高职《机械设计基础》蜗杆传动、教案

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1、.****职业技术学院教案第21次课教学课型：理论课√实验课□习题课□实践课□技能课□其它□主要教学内容第11章蜗杆传动11.1蜗杆传动的类型和特点11.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算11.3蜗杆传动的失效形式和计算准则重点、难点重点：普通圆柱蜗杆传动的啮合特点、运动关系和几何参数；难点：蜗杆传动的受力分析。教学目的要求：1．了解掌握蜗杆传动的啮合特点、运动关系和几何参数；2．掌握蜗杆传动的受力分析、强度计算和热平衡计算方法；教学方法和教学手段：多媒体讲授讨论、思考题、作业：1.为什么蜗杆传动比只能以i=z2/z1表示，而不能以i=d2/d1表示？参考资料：多媒体材料，网络资料精华资料

2、.讲稿内容备注第11章蜗杆传动11.1蜗杆传动的类型和特点11.1.1蜗杆传动的类型按蜗杆分度曲面的形状不同，蜗杆传动可以分为：圆柱蜗杆传动（如图a）、环面蜗杆传动（如图b）、锥蜗杆传动（如图c）三种类型。1、圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动可以分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。（1）普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动主要分为如图11－1所示的三种。a.阿基米德圆柱蜗杆（ZA蜗杆）如图7－4所示，其齿面为阿基米德螺旋面。加工时，梯形车刀切削刃的顶平面通过蜗杆轴线，在轴向剖面I-I具有直线齿廓，法向剖面N-N上齿廓为外凸线，端面上齿廓为阿基米德螺线。这种蜗杆切制简单，但难以用砂轮磨削出精确齿形，

3、精度较低。图11-1图11-2b.渐开线圆柱蜗杆（ZI蜗杆）精华资料.如图11-1b所示。加工时，车刀刀刃平面与基圆或上或下相切，被切出的蜗杆齿面是渐开线螺旋面，端面上齿廓为渐开线。这种蜗杆可以磨削，易保证加工精度。c.法向直廓圆柱蜗杆（ZN蜗杆）又称延伸渐开线蜗杆，如图11-1c所示。车制时刀刃顶面置于螺旋线的法面上，蜗杆在法向剖面上具有直线齿廓，在端面上为延伸渐开线齿廓。这种蜗杆可用砂轮磨齿，加工较简单，常用作机床的多头精密蜗杆传动。（2）圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆（ZC蜗杆）传动是一种非直纹面圆柱蜗杆，在中间平面上蜗杆的齿廓为凹圆弧，与之相配的涡轮齿廓为凸圆弧，如图11-3所示。这

4、种蜗杆的传动特点是：图11-3a.蜗杆与涡轮两共轭齿面是凹凸啮合，增大了综合曲率半径，因而单位齿面接触应力减小，接触强度得以提高。b.瞬时啮合时的接触线方向与相对滑动速度方向的夹角（润滑角）大，易于形成和保持共轭齿面间的动压油膜，使摩擦系数减小，齿面磨损小，传动效率可达95％以上。c.在蜗杆强度不削弱的情况下，能增大涡轮的齿根厚度，使涡轮轮齿的弯曲强度增大。d.传动比范围大（最大可以达到100），制造工艺简单，重量轻。e.传动中心距难以调整，对中心距误差的敏感性强。2．环面蜗杆传动图11-4蜗杆分度曲面是圆环面的蜗杆称为环面蜗杆，和相应的涡轮组成的传动称为环面蜗杆传动（如图11-4）。它又

5、分为：直廓环面蜗杆传动（俗称球面蜗杆传动）；平面包络环面蜗杆传动（又称为一、二次包络）；渐开线包络环面蜗杆传动和锥面包络环面蜗杆传动。下面我们看一下直廓环面蜗杆传动的特点。一个环面蜗杆，当其轴向齿廓为直线时称为直廓环面蜗杆，和相应的涡轮组成的传动称为直廓环面蜗杆传动，如图11-4所示。精华资料.这种蜗杆传动的特点是：由于其蜗杆和涡轮的外形都是环面回转体，可以互相包容，实现多齿接触和双接触线接触，接触面积大；又由于接触线与相对滑动速度之间的夹角约为90°，易于形成油膜，齿面间综合曲率半径也增大等。因此，在相同的尺寸下，其承载能力可提高1.5～3倍（小值适于小中心距，大值适于大中心距）；若传递

6、同样的功率，中心距可减小20％～40％。它的缺点是：制造工艺复杂，不可展齿面难以实现磨削，故不宜获得精度很高的传动。只有批量生产时，才能发挥其优越性，其应用现在已日益增加。3．锥蜗杆传动锥蜗杆传动中的蜗杆为一等导程的锥形螺旋，涡轮则与一曲线齿圆锥齿轮相似。由于普通圆柱蜗杆传动加工制造简单，用的最为广泛，所以我们主要介绍以阿基米德蜗杆为代表的普通圆柱蜗杆传动。11.1.2蜗杆传动的特点与齿轮传动相比较，蜗杆传动具有传动比大，在动力传递中传动比在8～100之间，在分度机构中传动比可以达到1000；传动平稳、噪声低；结构紧凑；在一定条件下可以实现自锁等优点而得到广泛使用。但蜗杆传动有效率低、发热

7、量大和磨损严重，涡轮齿圈部分经常用减磨性能好的有色金属（如青铜）制造，成本高等缺点。11.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算如图7－1所示，在中间平面上，普通圆柱蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的啮合传动。故此，在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（如模数、压力角）和尺寸（如齿顶圆、分度圆等）为基准，并沿用齿轮传动的计算关系，其主要依据是国家标准GB10087-88和GB10088－88。图7-1普通圆柱蜗杆传动的主要参数及