第10章蜗杆传动设计

1、第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计第10章 蜗杆传动设计第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计10.1 概述10.2 普通圆柱蜗杆传动的运动设计10.3 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算13.4 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡13.5 普通圆柱蜗杆传动的结构设计第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计10.1 概述 10.1.1 蜗轮蜗杆的形成蜗轮蜗杆的形成蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。在交错角在交错角=1 1+2 2 = 90 = 90的交错轴斜齿轮机构中的交错轴斜齿轮机构中, , 若若小齿轮小齿轮1 1 的螺旋角取

2、得很大的螺旋角取得很大, , 其分度圆柱的直径其分度圆柱的直径d d1 1取得较取得较小小, , 且其轴向长度且其轴向长度b b1 1较长、齿数较长、齿数z z1 1很少很少( (一般一般z z1 1=1=14), 4), 则则其每个轮齿在分度圆柱面上能缠绕一周以上其每个轮齿在分度圆柱面上能缠绕一周以上, , 这样的小齿这样的小齿轮外形像一根螺杆轮外形像一根螺杆, , 称为蜗杆。大齿轮称为蜗杆。大齿轮2 2的的2 2较小较小, , 分度分度圆柱的直径圆柱的直径d d2 2很大很大, ,轴向长度轴向长度b b2 2较短较短, , 齿数齿数z z2 2很多很多, , 它实际它实际上是一个斜齿轮上是

3、一个斜齿轮, , 称为蜗轮。为了改善啮合状况称为蜗轮。为了改善啮合状况, , 将蜗轮将蜗轮分度圆柱面的直母线改为圆弧形分度圆柱面的直母线改为圆弧形, ,使它部分地包住蜗杆使它部分地包住蜗杆, , 并用与蜗杆形状和参数相同的滚刀范成加工蜗轮并用与蜗杆形状和参数相同的滚刀范成加工蜗轮, , 这样加这样加工出来的蜗轮与蜗杆啮合传动时工出来的蜗轮与蜗杆啮合传动时, , 其齿廓间为线接触其齿廓间为线接触, , 可可传递较大的动力传递较大的动力第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计 蜗杆传动多用于减速，以蜗杆为原动件。也可蜗杆传动多用于减速，以蜗杆为原动件。也可用于增速，齿轮比单级为用于增速，齿轮比单级为

4、5 51515，但应用很少。，但应用很少。 蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。在蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。在绝大多数情况下，两轴在空间是相互垂直的，轴交角绝大多数情况下，两轴在空间是相互垂直的，轴交角为为9090度。度。 最大传动功率可达最大传动功率可达750kW750kW，通常用在，通常用在50kW50kW以下；以下；最高滑动速度可达最高滑动速度可达35m/s35m/s。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动同时啮合齿数多，传动平稳；齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高10.1.2 蜗杆传动的类型同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大(1036

5、0)；承载能力和效率较高；可节约有色金属。阿基米德蜗杆（ZA型） 其螺旋面的形成与螺纹的形成相同。通常 在无需磨削加工的情况下广泛采用，需要时要采用特制截面形状的 砂轮。 中间平面。阿基米德螺线。渐开线蜗杆（ZI型）端面齿廓为渐开线，与蜗杆基圆柱相切的截面 上齿廓是直线，所以使用专用机床可以用平面砂轮磨削，容易得到 高精度。法向直廓蜗杆（ZN型）螺线的导程角很大。加工时刀具的切削平 面在垂至于齿槽（或齿厚）中点螺旋线的法平面内。可以磨削出极 接近于延伸渐开线蜗杆的轮廓，可与蜗轮得到正确啮合圆弧圆柱蜗杆传动（ZC型）用具有圆弧形刀刃的刀具切出具有凹 圆弧齿廓的螺旋线。在基本条件相同时，比普通圆柱

6、蜗杆传动承载能力约大50，效率约高815。传动比大、速度高时效果更为明显。按蜗杆形状不同分类第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计1）阿基米德蜗杆）阿基米德蜗杆普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动直线刀具切削刃的平面通过蜗杆轴线，故切得的蜗杆外形为圆柱螺旋，其端面(垂直于蜗杆轴线的平面) 截形为阿基米德螺旋线，其法面N-N为曲线，其轴面-是齿侧夹角2=40的梯形齿条。工艺性能较好，易加工制造，故应用最广。其缺点是磨削蜗杆及蜗轮滚刀时有理论误差，精度不高。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计在

7、加工时直线刀具的切削刃与蜗杆的基圆柱相切，切得的蜗杆其端面的截形为渐开线，在切于基圆柱的轴面-和-的一侧为直线，而轴面-和法面均为曲线。其优点是磨削中无理论误差，精度高，但需用专用机床加工。2）渐开线蜗杆）渐开线蜗杆第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计在加工时，刀具的切削刃位于螺旋线的法面内，切得的蜗杆其端面的截形极接近于延伸渐开线，其法面内是齿侧两边夹角为2的直线。其优点是适用于螺旋升角较大的蜗杆，磨削中无理论误差，精度高，但需用专用机床加工。3）延伸渐开线（法向直廓）蜗杆）延伸渐开线（法向直廓）蜗杆第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计一般采用右旋。两者原理相同，计算方法也相同，一般采用

8、右旋。两者原理相同，计算方法也相同，只是作用力的方向不同（径向力除外）。只是作用力的方向不同（径向力除外）。单头单头 用于传动比较大的场合，要求自锁的传用于传动比较大的场合，要求自锁的传动必须采用单头。动必须采用单头。多头多头 用于传动比不大和要求效率较高的场合。用于传动比不大和要求效率较高的场合。按蜗杆螺按蜗杆螺旋线不同旋线不同分类分类按蜗杆头按蜗杆头数不同分数不同分类类第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计10.1.3 10.1.3 蜗杆传动的特点和应用蜗杆传动的特点和应用零件数目少、结构紧凑、传动比大。零件数目少、结构紧凑、传动比大。传动平稳，无噪声，冲击振动小。传动平稳，无噪声，冲击振

9、动小。缺点：在制造精度和传动比相同的条件下，效率比齿轮传缺点：在制造精度和传动比相同的条件下，效率比齿轮传动低，同时蜗杆一般需用贵重的减磨（如青铜）制造。动低，同时蜗杆一般需用贵重的减磨（如青铜）制造。 蜗杆轴向力较大蜗杆轴向力较大, , 致使轴承摩擦损失较大致使轴承摩擦损失较大传动效率很低，磨损严重传动效率很低，磨损严重具有自锁性具有自锁性第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计 垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在中垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在中间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿条与齿轮的啮合。只是顶间平面内蜗杆与蜗轮的啮合就相当于渐开线齿条与齿

10、轮的啮合。只是顶隙隙c c0.2m0.2m（必要时（必要时0.15mc0.35m0.15m 80100 时时, 才进行弯曲强度校核。才进行弯曲强度校核。开式传动中主要失效形式是齿面磨损及过度磨损引起轮齿开式传动中主要失效形式是齿面磨损及过度磨损引起轮齿折断折断, 要按齿根弯曲疲劳强度进行设计。此外要按齿根弯曲疲劳强度进行设计。此外, 闭式蜗杆传闭式蜗杆传动动, 由于散热较为困难由于散热较为困难, 还应作热平衡核算。还应作热平衡核算。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计2 2 材料选择材料选择 考虑到蜗杆传动难于保证高的接触精度，滑动速度又较大，以考虑到蜗杆传动难于保证高的接触精度，滑动速度又

11、较大，以及蜗杆变形等因素，蜗杆和蜗轮材料不能都用硬材料制造：其一及蜗杆变形等因素，蜗杆和蜗轮材料不能都用硬材料制造：其一（通常是蜗轮）用减摩性良好的软材料来制造。（通常是蜗轮）用减摩性良好的软材料来制造。1 1）蜗轮材料）蜗轮材料 铸锡青铜铸锡青铜 适用于滑动速度在适用于滑动速度在121226m/s26m/s范围内和持续运转范围内和持续运转的工况。离心铸造可得到致密的结晶粒组织，可取大值；砂的工况。离心铸造可得到致密的结晶粒组织，可取大值；砂型铸造的取小值。型铸造的取小值。铸铝青铜铸铝青铜 适用于滑动速度小于适用于滑动速度小于10m/s10m/s的工况。抗胶合能力的工况。抗胶合能力差，蜗杆硬度

12、应不低于差，蜗杆硬度应不低于45HRC45HRC。铸铝黄铜铸铝黄铜 点蚀强度高，但抗磨性差，宜用于低滑动速度场点蚀强度高，但抗磨性差，宜用于低滑动速度场合。合。灰铸铁和球墨铸铁灰铸铁和球墨铸铁 适用于滑动速度小于适用于滑动速度小于2m/s2m/s的工况。前者的工况。前者表面硫化处理有利于减轻磨损，后者与淬火蜗杆配对能用于表面硫化处理有利于减轻磨损，后者与淬火蜗杆配对能用于重载场合；直径较大的蜗轮常用铸铁。重载场合；直径较大的蜗轮常用铸铁。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计2 2）蜗杆材料）蜗杆材料若按热处理不同分：硬面蜗杆和调质蜗杆。若按热处理不同分：硬面蜗杆和调质蜗杆。首先应考虑选用硬面

13、蜗杆。渗碳钢淬火或碳钢表面首先应考虑选用硬面蜗杆。渗碳钢淬火或碳钢表面/ /整体整体淬火磨削；氮化钢渗氮处理抛光，用于要求持久性高淬火磨削；氮化钢渗氮处理抛光，用于要求持久性高的传动中。的传动中。只有在缺乏磨削设备时才选用调质蜗杆。受短时冲击的蜗只有在缺乏磨削设备时才选用调质蜗杆。受短时冲击的蜗杆，不宜用渗碳钢淬火，最好用调质钢。铸铁蜗轮与镀铬杆，不宜用渗碳钢淬火，最好用调质钢。铸铁蜗轮与镀铬蜗杆配对时有利于提高传动的承载能力和滑动速度。蜗杆配对时有利于提高传动的承载能力和滑动速度。若按材料分类，主要有碳钢和合金钢。若蜗轮直径若按材料分类，主要有碳钢和合金钢。若蜗轮直径很大，可采用青铜蜗杆，同

14、时蜗轮用铸铁。很大，可采用青铜蜗杆，同时蜗轮用铸铁。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计1 1 受力分析受力分析蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，作用在齿面上的法向压力蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，作用在齿面上的法向压力F Fn n仍可分解出径向力仍可分解出径向力F Fr r、圆周力、圆周力F Ft t和轴向力和轴向力F Fa a。 作用在蜗杆上的轴向力等于蜗轮上的圆周力；蜗杆上的圆周力等于作用在蜗杆上的轴向力等于蜗轮上的圆周力；蜗杆上的圆周力等于蜗轮上的轴向力；蜗杆上的径向力等于蜗轮上的径向力。这些对应力的数值蜗轮上的轴向力；蜗杆上的径向力等于蜗轮上的径向力。这些对应力的数值相

15、等，方向彼此相反。相等，方向彼此相反。1t121121212222tanatarrtTFFdTFFdFFF10.3.2 10.3.2 蜗杆传动的受力分析和计算载荷蜗杆传动的受力分析和计算载荷第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计12222coscoscoscoscoscosatnnnnFFTFd上式中，上式中， T1蜗杆工作转矩，蜗杆工作转矩，T2 蜗轮工作转矩，杆主动时，蜗轮工作转矩，杆主动时，T2T1 1，蜗轮主动时，蜗轮主动时， T2T1 /1； 1传动啮合效率；传动啮合效率； 摩擦系数，摩擦系数， n 蜗轮法向压力角；蜗轮法向压力角； t 蜗轮端面蜗轮端面压力角。计算压力角。计算Fa2

16、时，蜗杆主动取正号，时，蜗杆主动取正号，蜗轮主动取负号。蜗轮主动取负号。法向力：法向力：第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计蜗杆传动中的作用力的方向判断：蜗杆传动中的作用力的方向判断： 当蜗杆为主动件（多数情况如此），判断上述六个力的方向：当蜗杆为主动件（多数情况如此），判断上述六个力的方向：蜗杆上的圆周力的方向与蜗杆齿在啮合点的运动方向相反；蜗杆上的圆周力的方向与蜗杆齿在啮合点的运动方向相反；蜗轮上的圆周力的方向与蜗轮齿在啮合点的运动方向相同；蜗轮上的圆周力的方向与蜗轮齿在啮合点的运动方向相同；径向力的方向在蜗杆、蜗轮上都是由啮合点分别指向轴心。径向力的方向在蜗杆、蜗轮上都是由啮合点分别指

17、向轴心。当蜗杆的回转方向和螺旋方向已知时，蜗轮的回转方向可根据螺旋副的运动当蜗杆的回转方向和螺旋方向已知时，蜗轮的回转方向可根据螺旋副的运动规律来确定。规律来确定。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计计算载荷计算载荷Fnc 为为式中式中: K载荷系数载荷系数;由于蜗杆传动比齿轮传动平稳由于蜗杆传动比齿轮传动平稳,且圆周速度不高且圆周速度不高,内部动载荷的影响可以不考虑内部动载荷的影响可以不考虑, 故取故取K = KA ;KA 使用系数使用系数, 同齿轮传动同齿轮传动, 查表查表9.112. 计算载荷计算载荷222co

18、scosAncnnK TFKFd第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计 蜗杆传动的强度计算主要为齿面接触、轮齿弯曲疲劳强度计算。在蜗杆传动的强度计算主要为齿面接触、轮齿弯曲疲劳强度计算。在这两个计算中，这两个计算中，蜗轮轮齿都是薄弱环节蜗轮轮齿都是薄弱环节。 闭式传动：传动尺寸主要取决于齿面的接触疲劳强度以防止齿面的点闭式传动：传动尺寸主要取决于齿面的接触疲劳强度以防止齿面的点蚀和胶合，但须校核轮齿的弯曲疲劳强度。蚀和胶合，但须校核轮齿的弯曲疲劳强度。 开式传动，传动尺寸主要取决于轮齿的弯曲疲劳强度，毋须进行齿面开式传动，传动尺寸主要取决于轮齿的弯曲疲劳强度，毋须进行齿面疲劳强度计算。疲劳强度

19、计算。 此外，蜗杆传动还须进行蜗杆挠度和传动温度的计算，两者都是验算此外，蜗杆传动还须进行蜗杆挠度和传动温度的计算，两者都是验算性质的。性质的。在进行蜗杆强度计算之前，除应知道传动功率和载荷性质、转速及其变在进行蜗杆强度计算之前，除应知道传动功率和载荷性质、转速及其变动的情况等数据外，还要知道其他一些情况，如蜗杆主动或被动，蜗杆动的情况等数据外，还要知道其他一些情况，如蜗杆主动或被动，蜗杆上置或下置，蜗杆齿形，环境通风状况，允许传动最高温度等。上置或下置，蜗杆齿形，环境通风状况，允许传动最高温度等。蜗杆传动的计算准则蜗杆传动的计算准则第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计 蜗杆传动不产生接触疲

20、劳点蚀的强度条件为蜗杆传动不产生接触疲劳点蚀的强度条件为23AHEHKTZZa设计计算时，传动中心距可用下式计算设计计算时，传动中心距可用下式计算232EAHPZZaKT10.3.3 10.3.3 蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度计算式中，式中，T T2 2蜗轮转矩，蜗轮转矩，N Nmmmm；K KA A使用系数；使用系数；Z ZE E弹性系数，（弹性系数，（MPaMPa）1/21/2；Z Z考虑齿面曲率和接触线长度影响的接触系数；考虑齿面曲率和接触线长度影响的接触系数；Z Zn n转速系数；转速系数；Z Zh h寿命寿命系数；系数；HlimHlim接触疲劳极限，接触疲劳极限，MP

21、aMPa，；，；S SHlimHlim接触疲劳强度的最小安全系数。接触疲劳强度的最小安全系数。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计0.8751111212/0.6872.4,1.4 1.7/ddaadazau zu zma z或d d1 1和和m m均取标准值，均取标准值，z z1 1和和z z2 2均取整数。利用均取整数。利用tanm z1 / d1的关系求的关系求出蜗杆导程角出蜗杆导程角设计计算时，求得中心距设计计算时，求得中心距a a需圆整为标准值，进而用下列公式求蜗杆直需圆整为标准值，进而用下列公式求蜗杆直径、蜗杆头数和模数径、蜗杆头数和模数第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计HP

22、sNHPZZ2 2 许用应力许用应力当蜗轮材料为强度极限当蜗轮材料为强度极限B B 300 MPa 300 MPa 的锡青铜的锡青铜, , 蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮齿面接触疲劳失效。蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮齿面接触疲劳失效。因此因此, , 承载能力取决于蜗轮的接触疲劳强度。承载能力取决于蜗轮的接触疲劳强度。蜗轮材料的许用应力为蜗轮材料的许用应力为式中式中: :HP 基本许用应力基本许用应力,; ,; Z Zs s 滑动速度影响系数滑动速度影响系数, , 由图由图10.10 10.10 查得滑动查得滑动速度速度v vs s 概略值概略值, , 再由图再由图10.11 10.11 查得查得

23、Z Zs ;s ; Z ZN N接触疲劳强度的寿命系数接触疲劳强度的寿命系数, ,第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计初选初选 d d1 1/ /a a 值值中心距中心距a a在蜗杆传动中是最基本的尺寸，其大小决定了传动在蜗杆传动中是最基本的尺寸，其大小决定了传动的承载能力和传动的外廓尺寸。的承载能力和传动的外廓尺寸。 蜗杆的蜗杆的 d d1 1/ /a a 值是蜗杆传值是蜗杆传动的重要参数，其大小将影响传动的工作性能，如：齿面动的重要参数，其大小将影响传动的工作性能，如：齿面接触疲劳强度，蜗杆轴的刚度，传动的啮合效率和传动的接触疲劳强度，蜗杆轴的刚度，

24、传动的啮合效率和传动的工作温度等。工作温度等。按照图按照图10.910.9进行。选取时注意：在按照传动比任意选择了进行。选取时注意：在按照传动比任意选择了A A点以后，采用点以后，采用 d1/a ，齿面接触疲劳强度，齿面接触疲劳强度，传动中传动中心距，心距， 蜗杆刚度，但啮合效率蜗杆刚度，但啮合效率 ，润滑油温度，润滑油温度 。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计10.3.4 蜗杆传动刚度计算蜗杆受力后如产生过大的变形蜗杆受力后如产生过大的变形, 就会造成轮齿上的载荷就会造成轮齿上的载荷集中集中, 影响蜗杆与蜗轮的正确啮合影响蜗杆与蜗轮的正确啮合, 所以蜗杆还须进行刚所以蜗杆还须进行刚度校核

25、。校核蜗杆的刚度时度校核。校核蜗杆的刚度时, 通常是把蜗杆螺旋部分看通常是把蜗杆螺旋部分看作以蜗杆齿根圆直径为直径的轴段作以蜗杆齿根圆直径为直径的轴段, 主要是校核蜗杆的主要是校核蜗杆的弯曲刚度弯曲刚度, 其最大挠度其最大挠度y 可按下式作近似计算可按下式作近似计算22311 48trFFyLyEI式中：式中：Ft1蜗杆所受的圆周力蜗杆所受的圆周力, N; Fr1 蜗杆所受的径向力蜗杆所受的径向力,N;E蜗杆材料的弹性模量蜗杆材料的弹性模量,MPa;I蜗杆危险截面的惯性矩蜗杆危险截面的惯性矩, mm4 , L蜗杆两端支点的跨矩蜗杆两端支点的跨矩,mm,初步计算时可取初步计算时可取L0.9 d2

26、 , d2 为蜗轮分度圆直为蜗轮分度圆直径径; y 允许最大挠度允许最大挠度, y =d1/1 000, d1 为蜗杆分度圆直径为蜗杆分度圆直径, mm。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计10.3.5 10.3.5 精度等级的选择精度等级的选择蜗杆的制造：蜗杆可以在车床上切制，也可在特种铣床蜗杆的制造：蜗杆可以在车床上切制，也可在特种铣床上用圆盘铣刀或指形铣刀铣制。为了保证正确的啮合，上用圆盘铣刀或指形铣刀铣制。为了保证正确的啮合，蜗轮要用与蜗杆同样大小的滚刀来切制。蜗轮要用与蜗杆同样大小的滚刀来切制。蜗杆的等级选择：蜗杆的等级选择： 由于蜗杆传动啮合轮齿的刚度较齿轮传动大，所由于蜗杆传动

27、啮合轮齿的刚度较齿轮传动大，所以制造等级对它的影响比齿轮传动的更显著。以制造等级对它的影响比齿轮传动的更显著。 蜗杆传动规定了蜗杆传动规定了1212个精度等级，个精度等级，1 1 级精度最高级精度最高, , 依依次降低。与齿轮公差相仿次降低。与齿轮公差相仿, , 蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的公蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的公差也分成三个公差组。差也分成三个公差组。 对于动力传动要按照对于动力传动要按照6 69 9级精度制造。级精度制造。 对于测量、分度等要求运动精度高的传动要按照对于测量、分度等要求运动精度高的传动要按照5 5级或级或5 5级以上的精度制造。级以上的精度制造。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传

28、动设计10.4.1 10.4.1 蜗杆传动的效率蜗杆传动的效率h h1 1传动啮合效率；传动啮合效率；123 h h2 2油的搅动和飞溅损耗时的效率；油的搅动和飞溅损耗时的效率；h h3 3轴承效率。轴承效率。蜗杆总效率蜗杆总效率主要取决于传动啮合效率主要取决于传动啮合效率1 , 1 , 即考虑齿面间相对即考虑齿面间相对滑动的功率损失。滑动的功率损失。 啮合效率可近似地按螺旋幅地效率计算：啮合效率可近似地按螺旋幅地效率计算：11tantan()tan()tanvv蜗杆主动：蜗轮主动：10.4 10.4 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算1. 1.

29、传动效率传动效率第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计 这部分的功耗和蜗轮或蜗杆的浸油深度和速度、油的粘度以及这部分的功耗和蜗轮或蜗杆的浸油深度和速度、油的粘度以及箱体的内部结构有关。一般地，这部分功耗不大，箱体的内部结构有关。一般地，这部分功耗不大，h h2 2可取可取0.990.99。油的搅动和飞溅损耗时的效率油的搅动和飞溅损耗时的效率 导程角式影响蜗杆传动啮合效率最主要的参数之一。由式可以解导程角式影响蜗杆传动啮合效率最主要的参数之一。由式可以解出当导程角为（出当导程角为（4545v v /2 /2）度时，啮合效率最大。再有，当导程角超）度时，啮合效率最大。再有，当导程角超过过2828度

30、时，效率随导程角的变化很慢，考虑制造上的问题，实际中导程度时，效率随导程角的变化很慢，考虑制造上的问题，实际中导程角一般小于角一般小于2727度。度。 蜗杆传动中，多数用滚动轴承，故蜗杆传动中，多数用滚动轴承，故h h3 3可取可取0.990.99；若采用滑动轴承；若采用滑动轴承h h3 3可取可取0.980.980.990.99。轴承效率轴承效率 由以上分析可见，蜗杆传动的效率主要时是传动的啮合效率，影由以上分析可见，蜗杆传动的效率主要时是传动的啮合效率，影响啮合效率的因素中，导程角起着主导作用。响啮合效率的因素中，导程角起着主导作用。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计总效率初估值总效率

31、初估值第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计1. 1. 润滑油种类的选择润滑油种类的选择10.4.2 10.4.2 蜗杆传动的润滑蜗杆传动的润滑工作特点是滑动速度大工作特点是滑动速度大, , 油膜形成困难油膜形成困难, , 发热大发热大, , 效率低。效率低。特别当润滑不良时特别当润滑不良时, , 会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险。因此润滑对蜗杆传动来说危险。因此润滑对蜗杆传动来说, , 具有特别重要的意义。具有特别重要的意义。一般采用粘度大的润滑油一般采用粘度大的润滑油, , 提高其抗胶合能力。提高其抗胶合能力。蜗杆传动润滑油分为蜗杆传动润滑油分为: :

32、L-CKE L-CKE复合型蜗轮蜗杆油和复合型蜗轮蜗杆油和LCKE PLCKE P极压型蜗轮蜗杆极压型蜗轮蜗杆油两个品种油两个品种, , 主要用于铜主要用于铜- - 钢配对的蜗杆传动。钢配对的蜗杆传动。 L-CKE L-CKE 适用于载荷较轻适用于载荷较轻, , 传动平稳且无冲击的场合传动平稳且无冲击的场合; ; LCKE P LCKE P 用于重载及有振动和冲击的场合用于重载及有振动和冲击的场合第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计2. 润滑油粘度的选择润滑油粘度的选择对于蜗杆传动对于蜗杆传动, 润滑油粘度选择需考虑的因素有滑动速度、润滑油粘度选择需考虑的因素有滑动速度、转速及载荷性质等转速

33、及载荷性质等, 采用力采用力- 速度因子法可以较全面地考虑速度因子法可以较全面地考虑上述因素。按此方法上述因素。按此方法, 首先计算力首先计算力- 速度因子速度因子, 即即式中式中:的单位为的单位为Nmin/m2 ; a 为中心距为中心距, m; T2 为蜗轮转矩为蜗轮转矩,Nm; n1 为蜗杆转速为蜗杆转速, r/min231Ta n第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计3. 润滑方式的选择润滑方式的选择 闭式蜗杆传动的润滑方式分为循环喷油润滑和油闭式蜗杆传动的润滑方式分为循环喷油润滑和油浴润滑浴润滑, 一般当一般当vs 10 m/s 时时, 采用喷油润滑。采用喷油润滑。 采用喷油润滑时采用

34、喷油润滑时, 喷油嘴要对准蜗杆啮入端喷油嘴要对准蜗杆啮入端; 蜗杆蜗杆正反转时正反转时, 两边都要装有喷油嘴两边都要装有喷油嘴, 而且要控制一定的而且要控制一定的油压。油压。 采用油浴润滑时采用油浴润滑时, 对于蜗杆下置式或蜗杆侧置式对于蜗杆下置式或蜗杆侧置式的传动的传动, 浸油深度至少应为蜗杆的一个齿高浸油深度至少应为蜗杆的一个齿高; 当为蜗当为蜗杆上置式时杆上置式时, 浸油深度约为蜗轮外径的浸油深度约为蜗轮外径的1/3。 对于开式传动对于开式传动, 则采用粘度高的齿轮油或润滑脂则采用粘度高的齿轮油或润滑脂, 一般采用涂刷。一般采用涂刷。第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计第第10章章 蜗

35、杆传动设计蜗杆传动设计10.4.3 蜗杆传动的热平衡计算蜗杆传动的热平衡计算式中式中: P 为蜗杆传递的功率为蜗杆传递的功率, kW; 的单位为的单位为W, 1W = 1 J/s。因摩擦损耗的功率因摩擦损耗的功率Pf = P(1 - ) , 则产生的热流量为则产生的热流量为 在闭式蜗杆传动中在闭式蜗杆传动中, 由于效率低由于效率低, 工作时发热量大工作时发热量大, 如果如果产生的热量不能及时散逸产生的热量不能及时散逸, 将因油温不断升高将因油温不断升高, 而使润滑油而使润滑油粘度降低粘度降低, 从而增大齿面间的损失从而增大齿面间的损失, 甚至发生胶合。所以甚至发生胶合。所以, 必必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件进行热平衡计算进行热平衡计算, 以保证油温稳定地处于规定的范围内。以保证油温稳定地处于规定的范围内。11000 (1)P 第第10章章 蜗杆传动设计蜗杆传动设计以自然冷却方式以自然冷却方式, 从箱体外壁散发到周围空气中去的从箱体外壁散发到周围空气中去的热流量热流量2 为为:式中式中:d 为箱体的表面散热系数为箱体的表面散热系数; S 为内表面能被润滑油所飞溅到为内表面能被润滑油所飞溅到, 而外表面又可而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积为周围空气所冷却的箱