机械设计 蜗杆传动

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1、第十章蜗杆传动本章主要内容§蜗杆传动的分类；§蜗杆和涡轮的结构；§普通圆柱蜗杆传动的主要参数；§蜗杆传动的受力分析及主要失效形式；§蜗杆传动效率计算方法；§蜗杆传动强度计算及热平衡计算。重点难点§蜗杆传动转向判断；§蜗杆传动受力分析；§蜗杆传动的变位；§蜗杆传动的热平衡计算第一节概述蜗杆传动用于传递空间交错轴间的回转运动，多数情况下交错角为90°（即垂直交错）。一、蜗杆传动的特点和应用：1．特点：优点：传动比大，一般为i=10-80，最大可达1000工作平稳，噪声低结构紧凑可实现反向自锁缺点：齿面的相对滑动速度大传动效率低，具有自锁性能的蜗杆传动，效率更低2．应用：由于

2、上述特点，蜗杆传动主要用于中小功率（一般小于50KW，最大可达750KW），间断工作（因为效率低，发热多、温升高）的场合。例如：电梯中，各种起重设备中。二、分类：按蜗杆的形状、加工蜗杆时的位置分：阿基米德蜗杆ZA（普通蜗杆）：在车床上加工时，刀具切削刃的顶面通过蜗杆的轴线。其轴面齿形同齿条，端面齿形为阿基米德螺旋线。特点：加工容易。渐开线蜗杆（ZI）：加工时，刀具切削刃的顶面与蜗杆的基圆相切。其端面齿形为渐开线。只有与基圆柱相切的剖面才是直齿廓。特点：可用平面砂轮磨削，容易得到高精度。法面直廓蜗杆（ZN）：加工时，使刀具的切削刃顶面位于蜗杆法面内（垂直于螺旋线的平面）。

3、其端面齿形是延伸渐开线，在螺旋线法面内，是直线齿廓。1．圆柱蜗杆2．环面（弧面）蜗杆：蜗杆的外形是圆弧回转面。蜗杆沿蜗轮的节圆包着蜗轮。特点：同时啮合的齿对数多。轮齿间易于形成油膜，承载能力高，效率可达80-90%，但是，需要较高的制造、安装精度。3．锥蜗杆：蜗杆的外形是圆锥。特点：啮合齿数多，承载能力高，传动平稳。三、精度等级由于蜗杆传动的啮合轮齿的刚度比齿轮传动大，所以制造精度对传动的影响比齿轮传动更显著。蜗杆传动规定了12个精度等级。对于动力传动，常用的是5-9级，各等级的适用范围见教材上的表10-1。第二节蜗杆传动的主要参数与几何尺寸主（中间）平面：通过蜗杆轴线

4、并与蜗轮轴线垂直的平面。主平面内的参数为标准值。对蜗杆是轴面，对蜗轮是端面。就阿基米德蜗杆而言，在中间平面内相当于直齿轮与齿条的啮合。所以，蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即mx1=mt2=m，ax1=at2，且蜗轮与蜗杆的螺旋线方向相同，且g1＝b2一、蜗杆传动的主要参数1．模数m：对蜗杆是轴面模数mx，对蜗轮是端面模数mt。2．齿形角（压力角）a:是指加工蜗杆的刀具齿形角，a=20°。对阿基米德蜗杆，轴向齿形角为20°；对法向直齿廓蜗杆，法向齿形角为20°。3．蜗杆的分度圆直径d1由于加工蜗轮的滚刀，是用与其参数和尺寸必须与和

5、该蜗轮相啮合的蜗杆相同。即蜗杆多大，那么蜗轮滚刀也就多大。如果随意设计蜗杆直径的话，则加工蜗轮的的滚刀数量很多。为了限制滚刀的数目，便于刀具的标准化、系列化，国家标准对每一标准模数规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。设计时，d1必须取标准值。见表10-2。4．直径系数q直径d1与模数m的比值(q=d1／m)称为蜗杆的直径系数。注意：由于m、d1都是标准值，所以q是导出值，不一定是整数。5．导程角g：指蜗杆分度圆柱的导程角。g分析：当z1↑时，g↑，传动效率增加。注：蜗杆的反向自锁条件是：g£rn。6．蜗杆的头数z1，蜗轮齿数z2蜗杆头数少（如：单头蜗杆）可以实现较大

6、的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。动力传动，常取z1³2。蜗轮齿数z2=iz1，z2小，传动的平稳性差，z2不应小于26z2太大时，蜗轮直径太大，蜗杆的支承间距加大，蜗杆的刚度下降。所以，一般z2<100。表10-3i与z1的荐用值表7．传动比i8．变位系数X变位方式与齿轮传动相同，也是在切削蜗轮时把刀具移位。由于蜗杆相当于齿条，而蜗轮相当于齿轮。所以，只是蜗轮变位，而蜗杆不变位。但是，变位以后，只是蜗杆节圆有所改变，而蜗轮节圆仍与分度圆重合。变位目的：主要是凑中心距或凑传动比，使之符合推荐值

7、。而强度方面的改变是次要的，但应注意，X增加时，强度提高。9．中心距设计时，一般按推荐的系列值选取a。当不变位时，当变位时，，由此可求出，为了凑中心距，所需的变位系数X，10．螺旋方向（旋向）左旋、右旋一、几何尺寸计算见教材P205表10-4第三节蜗杆传动的设计计算一、蜗杆传动的失效形式和设计准则由于选材的原因，蜗杆传动的失效主要是蜗轮轮齿的失效。蜗杆传动的主要失效形式有：蜗轮齿面胶合，磨损，点蚀等。蜗杆传动的设计准则：蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算──防止断齿蜗轮的齿面接触疲劳强度计算──防止点蚀传动系统的热平衡计算──防止过热引起的失效静