10第十章 蜗杆传动
认识蜗杆蜗轮及蜗杆传动
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任务实施
判断下列蜗轮的回转方向
右旋
左旋
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任务实施
判断下列蜗轮的回转方向
右旋
左旋
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任务评价
1、蜗杆传动由 蜗杆 和 蜗轮 组成。 2、本减速器中， 蜗杆 为主动件， 蜗轮 为从动件。 3、蜗杆传动的工作原理。 4、蜗杆传动的特点。 5、蜗杆、蜗轮螺旋线方向的判断。——右手法则 6、蜗轮回转方向的判断。
具有自锁性。 （5）和蜗轮接触的面为圆弧面，接触面积大，属于
滑动摩擦，因此摩擦发热严重。 （6）常用的蜗杆是阿基米德蜗杆
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任务二
蜗杆、蜗轮螺旋线方向的判断
右手法则：手心对着自己，四个手指顺着 蜗杆或蜗轮轴线方向摆正，若螺旋线方向 与右手拇指指向一致，则为右旋，反之为 左旋。
右旋
左旋
右旋
（）
2、在本减速器中，由蜗轮带
动蜗杆转动。
（）
蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。
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蜗杆传动的工作原理
主要用于传递空间交错两 轴间的运动和动力，通常 两轴的夹角为90°，蜗杆为 主动件、蜗轮为从动件。
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动画演示
Байду номын сангаас
3、蜗杆传动的特点
（1）传动比大。蜗杆转动一圈，蜗轮才转过一个齿 （2）传动平稳，噪声小。 （3）有自锁性，可防止负载反转。 （3）两轴相错成90°。 （4）只能蜗杆带动蜗轮，蜗轮不能带动蜗杆，传动
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二、蜗杆传动的基本参数
1、模数m和压力角α 2、蜗杆分度圆直径d
3、导程角
4、蜗杆的直径系数q q=m q
机械加工 机械原理 齿轮8
（2）传动比
i12 =r2 / r1=z2 / z1
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(3/6)
（3）啮合角 渐开线齿轮传动的啮合角α′就等于其节圆压力角。 当两轮按标准中心距安装时，则实际中心距 a′= a； 当两轮实际中心距 a′与标准中心距 a 不同时，则： 若 a′＞a 时， r1′＞r1，r2′＞r2； c′＞0，c＞c*m；α′＞α。 若 a′＜a 时，两轮将无法安装。 （4）齿轮传动的中心距与啮合角的关系 a′cosα′= a cosα
齿轮传动的中心距与啮合角的关系 a′cosα′= a cosα 一对轮齿的啮合过程 实际啮合线段B1B2 理论啮合线段N1N2 连续传动条件 通常把 B1B2与 pb的比值εα称为齿轮的重合度， 故齿轮连续传 动的条件为
εα = B1B2 /pb ≥1
εα= [z1(tanαa1 － tanα′) +z2(tanαa2 － tanα′)]/(2π)
渐开线齿轮的变位修正(3/6)
2、标准齿轮的加工原理 1）齿轮与刀具的相对位臵 ①用范成法切制标准齿轮 时,刀具的分度线与齿轮的 分度圆相切。 ②被切齿轮的的模数、压 力角取决于刀具的模数、 压力角，齿轮的齿数取决 于刀具与齿轮的相对位臵
渐开线齿轮的变位修正(3/6)
2）渐开线齿廓的根切现象 发生根切的根本原因在 于刀具的齿顶线超过了极限 啮合点N1,即当时，就会发生 根切。 为了避免产生根切现象， 则刀具齿顶线必须位于啮合极 限点N1之下。
渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动(6/6)
课堂练习:已知一对标准直齿圆柱齿轮的参数如下：
求这对齿轮作无侧隙啮合时的中心距、分度圆半径、节圆半径、齿 顶圆半径、基圆半径、分度圆曲率半径及啮合角和重合度. 解:由于这对齿轮为标准齿轮，所以当它们作无侧隙啮合传动时， 其中心距等于标准中心距。则 :
机械原理第十章
齿槽一宽个：齿在槽任两意侧半齿径廓rK圆间周弧上长，。eK
齿距：在任意半径rK圆周上，相
邻两齿同侧齿廓间弧长。pK
在同一圆周上：pK sK eK
法向齿距：相邻两齿同侧齿 廓间法线长度，pn=pb
分度圆：为了计算齿轮的各部分尺寸， 在齿顶圆和齿根圆之间人为规定了 一个直径为d，半径为r，用作计算 基准的圆。 分度圆上齿距、齿厚、齿槽宽分别 用p、s、e表示。 p=s+e
已知传动比、中心距、 齿轮1的齿廓曲线K1，用 包络线法求与齿廓K1共 轭的齿廓曲线K2。
3.齿廓曲线的选择 理论上，满足齿廓啮合定律的曲线有无穷多，但考
虑到便于制造和检测等因素，工程上只有极少数几种 曲线可作为齿廓曲线，如渐开线、其中应用最广的是 渐开线，其次是摆线(仅用于钟表)和变态摆线 (摆线针 轮减速器)，近年来提出了圆弧和抛物线。
o1
点P 称为两轮的啮合节点(简称节点）。 r’1 节圆：
ω1
节圆
n
两个圆分别为轮1和轮2的节圆
k
两节圆相切于P点，且两轮节点处速 度相同，故两节圆作纯滚动。
P n
ω 2 r’2
o2
根据这一定律， 可求得齿廓曲线与齿廓传动比的关系；
也可按给定的传动比来求得两轮齿廓的共轭曲线。
2.共轭齿廓
所谓共轭齿廓是指两轮相互连续接触并能实现预 定传动比规律的一对齿廓。
rK
k
=
rb/ cosK inv K = tan K
K
三、 渐开线齿廓的啮合特性
O1
ω1
1.渐开线齿廓满足定传动比要求
N1
两齿廓在任意点K啮合时，过K作两 齿廓的法线N1N2，是基圆的切线，为 N2
机械设计期末总复习
河北工业大学机械设计基础第一章机械设计概论复习思考题1、机械设计的基本要求包括哪些方面？2、机械设计的一般程序如何？3、对机械零件设计有哪些一般步骤？4、对机械零件设计有哪些常用计算准则？5、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求?习题1．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？2．机械零件常用的计算准则有哪些？第二章机械零件的强度复习思考题1、静应力与变应力的区别？静应力与变应力下零件的强度计算有何不同？2、稳定循环变应力的种类有哪些？画出其应力变化曲线，并分别写出最大应力σmax、最小应力σmin、平均应力σm、应力幅σa与应力循环特性γ的表达式。
3、静应力是否一定由静载荷产生？变应力是否一定由变载荷产生？4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？机械零件疲劳强度与哪些因素有关？5、如何由σ-1、σ0和σs三个试验数据作出材料的简化极限应力图？6、相对于材料，影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？综合影响因素Kσ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？7、应力集中、零件尺寸和表面状态是否对零件的平均应力σm和应力幅均有影响？8、按Hertz公式，两球体和圆柱体接触时的接触强度与哪些因素有关？习题1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限1801=-σMPa 。
取循环基数N 0=5×106，m =9，试求循环次数N 分别为7000、25000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
2．已知材料的机械性能为σs =260MPa ，σ-1=170MPa ，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化根限应力线图。
3．圆轴轴肩处的尺寸为：D =54mm ，d =45mm ，r =3mm 。
如用上题中的材料，设其强度极限B =420MPa ，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq =1。
4．如上题中危险剖面上的平均应力σm =20MPa ，应力幅σa =30MPa ，试分别按①γ=C ，②σm =C ，求出该载面的计算安全系数S ca 。
机电一体化-《机械设计基础》课程标准(新)-毛鹏枭11.14
@四川电子机械职业技术学院《机械设计基础》课程标准@适用专业：机电一体化专业编写单位：机电一体化教研室编写人：:毛鹏枭审核人：审批人：批准时间："机电一体化《机械设计基础》课程标准课程名称：机械设计基础课程性质：专业基础课学分：4计划学时：64适用专业：机电一体化一、制定依据《机械设计基础》是3年制机电一体化专业学生必须掌握的一门理论性和实践性都很强的专业基础课，该课程的主要目标是为了提高学生安装、使用和维护机械设备能力；使学生掌握中小型机械的结构、基本工作原理，机械特性及运行特性，掌握齿轮传动、带传动、链传动的基本运动形式；常用的凸轮机构设计方法及其他常用机构的设计方法高职检修，熟悉新型机械、及电气设备的分析调试维护方法，培养学生分析生产实际问题和解决实际问题的能力，培养学生的团队协作、勇于创新、敬业乐业的工作作风。
二、课程性质按照工艺文件要求操作机械设备及机电设备、按照设备管理要求进行机械设备的维护检修和试验、故障排除及维护管理等典型工作任务进行分析后，归纳总结出其所需的机械传动装置的总体计算、传动零件的设计计算、减速器的结构与润滑、装配图的设计与绘制、零件工作图的设计与绘制五个学习情境。
三、本课程与其他课程的关系《机械设计基础》这门课程主要掌握机械加工技术、电工电子技术、检测技术、液压与气动、电气控制技术、自动生产线技术及机电设备维修等基本知识，具备机电一体化设备操作、安装、调试、维护和维修能力，从事自动生产线等机电一体化设备的安装调试、维护维修、生产技术管理、服务与营销以及机电产品辅助设计与技术改造等工作的高素质技术技能人才。
同时面对就业方向：机械维修工艺员、机械设备安装于维护工从事的机电设备的维护检修和试验、故障排除及维护管理工作等岗位需要的实际工作能力而设置的一门核心课程。
本课程要求学生必须掌握本专业的必备基础理论知识和专业知识，掌握从事机电一体化专业、机械设计与制造、机械制造及自动化专业等工作领域，实际工作的基本能力和基本技能。
机械设计第10章机械传动系统及其传动比
机械设计第10章机械传动系统及其传动比机械传动系统及其传动比案例导入：在实际的机械工程中，为了满足各种不同的工作需要，仅仅使用一对齿轮是不够的。
本章通过带式输送机、牛头刨床、汽车变速箱和差速器、自动进刀读数装置、滚齿机行星轮系等例子，介绍轮系的概念、分类、传动比的分析计算方法。
第一节定轴轮系的传动比计算在实际应用的机械中，为了满足各种需要，例如需要较大的传动比或作远距离传动等，常采用一系列互相啮合的齿轮来组成传动装置。
这种由一系列齿轮组成的传动装置称为齿轮系统，简称轮系。
一、轮系的分类轮系有两种基本类型：(1)定轴轮系。
如图10-1所示，在轮系运转时各齿轮几何轴线都是固定不变的，这种轮系称为定轴轮系。
(2)行星轮系。
如图10-2所示，在轮系运转时至少有一个齿轮的几何轴线绕另一几何轴线转动，这种轮系称为行星轮系。
图10-1 定轴轮系二、轮系的传动比1.轮系的传动比轮系中，输入轴（轮）与输出轴（轮）的转速或角速度之比，称为轮系的传动比，通常用i表示。
因为角速度或转速是矢量，所以，计算轮系传动比时，不仅要计算它的大小，而且还要确定输出轴（轮）的转动方向。
2.定轴轮系传动比的计算根据轮系传动比的定义，一对圆柱齿轮的传动比为nzi12 1 2 n2z1式中：“±”为输出轮的转动方向符号，图10-2行星轮系第十章机械传动系统及其传动比当输入轮和输出轮的转动方向相同时取“＋”号、相反时取“－”号。
如图10-1a) 所示的一对外啮合直齿圆柱齿轮传动，两齿轮旋转方向相反，其传动比规定为负值，表示为：i=n1=n2z2 z1如图10-1b)所示为一对内啮合直齿圆柱齿轮传动，两齿轮的旋转方向相同，其传动比规定为正值，表示为：n1z2 i= =n2z1如图10-3所示的定轴轮系，齿轮1为输入轮，齿轮4为输出轮。
应该注意到齿轮2和2＇是固定在同一根轴上的，即有n2=n2′。
此轮系的传图10-3定轴轮系传动比的计算动比i14可写为：nnn ni14 1 123 i12i2 3i***** z2z3z4 312上式表明，定轴轮系的总传动比等于各对啮合齿轮传动比的连乘积，其大小等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比，即m从1轮到k轮之间所有从动轮齿数n的连乘积i1k 1 1 (10-1) nk从1轮到k轮之间所有从主轮齿数的连乘积式中：m为平行轴外啮合圆柱齿轮的对数，用于确定全部由圆柱齿轮组成的定轴轮系中输出轮的转向。
《蜗杆蜗轮传动》课件
提高蜗杆蜗轮传动效率的方法
优化设计
通过改进蜗杆和蜗轮的几何形 状，降低摩擦和接触应力，从
而提高传动效率。
提高制造精度
采用高精度的加工设备和方法 ，确保蜗杆和蜗轮的制造精度 ，减少因制造误差导致的效率 损失。
选择合适的材料
根据工作条件选择具有优良力 学性能和摩擦特性的材料，如 耐磨性好的合金钢或陶瓷材料 。
效率损失分析
在分析效率时，需要考虑 各种损失因素，如摩擦损 失、接触应力损失等，这 些损失会影响传动效率。
蜗杆蜗轮传动的热平衡分析
热平衡概念
热平衡是指在一定的工作条件下 ，传动系统达到稳定状态时的温
度分布。
热源分析
蜗杆蜗轮传动中的热源主要包括摩 擦热和啮合过程中的能量损失。
散热方式
为了维持良好的热平衡，需要采取 有效的散热措施，如选择适当的润 滑油、合理布置散热片和加强通风 等。
3
多头蜗轮
蜗轮的齿数大于2，即蜗杆转一圈，蜗轮转过多 个齿。
按蜗杆转动方向分类
正向蜗杆
蜗杆的转动方向与蜗轮的旋转方 向相同。
反向蜗杆
蜗杆的转动方向与蜗轮的旋转方 向相反。
03 蜗杆蜗轮传动的参数
蜗杆蜗轮的模数
01
模数是蜗杆蜗轮传动的关键参数，它决定了蜗杆蜗轮的尺寸和 传动比。
02
模数的大小直接影响到蜗杆蜗轮的承载能力和使用寿命。
润滑
使用适当的润滑剂对蜗杆蜗轮进行润 滑，减少摩擦和磨损，提高传动效率 。
防锈处理
对蜗杆蜗轮进行防锈处理，防止金属 表面氧化和腐蚀，延长使用寿命。
更换磨损件与调整间隙
更换磨损件定期更换磨损严重蜗杆和蜗轮，确保传动系统的稳定性和可靠性。
调整间隙
蜗轮蜗杆传动解析精选课件PPT
后两种蜗杆的加工，刀具安装较困难，生产率低，故常用阿 基米德蜗杆。
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第二节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. 模数m和压力角α 中间平面：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。
主平面
β1 γ=β
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
3. 蜗杆直径系数q和导程角γ
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）。
直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即：
q d1 m
是导出值
d1 = q m≠z1m
当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。因此，
γ=β
2. 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 ❖ 设蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，当蜗杆转一周时，蜗轮转
过 z1 个齿( z1 / z2周)。因此，其传动比为
i n1 z2 d 2 n2 z1 d 1
( 1 1 )2
❖ z1↑→↑→效率 η↑，但加工困难。
❖ z1↓→ 传动比 i↑，但传动效率 η↓。(蜗杆头数与传动效率关
滑动速度的大小，对齿面的润滑情况、 齿面失效形式、发热以及传动效率等 都有很大影响。
如图上图所示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱 (或称为中圆柱)。蜗杆分度圆(中圆)直径用d1表示，其值见表 12-1。蜗轮分度圆直径以d2表示。
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第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸
❖ 在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导
机械设计基础第10章 齿轮传动
削性能。适用于中碳钢齿轮和大直径的铸钢齿轮。 2.硬齿面齿轮采用表面淬火、表面渗碳淬火和渗氮等
表面淬火用于中碳钢和中碳合金钢齿轮，淬火后的齿轮齿面硬 度可达40～55HRC，且轮齿变形不大11。
10.3 齿轮的材料、热处理及传动精度
(2)
应取
[
Y
F
S F
1 1
]
和 Y FS2 [ F 2 ]
的较大者作为设计计算时的代入值。
(3)增大模数m、齿宽b和齿数z1都可以降低轮齿的弯曲应力， 但增大模数效果最显著。
18
10.5 直齿圆柱齿轮传动承载能力计算
(4)开式齿轮传动应将许用弯曲应力 [σF]乘以（0.7～0.8）。
三、齿轮的许用应力
问题简化：(1)将齿轮视为一悬臂梁。 (2) 假定全部载荷由一对轮齿承担，且 作用于齿顶。同时忽略掉摩擦力。
(3)齿根处危险截面用30º切线法确定。
则 F1 = Fn cosα F F2 = Fn sinα F
齿根危险截面处的弯矩为 MF1hF Knh F Fco Fs
危险截面的抗弯截面系数为 WbsF2/6
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10.6 直齿圆柱齿轮传动的设计
模数 m 2 a2 1 4 3 .7m m 2 .3 4mm z1 z2 3 0 9 3
查表6-1，取m =2.5 mm
确定中心距 a m ( z 1 z 2 ) 2 .5 ( 3 0 9 3 ) m m 1 5 3 .7 5 mm
2
则F
KFtYFS bm
2KT1YFS d1bm
2KT1YFS bm2z1
F
——验算公式
蜗杆蜗轮传动.pptx
➢渐开线蜗杆 端面齿廓为渐开线
➢法向直廓蜗杆 端面齿廓为延伸渐开线，法向 齿廓为直线
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➢蜗杆传动的特点 优点 ▪传动比大，结构紧凑 . ▪传动平稳，噪声小. ▪可制成具有自锁性能的传动. 缺点 ▪效率低 . ▪成本较高 .
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杆传动，常用6~9级。
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7.4 圆柱蜗杆传动设 计 ➢蜗杆传动的受力分析
作用在轮齿上的法向力可分解为三个互相垂直的分力：圆周力Ft、径 向力Fr和轴向力Fa.
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法向力
Ft1
Fa 2
பைடு நூலகம்
2T1 d1
Fa1
Ft 2
2T2 d2
Fr1 Fr2 Ft2 tan
Fn
Ft 2
cos cosn
对蜗杆传动的强度计算，通常是仿照 圆柱齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度 进行条件性计算.
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➢蜗杆传动的材料 材料的性能要求:不但要有一定的强度，而且应有良好的减摩、耐磨和抗胶 合性. ▪蜗杆常用碳钢和合金钢. ▪蜗轮常用材料是铸造锡青铜和无锡青铜 .
➢蜗杆传动的精度 规定了12个精度等级。1级精度最高，往后依次降低。普通圆柱蜗
Ft 2
cos cos
T1、T2、分别为蜗杆、蜗轮传递的转矩，
T2 T1i
▪作用力方向的确定：
•主动蜗杆的圆周力的方向与其圆周速度方向相反，从动蜗轮的圆周力的 方向与圆周速度方向相同；
•蜗杆的轴向力可通过左(右)手定则判断 .
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➢计算载荷
Fca KFn
K为载荷系数，一般，