第十章蜗杆运动与螺旋传动

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1、第十章、蜗杆运动与螺旋传动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，两轴线间的夹角可为任意值，。这种传动结构紧凑、传动比大、传动平稳、自锁性好，广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械及其它机器或设备中。　螺旋传动由螺旋副连接而成，结构简单，制造方便，易于自锁，工作可靠，可以将回转运动变换为直线运动，在仪器仪表、工装、测量工具等领域中应用广泛。[实例]实例一：图10-1为一蜗轮蜗杆减速器，是一种具有结构紧凑,传动比大,以及在一定条件下具有自锁功能的传动机械,是最常用的减速机之一。图10-1蜗轮蜗杆减速器图图10-2定心夹紧机

2、构实例二：图10-2定心夹紧机构，由平面夹爪和V型夹爪组成定心机构。螺杆的两端分别为右旋和左旋螺纹，采用导程不同的复式螺旋。当转动螺杆时，两夹爪就夹紧工件。[学习目标]　　1．熟练掌握蜗杆的传动特点、失效形式和计算准则；　　2．熟练掌握蜗杆和蜗轮的结构特点；　　3．掌握蜗杆传动的受力分析、滑动速度和效率；　　4．掌握蜗杆传动的热平衡计算；　　5．了解蜗杆传动的强度计算特点；6.了解螺旋传动机构的工作原理、运动特点及适用场合。[重点与难点]1．蜗杆传动的组成和特点2．蜗轮蜗杆的主要参数、几何尺寸计算3．蜗轮蜗杆的主要失效形式4．螺旋传动的类型第一节

3、：蜗杆传动的组成、特点及分类一、蜗杆传动的组成蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，用来传递空间两交错轴的运动和动力。如图10-3所示。通常两轴交错角为90°,蜗杆为主动件。图10-3蜗杆传动二、蜗杆传动的特点(1)传动比大，结构紧凑。单级传动比一般为10～40(<80)，只传动运动时（如分度机构），传动比可达1000。(2)传动平稳，噪声小。由于蜗杆上的齿是连续的螺旋齿，蜗轮轮齿和蜗杆是逐渐进入啮合又逐渐退出啮合的，故传动平稳，噪声小。　　　　(3)有自锁性。当蜗杆导程角小于当量摩擦角时，蜗轮不能带动蜗杆转动，呈自锁状态。手动葫芦和浇铸机械常采用蜗杆

4、传动满足自锁要求。(4)传动效率低。蜗杆蜗轮啮合处有较大的相对滑动，摩擦剧烈、发热量大，故效率低。一般η＝0.7～0.9，具有自锁性能的蜗杆效率仅0.4。(5)蜗轮造价较高。为了减摩和耐磨，蜗轮常用青铜制造，材料成本较高。由上述特点可知：蜗杆传动适用于传动比大，传递功率不大，两轴空间交错的场合。三、蜗杆传动的分类如图10-4所示，根据蜗杆的形状，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动（图a），环面蜗杆传动（图b）,和锥面蜗杆传动(图c)。圆柱蜗杆传动，按蜗杆轴面齿型又可分为普通蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。a)b)c)图7-2蜗杆传动的类型普通蜗杆传动多用直

5、母线刀刃的车刀在车床上切制，可分为阿基米德蜗杆（ZA型）、渐开蜗杆（ZI型）和法面直齿廓蜗杆（ZH型）等几种。如图10-5所示，车制阿基米德蜗杆时刀刃顶平面通过蜗杆轴线。该蜗杆轴向齿廓为直线，端面齿廓为阿基米德螺旋线。阿基米德蜗杆易车削难磨削，通常在无需磨削加工情况下被采用，广泛用于转速较低的场合。图10-5阿基米德蜗杆图10-6渐开线蜗杆如图10-6所示，车制渐开线蜗杆时，刀刃顶平面与基圆柱相切，两把刀具分别切出左、右侧螺旋面。该蜗杆轴向齿廓为外凸曲线，端面齿廓为渐开线。渐开线蜗杆可在专用机床上磨削，制造精度较高，可用于转速较高功率较大的传动。

6、蜗杆传动类型很多，本章仅讨论目前应用最为广泛的阿基米德蜗杆传动。第二节：普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择普通圆柱蜗杆传动的主要参数有模数m、压力角α、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比等。进行蜗杆传动的设计时，首先要正确地选择参数。1.模数m和压力角和齿轮传动一样，蜗杆传动的几何尺寸也以模数为主要计算参数。为保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数ma1应等于蜗轮的端面模数mt2；蜗杆的轴向压力角应等于蜗轮的端面压力角；蜗杆分度圆导程角应等于蜗轮分度圆螺旋角，且两者螺旋方向相同。即：2.蜗杆的分度圆直径d1

7、和导程角如图10-7所示，将蜗杆分度圆柱展开，其螺旋线与端平面的夹角称为蜗杆的导程角。可得：(10-1)式中：pa1为蜗杆轴向齿距(mm)；d1为蜗杆分度圆直径（mm）。蜗杆的螺旋线与螺纹相似也分左旋和右旋，一般多为右旋。对动力传动为提高效率应采用较大的值，即采用多头蜗杆；对要求具有自锁性能的传动，应采用<的蜗杆传动，此时蜗杆的头数为1。由式7-2得：(10-2)式中：称为蜗杆的直径系数，当m一定时，q值增大，则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。小模数蜗杆一般有较大的q值，以使蜗杆有足够的刚度。图10-7分度圆柱展开图蜗杆与蜗轮正确啮合，加工蜗轮

8、的滚刀直径和齿形参数必须与相应的蜗杆相同，为限制蜗轮滚刀的数量，d1亦标准化。d1与m有一定的匹配如表10-2所示。3.蜗杆头数z1、蜗