湖南大学机械设计课件第11-15章.doc

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1、第十一章蜗杆传动（一）教学要求1、了解蜗杆传动特点、类型及主要参数，了解滑动速度、效率2、掌握蜗轮强度计算方法及蜗杆传动热平衡计算方法（二）教学的重点与难点1、蜗杆传动特点、参数计算、特性系数q2、齿面接触疲劳强度、齿根弯曲强度和热平衡计算（三）教学内容§10-1蜗杆传动的特点及类型蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成用于传递交错轴之间的运动和动力交错角常为90º蜗杆为主动件蜗杆可认为是只有一个齿的齿轮，但这个齿很长，被螺旋状地缠绕在一个圆柱上。一、特点优点：传动比可以很大（i=8~80，若只传递运动，可达1000）结构紧凑传动平稳，噪声较小（同时啮合的齿数多）可使其具有自锁性（要求螺线升角＜当量摩擦角＝

2、缺点：传动效率较低（一般为0.7~0.8，因发热大，若有自锁性，则η<0.5)造价高（蜗轮常用青铜制）二、分类1、圆柱蜗杆传动1）、阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）——与车梯形螺纹类似应用最广，但易车难磨，不易得到较高精度。2）、渐开线蜗杆（ZI蜗杆）3）、法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）4）、锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）——便于磨削、精度较高，应用日渐广泛。2、圆弧面（环面）蜗杆传动——（ZC蜗杆）润滑条件较好，效率高（可达0.9以上），承载能力高（比普通圆柱蜗杆高出0.5~1.5倍），体积小，质量小，结构紧凑，已广泛应用于冶金、化工、起重等需要大功率传动的机械设备中。制造较难。3、锥面蜗杆传动同时接触的点数较

3、多，重合度大；传动比范围大（一般为10~360）；承载能力和效率较高；侧隙便于控制和调整；能做离合器使用；可节约有色金属；制造安装简单，工艺性好。但由于结构上的原因，传动具有不对称性，因而正反转时受力不同，承载能力和效率也不同。附：各种圆柱蜗杆传动的详细说明阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)：端面齿廓为阿基米德螺线。2α=40°，可用车刀象车螺纹一样车削，但难磨削，不易得到较高精度。应使刀刃顶面通过蜗杆轴线。γ<3°时用单刀，γ>3°时用双刀。法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）：端面齿廓为延伸渐开线（故又称延伸渐开线蜗杆），法面齿廓为直线。也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工，车刀刀刃放在蜗杆齿面的法向位置

4、。较难磨削。渐开线蜗杆（ZI蜗杆）:端面齿廓为渐开线。可用两把直线刀刃的车刀在车床上分别车出左右侧螺旋面，车削加工，刀刃顶面与基圆柱相切，两刀一高一低；也可用滚刀加工；还可在专用机床上磨削。制造精度较高，适用于功率较大的高速传动锥面包络蜗杆(ZK蜗杆)是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣床上铣削、在磨床上磨削。加工时，除工件作螺旋运动外，刀具同时绕其自身的轴线作回转运动，这时，铣刀（或砂轮）回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面。I-I和N-N截面都是曲线。这种蜗杆便于磨削，精度较高，应用日渐广泛。§10-2普通圆柱蜗杆传动主要参数和几何尺寸一、主要参数中间平面——通过蜗杆轴线并垂

5、直于蜗轮轴线的平面。在中间平面上，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿轮与齿条的啮合。设计蜗杆传动时：其尺寸与参数均在中间平面内确定，且沿用齿轮传动的计算公式。1、模数m和压力角α正确啮合条件是：蜗杆轴向模数ma1=蜗轮端面模数mt2蜗杆轴向压力角αa1=蜗轮端面压力角αt2ZA蜗杆（阿基米德蜗杆）的αa1=20º其余蜗杆法向压力角αn为标准值20º轴向压力角αa和法向压力角αn的关系为：（γ为导程角）2、蜗杆头数Z1、蜗轮齿数Z2、传动比i蜗杆头数：Z1一般取为1、2、4。头数多虽可提高效率，但加工精度越难保证。当传动比i>40或要求自锁时，取Z1=1。蜗轮齿数宜：不少于26——避免根切不多于80——避

6、免尺寸过大，蜗杆长度增加，降低刚度和啮合精度。传动比：3、蜗杆分度圆直径d1及直径系数q加工蜗轮一般用滚刀。滚刀的直径和齿形参数（如模数m、螺旋线数Z、导程角γ等）必须与相应的蜗杆相同。若蜗杆分度圆直径d1不作一些限制，则刀具品种和数量会很多。（d1不仅和模数m有关，还随Z1/tgγ而变化：）为此，制订了蜗杆分度圆直径的标准系列规定：q——蜗杆直径系数，已标准化。4、导程角γ（又称螺旋线升角）q越小®γ越大®传动效率越高γ的值常为3.5~27°。蜗杆分度圆上的导程角应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角，且旋向也须相同。5、中心距a二、几何尺寸及计算§10-3蜗杆传动的失效形式与强度计算一、失效形式一般

7、蜗杆轮齿的强度高于蜗轮轮齿的强度。故：失效常发生于蜗轮轮齿上。主要失效形式有:胶合点蚀磨损蜗轮齿圈是锡青铜制——蜗轮损坏形式主要是疲劳点蚀。蜗轮齿圈是无锡青铜或铸铁制——蜗轮损坏形式主要是胶合。二、计算准则目前对胶合与磨损尚缺乏成熟的计算方法，常参照圆柱齿轮传动的计算方法，计算:齿面接触疲劳强度齿根弯曲疲劳强度对闭式蜗杆传动——常按：齿面接触疲劳强度设计齿根弯曲疲劳强度校核(载荷平稳时可不校核)对