第章涡轮传动

第十一章蜗杆传动基本要求：①掌握蜗杆传动的特点和应用，理解蜗杆传动常见的分类方法；②掌握蜗杆传动常见失效形式，了解材料选择和结构类型；③掌握蜗杆传动的基本参数及变位原理；④掌握蜗杆传动受力分析（大小、方向）及蜗轮转向的判断；⑤掌握蜗杆传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算；⑥掌握蜗杆传动热平衡计算方法，了解提高散热的若干措施；⑦了解提高圆柱蜗杆传动承载能力的措施。重点：蜗杆传动常见失效形式、蜗杆传动受力分析（大小、方向）、蜗轮转向的判断、蜗杆传动热平衡计算、提高散热的若干措施。难点：蜗杆传动受力分析（大小、方向）、蜗轮转向的判断。

蜗杆传动是传递空间交错轴之间的运动和动力的一种传动机构，两轴线交错的夹角可以是任意值，常用的为90。特点：优点：

1.传动比大，结构紧凑；

2.工作平稳，无噪声；

3.一定条件下反行程可自锁。应用：中小功率的动力传动或操纵机构中。一般：分度机构中传动比可达300。缺点：效率较低，相对滑动速度大，摩擦与磨损严重，一般需用贵重的减摩材料（如青铜等），成本高。概述§11－1杆传动的类型按蜗杆母体形状分为普通圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动

结构简单、加工方便、应用广泛、但承载能力小重合度大、承载能力高、但加工制造成本高，安装精度要求高。啮合齿数多、重合度大、承载能力高、传动平稳,传动比范围大10-360圆柱蜗杆最为常用，本章介绍圆柱蜗杆一.蜗杆传动的类型1.阿基米德蜗杆（ZA）1.按螺旋线的方向和线数：蜗杆有左右旋、单线和多线之分。普通圆柱蜗杆：2.圆柱蜗杆按刀具加工位置又分为：阿基米德蜗杆（ZA）、法向直廓蜗杆（ZN）、渐开线蜗杆（ZI）、锥面包络圆柱蜗杆（ZK），四种。用直母线刀刃加工γ导程角<=3单刀加工切削刃的顶面必须通过蜗杆轴线2.法向直廓蜗杆（ZN）

端面齿廓为延伸渐开线车刀沿齿廓的法面进刀加工，所以法面内齿廓为直线齿廓。3.渐开线蜗杆（ZI）端面齿廓为渐开线，它相当于一个少齿数（齿数等于蜗杆头数）、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。两把刀具的顶面与基圆柱相切，刀具齿形角为蜗杆基圆柱的螺旋角。4.锥面包络圆柱蜗杆（ZK）γ非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削，无直线齿廓。2.圆弧齿圆柱蜗杆（ZC蜗杆）蜗杆的螺旋面用刃边为凸圆弧形的刀具切成，蜗轮用范成法制造。特点：效率高（≥0.9），承载能力大（比普通圆柱蜗杆传动增加50~150%）,体积小,质量轻,结构紧凑。蜗杆凹圆弧槽与蜗轮凸圆弧齿厚相互啮合，接触应力小。（二劣）、逝环面诞蜗杆传动跳特征命：蜗悼杆体钞在轴唯向的弃外形这是以圣凹圆餐弧为穗母线射所形陵成的城旋转脖曲面宇。主要交特点禁：效威率提垫高：=0姥.8尼5~圈0.胁9，承载叹能力划大:是阿圾基米殖德蜗艇杆2~念4倍。同时搁啮合形齿数冈多，驾容易刘形成朋润滑积油膜愤。蜗轮很的节抬圆位葛于蜗垦杆的恶节圆谅弧面概上。（三攀）、樱锥蜗撒杆锥蜗泊杆——锥蜗汉轮特点辆：↑i范围丹↑10捧~3不60承载相能力效大，唯效率生较高节约拦有色贪金属粉，制闲造安卫装方桑便传动雕不对委称，绿正、离反转英承载跑能力若和效棚率不界同，蜗轮板外观乳与曲美齿锥瞒齿轮联相似您。§1择1－2蜗杆品传动奇的参库数和兄几何纤尺寸圆柱宁蜗杆桂在给蚕定平紫面上傲的基脾本齿像廓与幼渐开丘线齿界轮的堪基本劳齿廓既大致睬相同述。注场：四术种圆菠柱蜗续杆传麻动尺恒寸和晋强度帖相差尺甚微擦，以延下仅过讨论紫阿基霜米德渐蜗杆解传动景，但衰设计跌理论多和结鬼论对脊四种禁蜗杆瞒都适糟用。中间浙平面：通过瓣蜗杆南轴线倡和垂郊直蜗爸轮轴途线的谣平面控。

齿槽宽和齿厚相等的圆柱称为蜗杆的分度圆柱（中圆柱）由制舰造方学法可唱知，忙阿基躺米德询蜗杆施和对敏应蜗悬轮的揉啮合滨，在枪中间滋平面蜓上，霉相当幅于渐开污线斜杀齿条鲁和齿好轮的啮罢合。劳设计昏蜗杆殿传动谎时，住均取守中间猪平面元上的拖参数金为基纠准。1.模数m和压概力角α在中励间平祖面上颗，蜗杆快的轴支面压肿力角蔬、模郊数应豆与蜗觉轮的华端面愈压力致角、盲模数炮对应桨相等，且爹均为绞标准彼值。呀而蜗担杆与湾蜗轮届的啮很合本平质上物相当杰于螺摘旋齿液轮传慌动，也因此沉蜗杆校和蜗伯轮的拼螺旋搬线旋向制应相层同且两魂螺旋东角互烈为余穿角，两即:正确芬啮合畜条件2.蜗杆已的分嘴度圆怨直径d1和直橡径系锻数qd1、q、m标准胜化其常闭用值练见P2丢45表11旷-2（标透准值鲁）加工址蜗轮县要用繁与蜗窑杆同槐样参遥数和睛直径此的蜗模轮滚美刀要减昌少滚达刀数蒙目、惕便于朽刀具涉标准扎化定为标准值，并与

有一定的搭配关系直径升系数一.圆柱续蜗杆迫传动主要释参数扔及其原选择蜡：

但考虑到太大时，效率增量小而制造较困难，因此，动力传动中角的一般范围为：=15～300。3.蜗杆羡导程梳角papapzpz故与大小相等、旋向相同d1（或q），,,但蜗杆的刚度和强度越小。蜗杆好分度杏圆上闲的导忠程角般满足浙：14.蜗杆振头数z1、蜗品轮齿做数z2和传层动比i：加工殊困难蜗杆头数：:实现须大传淹动比握或宋要求海自锁2、4要求乞效率蜗轮樱齿数樱太少抢会根眠切、击传动礼平稳狸性差踏；蜗本轮齿块数太萌多，甲若m不变谁时，d2增大耍，导束致蜗蛇杆长淡度增品大，播刚度期减小尼而影宫响啮掀合精忌度；水若d2不变窄，m减少脊、齿饱根弯升曲强橡度就杂会降村低。

因此，取。一般动力蜗杆传动的传动比为：215.齿面隙间的搬相对腐滑动筹速度益：6.中心仔距：v2v1vs传动史比与原蜗杆厕头数湖、蜗谊轮齿有数的飞推荐荣值见重下表裹（P2萝44表11糟-1）齿数伴比：二.蜗杆撒传动辽变位雹的特茎点蜗杆糟传动谦的变色位一午般是袜为了往凑中异心距欠或凑逃传动甲比而鹊不是男考虑铲强度抹。变夏位时欧，蜗唱杆相抓当于焰齿条稍刀具犯，为考了保剪持刀新具尺芬寸不泉变，洒蜗杆窝尺寸心是不派能变摇的，亡因此扒，只立能对踢蜗轮返变位梅。方诊法是固切削群时刀融具移摊位。话变位观与否世的几啄种情好况有远如下韵关系裁：中心仙距变杀化传动割比不狂变中心犁距不星变化传动茂比变洋化零变显位凑中眉心距的直变上位凑传积动比的变抽位几何秤计算俩公式帜见P2忽48炊-2识50表11径-3、11魂-4变位罩后：变位蛛后：三.圆柱雕蜗杆葱传动旷的几交何计博算公在式变位波后蜗馋轮的垒分度瓜圆永哥远与块节圆检重合朗，只谎是齿艇顶圆睁、齿萄根圆柳、齿去厚发吊生了北变化绍。蜗共杆的亦节线霉变了谋。一.蜗杆债传动腾的失标效形总式、托设计撇准则芒及常啄用材窜料§1呈1－3普通堡圆柱持蜗杆夸传动拥承载觉能力岸计算失效况形式象：和齿孤轮传犁动一胡样，币蜗杆肿传动心也存背在疲劳签点蚀臣、齿抵面胶虹合、冬齿面辉磨损沃和断俩齿。对于诸闭式卷传动膊：容易绘产生刺胶合告失效；对于阿开式觉传动拾：极易芳磨损蔬。因相氏对滑洽动速慨度VS大，冰更易育胶合辰和磨屑损，味失效惧经常汤发生告在蜗轮的轮彩齿上滨。材料行：蜗杆遥蜗轮阳材料筋组合,应具玩有良扫好的“减摩完、耐枝磨、疑抗胶扶合”能力司外，旷还应血有足狱够的强度。蜗杆20Cr渗碳淬火40Cr、45淬火45调质蜗轮ZCuSn10Pb1ZCuAl10Fe3HT150VS3重要传动VS4m/sVS2m/s

耐磨性好、抗胶合价格便宜经济、低速硬表贱面蜗油杆能董充分盛发挥逝材料磁的潜董能，霞应提缠倡，谢但必傍须要羽有专著用磨床削设坦备。殃另外摸，需标磨削贯的蜗局杆不型能用拦阿氏跟蜗杆帆，因雹阿氏住蜗杆辫是不问能磨偷削的艘。设计雅准则孟：开式传动：保证闭式传动：保证，验算。另外苗，闭婆式传脏动散汁热较熟困难翠，还呼应做热平股衡计算嚷。条件桃性计滨算

蜗杆传动效率较低，计算作用力时要考虑效率，因此，圆周力应分别计算。设传动效率为，有：大谦小二.蜗杆盖传动鱼受力辫分析方诱向圆周夜力主动坊轮：与啮浸合点迁线速颗度方向役相反从动煌轮：与啮司合点洗线速告度方向诸相同径向午力：啮合牺点指闸向轴易线轴向泻力：轴向狠指向枯工作位齿廓侧轴向辫力亦可味视主亮动轮婚的螺掀旋线爱旋向腿采用烫左手妄或右誉手定竖则：左旋蜗杆用左手法则右旋蜗杆用右手法则弯曲四指为转动方向、大拇指指向为方向注意我：一对朋啮合肃的蜗占杆蜗艇轮的授旋向姑相同例：迈力的亏方向晚判断Fa码1Ft犹2Fr统2Fr敲1Ft茄1Fa餐2三蜗轮接触孙疲劳休强度弹性系数，铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆组合时接触专线长肤度，mm综合春曲率点半径载荷亲系数啮合搜面上邀的法帐向载猴荷，N利用咸赫兹顷公式由、考厉虑蜗棕杆传挡动特雅点蜗杆彼传动色的失口效多很集中菊在蜗诞轮上快，因迹此强度再计算音主要雪针对饼蜗轮。对怕闭式脱蜗杆运传动穿，主丽要失阅效形笛式是诉齿面徒疲劳勇点蚀曾或胶两合，边由于尸胶合闭计算贷方法眼不成终熟，替只能队借助环接触吹疲劳海强度妖计算糟来间遵接保教证，蔑因此绑，对烘闭式阻蜗杆当传动只进辩行接盛触疲槐劳强柱度计歉算。四.圆柱崖蜗杆产传动菌的强伐度计置算校核站式：接触节系数剩，查P2急53图11愚-1烘8蜗轮双齿面史的许地用接形触应油力，拒查P2边53表11少-6（蜗评轮材肺料的枝强度扯极限射大于30旷0M振Pa时）姿、11岔-7（蜗食轮材碰料的杜强度归极限灯小于30马0M拘Pa时）载荷平稳时：载荷变化较大或有冲击、振动时：使用废系数蚂，P2晚53表11虽-5蜗轮扩齿形念、载骂荷分军布复思杂，烫只能摩按斜厨齿轮典的方法计今算得隆出近康似解泊。由于直齿形踢的原抵因，刻通常牺蜗轮贷轮齿购的弯越曲强遥度比接触呀强度他大得葬多，芹所以东只是宴在受塔强烈银冲击喂、z2较多（z29另0）或开哨式传征动中丢计算弹弯曲母强度桐才有贪意义颜。蜗轮齿根微弯曲细疲劳兄强度设计虹式佩：设计堪出a后，俘根据和传动齿比按表11败-2标准腿化，并植确定豆相应叉的蜗在杆、卡蜗轮籍参数岁。说明设计犬式：校核喜式：YFa—蜗轮缝齿形僻系数才，按拆当量倚齿数zv=z2/c卖os3γ及蜗减轮的球变位估系数x2查P2均55图11滨-1铁9螺旋角影响系数，蜗轮许用弯曲应力查P255表11-8然后悲从表11迫-2中查霞出相属应的窝参数五.蜗杆秃的刚桥度计像算(看成验简支饭梁)I：为柜蜗杆押危险掌截面挂的轴提惯性该矩五.蜗杆煮传动绣精度冶等级乔的选匪用和齿疯轮一贤样，殿国家举标准班将精轧度等展级分侧为12级。1级精家度最符高，12级精甚度最屯低，啄常用胖的是6～9级。6级精度用于中等精度机床的分度机构，7、8级精度用于一般机械中的中速动力传动，9级精度用于要求不高的低速传动，结论§1蛾1－5效率惠、润演滑及舌热平价衡计邮算一.蜗杆元传动豆的效垒率蜗杆途传动隶的总路效率劳为：蜗杆们传动锤的功脾率损辽失啮合蹄损失轴承距中的傅摩擦托损耗搅油蠢损失①在一飘定范备围内粒，蜗瓜杆传卡动效魂率随剂着γ增大贩而增寇大②当γ小于跳当量学摩擦烘角时狂，蜗怎轮主局动时本会出晚现自盯锁，在这锐种情兄况下批，蜗漠杆主拨动时呜的效践率低挥于50钳%。的估值12340.70.80.850.9二.蜗杆参传动佛的润扎滑润滑笨良好芽与否水对蜗逝杆传麦动影同响很掉大。

相对速度高，采用压力喷油润滑。润滑咳油的恼粘度饿的选信择主经要由府载荷胜类型避考虑龟。润滑乞油：供油沫方式岁：与速坚度有叮关

相对滑动速度时，采用油池润滑。蜗杆线速度时，蜗杆上置由蜗轮带油润滑。润滑毕油量分：蜗杆袖下置逃时，胜浸油忧深度先为蜗渴杆的池一个疯齿高也。蜗杆裕上置品时，且浸油盈深度闪约为申蜗轮们外径占的1/榴3。vs小时咐，蜗求杆下第置有利呜于润闯滑

蜗杆欣下置蜗杆欣上置避免衬过大落的搅毁油损最失目的控制经油温半，防尘止胶件合三.蜗杆插传动推的热旅平衡阔计算原理单位更时间倚内因科摩擦类产生携的热痕量应夕小于闻或等捆于相笼同时金间内凶散发遍出去炭的热秤量。功率矮损耗蚁为：则产讲生的僵热量氧为：散发雁到周沉围空搬气中斤的热翁量为贿：—散热系数，据周围的通风条件，一般取：P1—蜗杆辨传递疲的功晒率Kw。—油的工作温度，一般限制在60~70°C，最高不超过90°C。S—散热苍面积挠，m2，指叼箱体暑外壁牲与空嘉气接尾触而蝴壁被拴油飞届溅到的箱潜壳的线面积捏。对靠于箱剑体上监的散化热片劳，其撞面积药只按50旧%计算。热平艰衡条毛件或散热李条件皇不足犬时采联取的周措施男：增加协散热硬面积S增大拐散热蕉系数dc)加散该热片加装枪风扇设计洁步骤选择堡材料强度抛计算热平喝衡计泉算校核绕滑动颜速度结构插设计§1欢1－6圆柱礼蜗杆谊和蜗盼轮的袋结构透设计蜗杆应通常甚与轴菊做成普一体尼（这也索是蜗梨杆常然用中礼碳钢械的原讽因）。蜗杆叮的结央构时可将轴与蜗杆分开制造z1=1或2时：b1≥(姨11堤+0远.0本6z2)mz1=纹4时:b1≥厦(1摇2.蜜5+抛0.制09z2)m刚度哥差刚度捡好b1蜗轮橡的结软构为节鉴约贵际重金患属，旁蜗轮念经常停采用向组合崇结构厨，即耗用碳护钢或遮铸铁围做轮伐芯，窗用青影铜做填齿圈园。视庙生产果批量纪和尺御寸的稠大小减，可捕分别蹈采用请铸造距、过唐盈配悬合或队螺栓仙联接代等。盾设计找时，搏对后茎两种杯联接捕，要爹注意畜避免过定销位。ⅢⅠⅡ例捕题赵分蛇析在图峰示传绘动系香统中升，件1、5为蜗睡杆，拜件2、6为蜗绝轮，鸽件3、4为斜拖齿轮赶，件7、8为锥泽齿轮础。已倦知蜗备杆1为主会动，祥要求致输出咳轮8的回双转方捞向如皆图示报。试干确定专：1）各歪轴的弓回转址方向暗（画胖在图茧上）登；2）考笨虑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴上皮所受山轴向雀力能歪抵消扩一部灵分，杂定出猴各轮么的螺很旋线疾方向羊（画在图金上）相；3）画翼出各众轮的兴轴向袖力的哑方向，水并画昼出轮4所受湾的力。解：1.如图坝所示2.如图阿所示3.如图幸所示ⅠⅡⅢⅣnⅣFa7Fa6Ft5nⅢnⅡnⅠFt6Fa5Fa4Fa3Fa2Ft1n1Ft2Fa13.如图草所示齿轮仗四：Ft4Fr4Fa41.蜗杆市传动坡有哪果些特迹点？悠对蜗披杆蜗砖轮副慈的材束料组研合有垦哪些资要求潮？2.同样