机械设计基础 教学课件 作者 欧阳志红 2 第10章.ppt

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1、第十章　蜗杆传动与螺旋传动【重点和难点】(1)蜗杆传动的组成和特点。(2)蜗轮蜗杆主要参数的认识。(3)蜗轮蜗杆的几何尺寸计算。(4)蜗轮蜗杆的主要失效形式。(5)蜗杆传动的效率及热平衡计算。(6)螺旋传动的类型。第一节　蜗杆传动的组成与特点一、蜗杆传动机构的组成蜗杆传动用于传递空间交错成90°的两轴之间的运动和动力。如图10-1所示，蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成，通常蜗杆为主动件。蜗杆传动广泛应用于各种机器和仪器中。二、蜗杆传动的特点1)传动比大。一般传动比i=10～40，最大可达80；若只传递运动，其传动比可达1000，故结构紧凑。2)工作平稳，噪声较小。由于蜗杆上的

2、齿是连续不断的螺旋齿，蜗轮轮齿和蜗杆是逐渐进入啮合并退出啮合的，同时啮合的齿数较多.3)可以实现自锁。当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性，即蜗杆可以带动蜗轮，而蜗轮不能带动蜗杆。4)蜗杆传动的主要缺点是传动效率较低。这是由于蜗轮和蜗杆在啮合处有较大的相对滑动，摩擦与磨损严重，发热量大，传动效率较低，一般为0.7～0.8。当蜗杆传动具有自锁性时,效率小于0.5。因此，在连续工作的闭式传动中，应具有良好的润滑和散热条件。5)蜗轮材料造价较高。为减轻齿面磨损及防止胶合，蜗轮多用青铜制造；而蜗杆则需淬硬后进行磨削，故制造成本较高。6)不能实现互换。由于蜗轮是用

3、与其匹配的蜗杆滚刀加工的，仅模数和压力角相同的蜗杆与蜗轮不能任意互换。三、蜗杆传动的类型根据蜗杆齿的旋向可将蜗杆分为左旋和右旋。在判断蜗轮转向时，对右旋蜗杆用右手、左旋蜗杆用左手判断，四指弯曲方向代表蜗杆的旋转方向，则蜗轮的转向与伸直的大拇指指向相反。根据蜗杆齿的头数可分为单头和多头。根据蜗杆外形，蜗杆又可分为圆柱蜗杆、环面蜗杆及锥蜗杆。圆柱蜗杆制造简单、应用广泛；环面蜗杆传动润滑状态较好，有利于提高效率，但制造较复杂，主要用于大功率的传动；锥蜗杆传动的效率较高，传动比范围较大。第二节　蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。蜗轮是

4、用与蜗杆形状和参数相同的滚刀按展成原理加工的。所以，在中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于齿轮与齿条的啮合。蜗杆蜗轮机构的设计计算都以中间平面的参数和几何尺寸为准。一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数图10-2所示为普通圆柱蜗杆传动，其主要参数如下。图10-2　普通圆柱蜗杆传动的中间面1.模数m和压力角α为了方便加工，规定蜗杆的轴向模数为标准模数。蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴向模数，因此蜗轮端面模数也应为标准模数。标准模数系列见表10-1。压力角标准值为20°。2.蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i选择蜗杆头数z1时，主要考虑传动比、效率及加工等因素。通常蜗杆头数z1=1、2、4。若要得

5、到大的传动比且要求自锁时，可取z1=1；当传递功率较大时，为提高传动效率，可采用多头蜗杆，通常取z1=2或4。蜗轮齿数z2=iz1，为了避免蜗轮轮齿发生根切，z2不应小于26，但不宜大于80。因为z2过大，会使结构尺寸增大，蜗杆长度也随之增加，致使蜗杆刚度降低而影响啮合精度。对于蜗杆为主动件的蜗杆传动，其传动比为3.蜗杆直径系数q和导程角γ加工蜗轮的滚刀，其参数(m、α、z1)和分度圆直径d1必须与相应的蜗杆相同，故d1不同的蜗杆，必须采用不同的滚刀。为减少滚刀数量并便于刀具的标准化，制定了蜗杆分度圆直径的标准系列(见表10-1)。蜗杆螺旋面和分度圆柱的交线是螺旋线，γ为蜗杆分度

6、圆柱上的螺旋线导程角，px为轴向齿距二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算三、蜗杆传动的正确啮合条件如图10-2所示，通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。因此，设计蜗杆传动时，其参数和尺寸均在中间平面内确定，并沿用渐开线圆柱齿轮传动的计算公式，从而可得蜗杆传动的正确啮合条件为：1)在中间平面内，蜗杆的轴向模数ma1与蜗轮的端面模数mt2必须相等，即mt2=ma1=m。2)蜗杆的轴向压力角αa1与蜗轮的端面压力角αt2必须相等，即αt2=αa1=α。3)两轴线交错角为90°时，蜗杆分度圆柱上的导程角γ应等于蜗轮分度圆

7、柱上的螺旋角β，且两者的旋向相同，即γ=β。第三节　蜗杆传动的失效形式、材料及结构一、蜗杆传动的失效形式和计算准则1.蜗杆传动的失效形式蜗杆传动的主要失效形式有齿面胶合、点蚀、齿根折断及磨损。由于材料和结构上的原因，蜗杆齿的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效往往发生在蜗轮轮齿上。由于蜗杆传动的齿面间有较大的相对滑动，产生的热量使润滑油温度升高而变稀，润滑条件变坏，故增大了齿面间胶合的可能性。在闭式传动中，如果不能及时散热，往往因胶合而影响蜗杆传动的承载能力。2.蜗杆传动