机械设计基础 少学时 第4版 教学课件 作者 李秀珍 曲玉峰 主编 第4章蜗杆传动.ppt

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1、第四章蜗杆传动第一节概述第二节蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算第三节蜗杆传动的相对滑动速度、效率和润滑第四节蜗杆和蜗轮的材料及结构第五节蜗杆传动的受力分析第六节蜗杆传动的失效形式和工作能力计算本讲小结一、了解蜗杆传动的分类二、熟知蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算三、理解蜗杆传动的相对滑动速度、效率和润滑四、了解蜗杆和蜗轮的材料及结构五、掌握蜗杆传动的受力分析、失效形式和工作能力计算第一节概述蜗杆传动用于传递交错轴间的回转运动和动力，通常两轴交错角为90°。蜗杆类似于螺杆，有左旋和右旋之分，除特殊要求外

2、，均应采用右旋蜗杆；蜗轮可以看成是一个具有凹形轮缘的斜齿轮，其齿面与蜗杆齿面相共轭。在蜗杆传动中，一般以蜗杆为主动件。一、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的优缺点返回本章蜗杆传动的类型按照蜗杆分度曲面形状的不同，蜗杆传动分为圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动由于所采用的加工方法不同，圆柱蜗杆又有阿基米德蜗杆法向直廓蜗杆渐开线蜗杆圆弧圆柱蜗杆见图见图返回本节环面蜗杆和锥蜗杆的制造较困难，安装要求较高，因而应用不如圆柱蜗杆广泛。阿基米德蜗杆的端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴截面内齿廓为直线(图a),本章主要讨论阿基

3、米德蜗杆传动。法向直廓蜗杆的齿廓在轮齿的法平面内是直线(图b)；渐开线蜗杆的端面齿廓为渐开线，在与基圆柱相切的平面内，齿廓一侧为直线，另一侧为凸形曲线(图c)；圆弧圆柱蜗杆在轴平面内齿廓为凹圆弧(图d)。蜗杆传动的优缺点与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要优点是：①结构紧凑，传动比大。在动力传动中，单级传动的传动比i=8～80；在分度机构中，传动比可达1000；②传动平稳，噪声低；③当蜗杆导程角很小时，能实现反行程自锁，用于某些手动的简单起重设备中，可防止起吊的重物因自重而下坠。蜗杆传动的主要缺点是：①传动

4、效率较低，发热量大，故闭式传动长期连续工作时必须考虑散热问题；②传递功率较小，通常不超过50kw；③蜗轮齿圈常需用较贵重的青铜制造，成本较高。返回本节第二节蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算返回本章如图所示为阿基米德蜗杆传动。通过蜗杆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，蜗杆具有齿条形直线齿廓，其两侧边夹角2α=40°，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条与渐开线齿轮的啮合。一、模数与压力角二、蜗杆导程角和蜗轮螺旋角三、蜗杆分度圆直径四、蜗杆头数与蜗轮齿数五、蜗杆传动的传动比六、蜗杆传动的几何尺寸

5、计算模数与压力角蜗杆的轴向模数mx1、轴向压力角αx1应分别与蜗轮的端面模数mt2、端面压力角αt2相等，并符合标准值。动力圆柱蜗杆传动的标准模数值见表4-1，蜗杆传动标准压力角α通常为20°。即返回本节表4-1蜗杆导程角和蜗轮螺旋角蜗杆分度圆柱螺旋线上任一点的切线与端面间所夹的锐角称为蜗杆的导程角，用γ表示，将蜗杆分度圆展开（见图），则有：由图可知当蜗杆的导程角γ与蜗轮的螺旋角β数值相等、螺旋线方向相同时，蜗杆与蜗轮才能够啮合。因此，蜗杆传动正确啮合的条件是返回本节蜗杆分度圆展开图蜗杆分度圆直径返回

6、本节上式表明，当模数m一定时，改变蜗杆头数z1或导程角γ，蜗杆分度圆直径d1也随之改变。在蜗杆传动中，蜗轮齿面的加工是用与蜗杆基本尺寸相同的滚刀切制的。这就是说，即使模数相同，不同直径的蜗杆就需要配备相应数量的蜗轮滚刀。这给刀具的储存和标准化都带来不便。为此，国家标准规定：蜗杆分度圆直径d1为标准值，同一标准模数，d1不多于4个。动力传动用蜗杆分度圆标准直径见表4-1。由可知表4-1蜗杆头数与蜗轮齿数蜗杆头数z少，易于得到大传动比和实现反行程自锁，但相应导程角小，效率低，发热量大；蜗杆头数多，效率高，

7、但头数过多时，导程角大，制造困难。通常，蜗杆头数可根据传动比按下表选取。蜗轮的齿数z2=iz1。为了保证传动的平稳性，z2不宜小于27；但z2过大将使蜗轮尺寸增大，蜗杆的长度也随之增加，从而降低蜗杆的刚度，影响啮合精度，故通常取z2=28～80。返回本节n1n2蜗杆传动的传动比当蜗杆主动时，蜗杆的螺旋齿面推动蜗轮的轮齿使蜗轮转动。因此，在中间平面节点处，蜗杆的轴向速度vx1等于蜗轮的圆周速度v2即所以故传动比返回本节蜗杆传动的几何尺寸计算返回本节第三节蜗杆传动的相对滑动速度、效率和润滑返回本章一、蜗杆

8、传动的相对滑动速度二、蜗杆传动的效率由上式可知，相对滑动速度vs比v1、v2都大。它对啮合处的润滑情况及磨损、胶合都有很大影响，一般应限制vs≤15m／s。闭式蜗杆传动(蜗杆减速器)的总效率η一般包括三部分：轮齿的啮合效率ηl、考虑轴承摩擦损耗时的效率η2和考虑箱体内润滑油搅动时的效率η3，即三、蜗杆传动的润滑蜗杆传动的相对滑动速度如图所示，蜗杆传动即使在节点C处啮合，齿面间也存在较大的相对滑动，相对滑动速度vs沿着齿面螺旋线的方向。设v1和v2分别为蜗