机械基础——蜗杆传动（教学教案）(中职教育)

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1、蜗杆传动章节名称授课形式F课吋2班级n教学口的数握参掌要，主術1>2>教学重点数握参掌要，主析、、12教学难点辅助手段课外作业课后体会蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间交错的两轴间的运动和动力，一般交错角为908,通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件一、蜗杆传动的特点1•传动比大，结构紧凑。用于传递动力时，i二8〜80,用于传递运动时，i可达1000o2•传动平稳，无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能白锁，即只能由损杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。4•传动效率低。因为

2、在传动小摩擦损失大，其效率一•般为r

3、二0.7〜0.8,具有自锁性传动时效率耳二0.4〜0.5。故不适用于传递大功率和长期连续工作。5•为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成木高。二、蜗杆传动的主要参数蜗杆传动的设计计算中，均以主平面（通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面）的参数和几何关系为基准。（-）主要参数1.模数、压力角、螺旋升角入与蜗轮的分度圆螺旋角卩为了保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数mxi应等于蜗轮的端而模数ml2,蜗杆的轴向压力角s应等于蜗轮的端面压力角a。，蜗杆分度I员I上的螺旋线升角九应等于蜗轮分度圆上的螺旋角卩，11两

4、者螺旋方向相同。蜗杆的轴向压力角氓（蜗轮的端面压力角8）为标准压力角20°o"mxi=mt2=maxi=ai2=ax=p通常取蜗杆的头数z尸1〜4。当Z二1吋，导程角小，效率低，一般用于分度传动或自锁传动屮，Z二2〜4常用于动力传动和有较高效率。若头数多，导程角大，制造困难。蜗轮齿数根据传动比和蜗杆的头数决定：Z2=iZb通常取Z2二20〜28,Z2不应少于28齿，以免根切和降低传动的平稳性。三、蜗杆传动的受力分析1•蜗杆传动冋转方向的确定（1）螺旋方向的判定蜗杆传动与斜齿轮传动一样，也有左旋与右旋Z分。蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定：手心对着口己

5、，四指顺着蜗杆（蜗轮）的轴线方向摆肩。@）右旋蜗杆（b）右旋蜗轮图11-45蜗杆蜗轮旋向判定若啮合与右手拇指指向一致，该蜗杆（蜗轮）为右旋，反之为左旋。（2）蜗轮旋转方向的判定蜗轮的旋转方向不仅与蜗杆的旋转方向有关。蜗轮旋转方向的判定方法如T：当蜗杆是左旋（或右旋）时，伸出右手（或左手）半握拳，用四指顺着蜗杆（a）右旋竭杆传动（b）右旋蜗轮传动图11-46蜗轮旋转方向判定的旋转方向，大拇指指向的相反方向就是蜗轮的旋转方向，蜗轮旋传方向判定。2.蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力情况类似斜齿圆柱齿轮传动的受力情况。若不计摩擦力，齿面上的法向力Fn仍可分解为三

6、个相互垂直的分力。圆周力Ft、轴向力斤、径向力F“圆周力Fu的方向与节点P的速度方向相反。径向力F“的方向总是指向蜗杆轴线。轴向力兀的方向和斜齿轮一样，用主动轮左右手法则判定：对主动右旋蜗杆以右手四指弯曲方向表示转动方向，大拇指的指向即为轴向力FX1的方向。由于蜗杆轴线与蜗轮轴线在空间交错成90°,故蜗杆力兀等于蜗轮轴向力仏,蜗杆轴向力F•"等于蜗轴圆周力代2,蜗杆径向力F“等于蜗轮径向力比。即：Fti=—Fx2Fxi二一人2F,l=—Fr2p(a)(b)图11—47蜗杆传动的受力分析四、蜗轮材料选择蜗杆传动的主要失效形式有胶合、点蚀和磨损等，因此，蜗杆

7、蜗轮的材料不仅要有足够的强度，而且还要有良好的减磨性，耐磨性和抗胶合的能力。蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造，要求齿面光洁并且有较高的硬度。对于高速重载传动，蜗杆常用15"、203、20CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硕度HRC56〜62,并经磨削。对中速中载传动，蜗杆材料可用45、40Cr>35SiMn等，表面淬火，表面硬度HRC45〜55,也需磨削。低速不重要的传动，蜗杆材料可采用45钢调质处理，硬度HB220〜270。蜗轮材料可参考滑动速度Vs来选择，常采用青铜与铸铁，在Vs>5-25m/s的连续工作的重要传动中，蜗轮材料常用铸锡磷青铜ZQSnlO-

8、1或铸锡锌铅青铜ZQSn6-6-3等，这些材料的减摩性、耐磨性和抗胶合的性能及切削性能都较好，但强度低，价格高。在Vs<5m/s传动中，蜗轮材料可用无锡青铜，如铸铝铁青铜ZQA19-4或铸锹黄钢ZHMn58-2-2等，这类材料的强度较高，价格较廉，但减摩性、抗胶合性能不如锡磷青铜。在V,V加/s的不重要传动中，蜗轮材料可用灰铸铁HT150或HT200等，也可用球墨铸铁QT600-3.QT700-2等。也可由尼龙或增强尼龙材料制成。