机械设计基础课件34蜗杆传动

3-4蜗杆传动蜗杆传动主要由蜗杆和蜗轮组成。它用于传递空间两垂直交错轴之间的运动和动力1蜗杆传动圆弧面蜗杆传动锥面蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动阿基米德蜗杆（ZA型）渐开线蜗杆（ZI型）法面直廓蜗杆（ZN型）圆弧齿圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动一、蜗杆传动类型21.普通圆柱蜗杆传动

阿基米德蜗杆传动阿基米德蜗杆在垂直于其轴线的剖面内，蜗杆齿形为阿基米德螺旋线；在通过其轴线的剖面内，蜗杆齿形为直线；在其法向剖面内，齿形为凸廓曲线。3法向直廓蜗杆渐开线蜗杆

42.圆弧齿圆柱蜗杆传动在主平面内蜗杆为凹圆弧齿形，蜗轮为凸圆弧齿形。通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为主平面(又称中间平面)。由于是圆弧接触，齿面接触应力较小，同时齿面间容易形成油膜，所以与同尺寸的阿基米德蜗杆传动相比，其承载能力约为阿基米德蜗杆传动的1.5～2.5倍，传动效率提高10～15%，在相同条件下使用寿命可增加一至两倍，适宜高速、重载传动，应用较广。圆弧齿蜗杆的制造工艺较复杂53、圆弧面蜗杆传动圆弧面蜗杆传动，蜗杆的螺旋在圆弧回转体上，在主平面内，蜗杆和蜗轮的轮齿都为直线齿廓。这类传动由于同时相啮合的齿对增多，而且啮合情况好，所以承载能力高，但制造复杂。6二、蜗杆传动的特点71.传动比大在一般传动中，i＝8～80，在分度机构中，传动比可达i＝600～1000；2.传动平稳由于蜗杆的齿是连续的螺旋形齿，所以传动平稳，噪音也小；3.具有自锁性即只能蜗杆带动蜗轮，不能蜗轮带动蜗杆。但要注意，当蜗杆螺旋升角大时其自锁性不好；4.传动效率低蜗杆传动中，蜗轮齿沿蜗杆齿的螺旋线方向滑动速度大，摩擦剧烈，效率低，通常η=0.7～0.9之间，在具有自锁性能的蜗杆传动中，η＜0.5，所以不宜传递较大功率，一般在30OKW以下；5.成本较高为减少蜗杆传动时的摩擦，蜗轮常用较贵的青铜制造，有时还须采用散热措施，故成本较高。

8蜗杆与普通螺纹一样，有单头和多头之分。9三、蜗杆传动的传动比蜗杆与普通螺纹一样，有单头和多头之分。单头蜗杆每转一圈，蜗轮转过一个齿；双头或三头蜗杆转一圈时，蜗轮分别转过两个或三个齿。设蜗杆头数为Z1，蜗轮齿数Z2，当蜗杆转动一圈时，蜗轮转过圈。当蜗杆转速为n1时，蜗轮的转速应为所以蜗杆的传动比为通常取Z1＝1～4。取的愈小，可以得到很大的传动比，而且结构紧凑；但愈小，蜗杆的螺旋升角也小，蜗杆传动的效率就愈低，所以要根据具体条件适当选择蜗杆头数Z1

Z1Z2Z1Z2n2=n1Z2Z1n1n2=i12=10四、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算

蜗杆与蜗轮啮合时,蜗杆的轴向齿距Pa应与蜗轮分度圆齿距Pt相等,因而，蜗杆的轴向模数应与蜗轮的端面模数相等ma＝mt

m=Paπ蜗杆的轴向压力角α等于蜗轮的端面压力角αt均为标准压力角，即：α＝αt＝20°

蜗杆模数就是蜗杆轴向模数1、模数和压力角

112.蜗杆头数和蜗轮齿数根据传动比的大小，由表选取蜗杆头数Z1，再由Z2＝iZ1求得蜗轮齿数Z2。为了避免蜗轮齿发生根切，不应小于26～28，但也不宜大于60～80，否则结构尺寸会过大传动比i的范围7～89～1314～2728～4040以上蜗杆头数Z143～42～31～21根据传动比推荐采用的蜗杆头数123.蜗杆特性系数和螺旋升角蜗杆分度圆直径d1与模数m之比，称为蜗杆特性系数q，q=d1m当模数一定时，蜗杆的分度圆直径将随q值变化。因蜗轮的轮齿通常是用滚刀切制的，滚刀的尺寸必须与蜗杆的尺寸基本相同(为保持蜗杆传动的径向间隙，滚刀外径稍大于蜗杆的顶圆直径)蜗杆加工蜗轮加工13为了减少滚刀的数目，对每一标准模数都规定了几个q值，即对每个标准模数规定了几个蜗杆直径和相应的滚刀。这样，既能满足生产上的需要，又符合经济原则。m（mm）1.51.752[2.25]2.52.7533.5q1416141216121410121012101210m（mm）3.623.794.234.585.045.155.455.345.735.956.36.466.877.56m（mm）3.54[4.5]5[5.5]67q12910121091012910910129m（mm）8.038.358.629.159.7210.410.811.511.511.912.512.913.814.5m（mm）78[9]10[11]q1012891012810128910128m（mm）15.116.11616.617.218.41819.520.62020.821.522.922m（mm）1.51.752[2.25]2.52.7533.5q1416141216121410121012101210m（mm）3.623.794.234.585.045.155.455.345.735.956.36.466.877.56m（mm）3.54[4.5]5[5.5]67q12910121091012910910129m（mm）8.038.358.629.159.7210.410.811.511.511.912.512.913.814.5m（mm）78[9]10[11]q1012891012810128910128m（mm）15.116.11616.617.218.41819.520.62020.821.522.92214设λ为蜗杆分度圆上的螺旋升角，Pa1为轴向齿距，

tgλ＝Z1Pa1

πd1Z1m

d1Z1

q==λ可求出来也可查表蜗杆分度圆上的螺旋升角λ16141212343°34’35’’7°07’30’’10°27’15’’14°02’10’’4°05’08’’8°07’48’’12°05’40’’15°55’43’’4°45’49’’9°27’44’’14°02’10’’18°26’06’’Z1

q154.蜗杆传动的几何计算(公式见表3－15)

五、蜗杆传动的正确啮合条件和旋向判定

为了保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数ma1和轴向压力角αa1，应分别等于蜗轮的端面模数mt2和端面压力角αt2。同时蜗杆分度圆上的螺旋升角λ应等于蜗轮分度圆上的螺旋角βma1=mt2=mαa1=αt2=αλ=β16蜗杆和蜗轮的转动方向，可根据蜗杆传动具有螺旋传动的特点来判定从蜗杆或蜗轮的轴向看去，若螺旋线是从左下斜向右上方，则为右旋

再根据蜗杆的转向来确定蜗轮的转向。螺旋线为右旋时，用右手定则来判定：右手四指指向的转向，则与拇指所指的相反方向为蜗轮的转向，如图中的所示

1718右旋蜗杆19螺旋线为左旋时，则用左手按同样的方法判定蜗杆的转向20左旋蜗杆21六、蜗杆传动的失效形式及维护蜗杆传动轮齿的失效形式有轮齿折断、疲劳点蚀、胶合和磨损等由于蜗杆传动在齿面间有较大的相对滑动速度，因而摩擦与发热远比齿轮传动严重，更易发生齿面磨损和胶合通常蜗轮轮齿的材料较软，强度较弱，损坏多出现在蜗轮上闭式传动中，蜗轮的失效形式主要是齿面点蚀和胶合；在开式传动中，其失效形式主要是磨损。只有当过载时，才发生轮齿折断的现象1.失效形式222.蜗杆传动的维护

蜗杆传动的维护与齿轮传动的维护相同，但由于蜗杆传动本身的特点以及常用作自锁，所以还应注意以下两点:(1)对于