动速度vs 查表选取。
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/K
n1-蜗杆的转速 n2-蜗轮的转速 K-蜗杆头数 Z-蜗轮的齿数
滑动速度vs由图得：
m/s。
蜗轮的名词解释
蜗轮的名词解释蜗轮是机械工程中常用的一种元件，其作用可以用于传递力量和运动，同时可以改变力的方向和大小。
蜗轮通常由圆柱体形状的齿轮和蜗杆组成。
蜗轮与蜗杆利用齿轮的啮合作用实现功率的传递，其主要工作原理是通过减速器将高速低扭矩的输入转化为低速高扭矩的输出。
蜗轮和蜗杆都属于齿轮传动机构的一种，其特点是传动比大、摩擦大、传动效率低。
蜗轮的齿向螺旋状排列，而蜗杆的齿嵌入其中。
蜗杆与蜗轮啮合后，当蜗杆通过回转运动时，蜗轮就会进行旋转。
蜗轮的齿轮数通常比蜗杆的齿轮数多，这样才能达到减速的效果。
蜗轮是一种非常重要的传动元件，它广泛应用于各种机械设备中，特别是在需要进行减速的场合。
在机械制造中，蜗轮传动具有结构简单、体积小、传动比大、噪音低、使用寿命长等优点。
因此，在许多机械装置中，如机床、起重设备、输送带等，蜗轮传动被广泛采用。
蜗轮的设计制造对于机械设备的运行稳定性和效率具有重要意义。
首先，在设计蜗轮传动时需要注意合理选择齿轮和蜗杆的材料，以确保其刚性和耐磨性。
通常情况下，蜗轮的材料应选用高强度、高韧性的合金钢，而蜗杆的材料可以选用铸铁或者钢。
其次，在蜗轮传动的装配过程中，需要确保齿轮和蜗杆的啮合角度和啮合间隙符合设计要求。
为避免干涉和偏差，装配过程需要严格按照标准进行调整和校验。
另外，蜗轮的润滑和冷却也是设计中需要考虑的重要因素。
适当的润滑和冷却措施可以有效降低蜗轮传动的摩擦损失和温度上升，提高传动效率和使用寿命。
蜗轮的安全使用也是需要重视的，因为蜗轮传动装置中的齿轮和蜗杆般均会受到一定的载荷和力量。
因此，在使用过程中，需要定期检查蜗轮的齿面磨损情况和蜗杆的变形情况，及时进行更换或调整。
总之，蜗轮作为一种重要的机械传动元件，在现代机械制造中应用广泛。
通过合理的设计、制造和使用，蜗轮传动可以实现高效、稳定的功率传递，满足各类机械设备的需求。
在今后的机械工程中，随着技术的进步和创新，蜗轮传动可能会在更多领域中发挥更大的作用，提高机械设备的性能和效率。
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。
蜗轮蜗杆的传动设计原理
蜗轮蜗杆的传动设计原理蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，具有传动比大、承载能力强、传动平稳等优点，常用于工业机械设备中。
其传动原理是通过蜗轮和蜗杆之间的啮合来实现转矩和转速的传递。
蜗轮蜗杆传动由蜗轮（也称为蜗杆齿轮）和蜗杆组成，蜗轮的外形为螺旋状，蜗杆的外形为带有螺旋槽的杆状。
当蜗轮和蜗杆啮合时，通过蜗轮的旋转使蜗杆产生旋转运动，从而实现传递动力。
蜗轮和蜗杆之间的啮合形成斜面传动，有效地提高了传动的效率。
蜗轮蜗杆传动的设计原理主要包括以下几个方面：一、蜗杆的螺旋角度：蜗轮的螺旋角度对传动效率和稳定性有重要影响。
螺旋角度越小，蜗杆旋转一周所实现的传动比越大，但摩擦力和损耗也会增加。
因此，在设计中需要合理选择螺旋角度，以平衡传动比和效率。
二、蜗轮和蜗杆的材质和硬度：蜗轮通常选择高强度、耐磨损的材料制造，如合金钢。
蜗杆则通常选择高硬度、耐磨损的材料制造，如硬化钢或淬火淬硬钢。
选用合适的材质和硬度能够提高蜗轮蜗杆传动的承载能力和使用寿命。
三、蜗轮蜗杆的啮合准确度：蜗轮蜗杆的啮合准确度直接影响传动的稳定性和传动效率。
要求蜗轮蜗杆的啮合面光洁平整，啮合角度准确，否则容易产生额外的摩擦和磨损，降低传动效率，甚至导致传动失效。
四、润滑和散热：蜗轮蜗杆传动需要进行充分的润滑，以减少摩擦和磨损。
常见的润滑方式包括润滑油膜润滑、浸油润滑和油浸润滑等。
同时，蜗轮蜗杆传动还需要考虑散热问题，以保证传动过程中温度的稳定性。
五、传动比的选择：蜗轮蜗杆传动的传动比通常为大于1的数值，决定了输入和输出之间的速度和转矩的比例。
传动比的选择需要根据实际应用需求和机械设备的工作特性来确定。
六、传动效率和传动精度的考虑：蜗轮蜗杆传动的效率通常较低，为60%~90%，且传动精度也会受到蜗轮蜗杆啮合面质量的影响。
因此，在设计中需要综合考虑传动效率和传动精度的要求，以满足实际应用的需要。
综上所述，蜗轮蜗杆传动的设计原理包括蜗杆的螺旋角度、蜗轮和蜗杆的材质和硬度、啮合准确度、润滑和散热、传动比的选择，以及传动效率和传动精度的考虑等方面。
蜗轮蜗杆 自锁原理
蜗轮蜗杆自锁原理
蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，它利用蜗杆的螺旋形状和蜗轮的凸齿来实现传递力或转矩的目的。
蜗轮蜗杆传动具有许多特点，其中之一就是自锁原理。
自锁是指当传动装置处于静止或负载力反向作用下时，蜗轮蜗杆传动能够阻止反转的现象。
这种自锁性使得蜗轮蜗杆传动在许多应用中具有重要的作用。
实现蜗轮蜗杆传动自锁的原理是利用了蜗杆斜面与蜗轮齿面之间的摩擦力。
在传动中，蜗杆的螺旋形状使得蜗杆的齿随着转动逐渐紧嵌入蜗轮齿槽中。
由于蜗杆的斜面角度相对较大，蜗杆齿与蜗轮齿之间的摩擦力会相应增大。
当负载力反向作用于蜗轮时，由于摩擦力的作用，蜗杆齿会对蜗轮齿产生一定的压力。
这个压力会使得蜗杆与蜗轮之间的接触更加紧密，增加了传动的自锁效果。
蜗轮蜗杆传动的摩擦力可以通过控制蜗杆的材料和表面处理来进行调整，从而使得其具有适当的自锁特性。
蜗轮蜗杆传动的自锁原理使得它在很多场合中发挥了重要的作用。
例如，在汽车的紧急制动系统中，蜗轮蜗杆传动被广泛应用。
当驾驶员踩下制动踏板时，蜗杆传递力量给蜗轮，进而使得制动器起到制动作用。
而当驾驶员停止踩下制动踏板时，蜗轮蜗杆传动的自锁特性能够防止制动器反向松开，确保车辆的安全。
总之，蜗轮蜗杆传动的自锁原理是通过蜗杆斜面与蜗轮齿面之间的摩擦力来实现的。
这种自锁性使得蜗轮蜗杆传动在许多机械传动装置中具有重要的应用。
机械设计：蜗轮蜗杆
切向速 度vp2的方向与拇指指向相同。 左旋蜗杆：用右手判断，方法一样。
ω2
v2
2
p
设计：潘存云
1
ω1
a r2 r1
2 ω2
p 1 设计：潘存云
v2 ω1
模型验证
7.中心距 a = r1+r2 = m(q +z2)/2
二、圆柱蜗杆传动几何尺寸的计算
由蜗杆传动的功用，以及给定的传动比 i , → z1
齿面接触强度验算公式：
σH = 500
KT2 = 500 d1d22
KT2 m2d1z22
≤[σH ]
500 2 由上式可得设计公式： m2d1≥ z2 [σH ] KT2
式中K为载荷系数，取：K =1.1~1.3
m、d1应选取标准值确定。
表12－1 蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列 mm
m
d1
90
(71) (50) 10 90
63
…
摘自GB10085-88,括号中的数字尽可能不采用
当蜗轮采用青铜制造时，蜗轮的损坏形式主要是疲劳 点蚀，其许用的接触应力如下表：
表12-4 锡青铜蜗轮的许用接触应力[σH]
蜗轮材料 铸造方法 适用的滑动速度
蜗杆齿面硬度
Vs m/s
HBS ≤ 350 HRC ≥ 45
设计：潘存云
点接触
线接触
设计：潘存云
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
缺点： 传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。
类型
按形状分有：
第八章蜗杆传动
轴向力：
Fa1
Ft 2
2T2 d2
18
判定蜗轮转向 ：
受力方向
19
3、蜗杆传动的强度计算
蜗杆传动强度计算特点： ⑴ 只计算蜗轮的强度
（蜗杆的刚度） ⑵ 闭式：按齿面接触疲劳强度设计
校核齿根弯曲疲劳强度 开式：按齿根弯曲疲劳强度设计 ⑶ 考虑胶合→热平衡计算→验算油温
20
1）蜗轮齿面接触疲劳强度计算
2.传动平稳, 噪音低 3.可自锁, 结构紧凑 缺点:
1.Ｖs大→效率低, 发热大→可自锁时η＜50％
2.需贵重金属→价高
3.不宜用于大功率长期工作
9
8.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
蜗杆轴线 a 主平面 (主截面)：
通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮 轴线的平面
蜗轮轴线 a
10
γ a—a
1
Z1 1， 2， 4， 6
效率 0.7， 0.8， 0.9， 0.95
24
2、蜗杆传动的滑动速度
V1 ——蜗杆节点圆周速度
V2——蜗轮节点圆周速度
蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs
VS
V1
cos
d1n1
60 1000 cos
V1
较大的VS：
• 易发生齿面磨损和胶合
• 使传动效率下降
25
3、蜗杆传动的润滑
蜗杆传动单位时间的发热量为
1 1000P(1)
自然冷却方式，单位时间散热量为
αd——箱体表面散热系数
S ——箱体散热面积
2 d St1 t0
t1 ——油的工作温度
t0——环境温度，一般取20°
达到热平衡时
1000P1 d St1 t0
机械基础---蜗杆传动
二、蜗杆的基本参数
（1）模数和压力角 中间平面 过蜗杆的轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中 间平面。
在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条于渐开线 齿轮的啮合。
中间平面
以蜗杆的轴面参数、蜗轮的端面参数为标准参数，标准 压力角为α=20° （2）蜗杆的分度圆直径d1
即为蜗杆螺纹的中圆直径，简称中径，取值已被标准化
蜗杆传动
结构与特点 基本参数 材料 结构 传动比与几何尺寸计算
蜗杆传动的失效与维护
蜗杆传动
蜗杆传动的特点
蜗杆传动的组成： 由
蜗杆、蜗轮和 机架
组成
只能以蜗杆为主动件、蜗 轮从动件，传递空间交错 轴间的运动和动力
蜗杆传动的类型
类 型
圆柱蜗杆传动 圆弧面蜗杆传动
圆柱蜗杆
圆弧面蜗杆
蜗杆传动由于摩擦大，传动效率低，所以工作时发热量 较大。
在闭式传动中，如果不能及时散热，会使传动装置及润 滑油的温度不断升高，促使润滑条件恶化，最终导致胶 合等齿面损伤失效。
当工作油温t0 > 80℃ 时，须采取散热措施： 1）加散热片---增大散热面积（S↑）； 2）在蜗杆轴端加装风扇---加速空气的流通 3）在箱内装循环冷却水管或用循环油冷却 4）压力喷油循环润滑
蜗轮、蜗杆的材料不仅要求具有足够的强度，更重
要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。 蜗杆采用碳素钢或合金钢：表面光洁、硬度高。 蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。 ◆ 蜗杆 高速重载传动 一般传动： 15Cr、20Cr 渗碳淬火 55 ~ 62 HRC
40、45、40Cr 表面淬火45 ~ 55 HRC
蜗杆传动
第十一章蜗杆传动§12-1 蜗杆传动的特点和类型§12-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸§12-3 蜗杆传动失效形式、材料和结构§12-4 蜗杆传动的受力分析§12-5 蜗杆传动的强度计算§12-5 蜗杆传动效率、润滑和热平衡计算一、蜗杆传动的组成◆蜗杆传动的组成：蜗轮、蜗杆◆应用：蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构，两轴线交错的夹角可为任意值，常用的为90。
多用于减速装臵。
◆蜗杆传动的布臵形式1）蜗杆V<4m/s下蜗杆，啮合处良好润滑和冷却，浸油1个齿高，但不少于10mm。
2）蜗杆v>4m/s上蜗杆，避免搅油发热过多，浸油深度为蜗轮外径的1/3。
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位臵不同，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。
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；可节约有色金属。
二、蜗杆传动的特点◆传动比大。
◆结构很紧凑。
◆故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。
◆蜗杆传动具有自锁性。
◆其不足之处是传动效率低、常需耗用有色金属等。
一、圆柱蜗杆传动的主要参数中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。
取中间平面的参数（模数、力角）为标准值。
1、模数m 和压力角α蜗杆和蜗轮正确啮合条件：在中间平面上，蜗杆的轴向模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即：m a1=m t2=m ；αa1=αt2 =20°2βγ=2、传动比i 、蜗杆头数z 1和蜗轮齿数z 2◆传动比：1221Z Z n n i ==12d d ≠为了避免用蜗轮滚刀切制蜗轮时产生根切与干涉，理论上应使Zmin ≥17。
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蜗轮蜗杆传动的主要特点
蜗轮蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，其主要特点如下：
1. 传动比大：蜗轮蜗杆传动的传动比通常比其他传动方式大，可达到几十倍甚至上百倍。
2. 结构紧凑：由于蜗杆和蜗轮的形状特殊，蜗轮蜗杆传动的体积相对较小，结构紧凑。
3. 自锁性好：蜗轮蜗杆传动具有自锁性，即在传动开始时，蜗杆和蜗轮之间会形成一个摩擦力矩，从而使传动更加稳定。
4. 传动平稳：由于蜗杆和蜗轮之间没有齿轮接触，所以蜗轮蜗杆传动的运转比较平稳，噪声较小。
5. 传动效率低：由于蜗轮蜗杆传动的摩擦损失较大，所以其传动效率比较低。
6. 传动比不易调整：由于蜗轮蜗杆传动的传动比取决于蜗杆和蜗轮的尺寸和齿数，所以其传动比不易调整。
7. 需要润滑油：由于蜗轮蜗杆传动的摩擦损失较大，所以需要润滑油来减少摩擦损失和磨损。