第07章 齿轮传动-3-

7.15蜗杆传动蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。通常两轴交错角为90°。通常蜗杆为主动件。蜗杆传动主要用于传动比较大，结构要求紧凑的场合；或用于需要传动具有自锁性能的场合。7.15蜗杆传动Lγd1蜗杆小齿轮直径d1小，长度L大，螺旋线环绕一周以上，如同螺旋，称为蜗杆。螺旋线的根数即蜗杆的齿数，又称头数。一般Z1=1-4。7.15蜗杆传动2d2tt蜗轮直径d2大，齿数多，螺旋角2。7.15蜗杆传动L12γ两轴线垂直交错。7.15蜗杆传动7.15.1蜗杆传动的类型和特点一、蜗杆传动的类型

1、按蜗杆形式分类圆柱蜗杆传动锥蜗杆环面蜗杆7.15蜗杆传动7.15.1蜗杆传动的类型和特点2按刀具加工位置分阿基米德蜗杆

渐开线蜗杆法向直廓蜗杆7.15蜗杆传动7.15.1蜗杆传动的类型和特点二、蜗杆传动的特点1、传动比大2、连续啮合，传动平稳3、具有自锁性4、效率较低5、磨损大7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1、模数m和压力角α

中间平面(主平面)：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。由于蜗轮是用与蜗杆形状相仿的滚刀，按范成原理切制轮齿，所以在中间平面内，普通圆柱蜗杆传动相当于齿轮与齿条的啮合传动。所以设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准，并沿用圆柱齿轮传动的计算关系。7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1、模数m和压力角α

7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1、模数m和压力角α

蜗轮轴线蜗杆轴线aa过蜗杆轴线作垂直于蜗轮轴线的平面a-a—蜗杆蜗轮传动的中间平面。7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1、模数m和压力角α

a—a中间平面中，蜗杆的齿形为直线（齿条），蜗轮的齿形为渐开线。其传动相当于齿轮齿条传动。渐开线直线齿γ17.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1、模数m和压力角α

正确啮合条件由于中间平面即蜗杆的轴面、蜗轮的端面，故其正确啮合条件为：

ma1=mt2=m，a1=t2。模数m的标准值见表7-12。压力角的标准值为20°7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸2.传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2传动比i

蜗杆传动通常以蜗杆为主动件蜗杆头数z1可根据传动比和传动效率要求来选定。z1=1，传动比大，但效率较低。如要求提高效率，应增加蜗杆头数。蜗杆头数越多，加工越困难。因此蜗杆头数常取1，2，4。7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸2.传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗轮齿数z2Z2=iZ1，一般取Z2=28-80。为避免根切，与单头蜗杆啮合的蜗轮，Z2应大于17；与双头蜗杆啮合的蜗轮，Z2应大于27。对于动力传动，Z2一般不大于80。蜗轮越大，蜗杆刚度越小，容易产生弯曲而影响正常啮合。7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸3.蜗杆直径系数q和导程角γ切制蜗轮的滚刀，其分度圆直径、模数和导程角等参数必须与相应的蜗杆相同。为了限制蜗轮滚刀的数目并便于滚刀的标准化，因此对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1。比值q=d1/m称为蜗杆直径系数或蜗杆特性系数。7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸3.蜗杆直径系数q和导程角γ蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线是螺旋线。设γ为蜗杆分度圆柱上的螺旋线导程角，pa1为轴向齿距。通常γ=4～28°。γ大，效率高；γ小，效率低，但可自锁。7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸4.齿面间滑动速度s滑动速度的大小，对齿面的润滑情况、齿面失效形式、发热及传动效率等均有很大的影响。7.15蜗杆传动7.15.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸5.中心距a当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动，其中心距计算式为a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)7.15蜗杆传动7.15.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构一、失效形式由于蜗杆材料为钢材，强度较高，故失效总是出现在蜗轮轮齿上。蜗杆传动效率低，相对滑动速度大，发热量大，因此，在闭式蜗杆传动中，主要失效形式是蜗轮齿面产生点蚀与胶合；在开式传动和润滑密封条件不好的闭式传动中，主要失效形式是蜗轮轮齿磨损。7.15蜗杆传动7.15.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构二、选材对材料的要求:1)要有足够的强度；2)有良好的减摩耐磨性能和抗胶合能力。常采用青铜作蜗轮的齿圈，与淬硬磨削的钢制蜗杆相配。7.15蜗杆传动7.15.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构二、选材根据相对滑动速度vs选材：高速重载：蜗杆用合金钢，淬火，磨削；蜗轮用锡青铜。低速重载：蜗杆用45，调质；蜗轮用铝青铜。低速轻载：

蜗杆用碳钢，不热处理；甚至可用铸铁；蜗轮用铸铁。7.15蜗杆传动7.15.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构三、结构蜗杆绝大多数和轴制成一体，称为蜗杆轴。7.15蜗杆传动7.15.3蜗杆传动的失效形式、材料和结构三、结构7.15蜗杆传动7.15.4蜗杆传动的受力分析7.15蜗杆传动7.15.5蜗杆传动的强度计算接触强度校核公式：设计公式：

7.15蜗杆传动7.15.6蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算一、蜗杆传动的效率η=η1η2η3式中：η1——啮合效率；η2——搅油效率，0.96-0.99；η3——轴承效率，0.99-0.995(滚)，0.97-0.99(滑)。式中：γ

——蜗杆分度圆柱上的导程角；ρv——蜗杆与蜗轮之间的当量摩擦角。7.15蜗杆传动7.15.6蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算二、蜗杆传动的润滑开式蜗杆传动采用定期涂润滑脂。闭式蜗杆传动根据滑动速度的大小确定采用油浴润滑或喷油润滑。由于蜗杆传动效率低，发热量大，所以润滑的目的除减摩外，还有冷却作用，以保证正常的油温和粘度。为了尽量避免胶合失效，常用带有各种添加剂的高粘度润滑油。一般蜗杆传动可参照表7-19选择润滑油的粘度和润滑方式。用油浴润滑，常采用下置蜗杆，由蜗杆带油润滑，应使油面浸没蜗杆的一个齿高左右。当蜗杆线速度v1＞4m/s时，为减少搅油损失，常采用上置蜗杆，由蜗轮带油润滑，油面高度根据蜗轮线速度而定，但至少应浸没蜗轮的两个齿高。7.15蜗杆传动7.15.6蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算如果散热不良，则温度过高可能破坏润滑从而使蜗轮齿面产生胶合和磨损，因此对于连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算。蜗杆传动中摩擦损耗功率Pf=P（1-）kW，产生的热量为：Q1=1000P（1-）7.15蜗杆传动7.15.6蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算式中：αd—箱体散热系数，根据箱体周围通风条件，一般取αd

＝8.15-17.45W/（ｍ２K）。S

—散热面积，ｍ２。箱内油能溅到，而外表面又能被空气冷却的表面积；对于箱体上的散热片，其散热面积按50％计算。t0—达到平衡时，箱体内的油温。ta

—周围空气温度，常温情况下取20℃。以自然冷却方式，从箱体外壁散逸到周围空气中的热量为：Q2=αdS（t0-ta）7.15蜗杆传动7.15.6蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算若ｔ