机械设计基础（第二版）课件 10蜗杆传动1h

第十章蜗杆传动§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算§10-3圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计返回第十章蜗杆传动组成：蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，常用于交错角为90°的两轴间传递运动和动力。特点：传动比大，结构紧凑一般蜗杆为主动件，作减速运动。分类：按蜗杆的形状蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等类型。（a）圆柱蜗杆传动（b）环面蜗杆传动（c）锥蜗杆传动图10-1蜗杆传动类型§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算一、蜗杆传动概述和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效也有点蚀（齿面接触疲劳破坏）、齿根折断、齿面胶合和过渡磨损等。一般只对蜗轮轮齿进行承载能力的计算，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效，因此，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算二、蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料大多数蜗杆均用碳素钢或合金钢制成，并进行热处理。对于高速重载传动，为了消除淬火后蜗杆的变形，提高承载能力，一般必须经过磨削、研磨或抛光。对于低速传动，且功率不大时，蜗杆可进行调质或正火处理。常用的蜗轮（齿圈）材料是铸造锡青铜及铸造铝青铜。为了防止变形，常对蜗轮进行时效处理。§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算二、蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料通常蜗杆传动中都是蜗杆主动。当蜗杆沿箭头所示的方向旋转时，作用在蜗杆螺旋面上的法向力

可以分解为三个相互垂直的分力。§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算三、蜗杆传动的受力分析§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算三、蜗杆传动的受力分析蜗杆或蜗轮上的作用力的方向与螺旋线的方向、蜗杆或蜗轮的转动方向等有关，在分析时应特别注意。具体方法是以右旋蜗杆用右手判断（左旋蜗杆用左手判断），四指代表蜗杆旋转方向，则拇指的指向代表蜗杆轴向力的方向，而蜗轮的转向与拇指所指的方向相反。§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算三、蜗杆传动的受力分析1．蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗杆传动中，由于蜗杆材料强度较蜗轮高，因而在强度计算中只计算蜗轮的轮齿强度。蜗轮轮齿表面接触强度计算仍以式（9-7）为基础。

蜗轮轮齿表面接触强度的校核公式：设计公式查表P86表5-7，选择合适的模数和分度圆直径。§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算四、蜗轮轮齿的强度计算2．蜗轮轮齿的弯曲强度计算由于蜗轮轮齿的形状复杂，很难求出轮齿的危险截面和实际弯曲应力，因而近似地将蜗轮看作一斜齿圆柱齿轮，再按圆柱齿轮弯曲强度公式进行计算。轮齿弯曲强度的校核公式：略去螺旋角（或导程角

）的影响，

则设计公式为§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算四、蜗轮轮齿的强度计算§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算四、蜗轮轮齿的强度计算2．蜗轮轮齿的弯曲强度计算GB10089-1988对蜗杆传动规定了12个精度等级；1级精度最高，依次降低。普通圆柱蜗杆传动的精度，一般以6～9级应用最广泛。6级精度的传动可用于中等精度机床的分度机构、发动机调节系统的传动以及武器读数装置的精密传动，它允许的蜗轮圆周速度v2>5m/s。7级精度常用于运输和一般工业中的中等速度（v2<7.5m/s）的动力传动。8级精度常用于每昼夜只有短时工作的次要的低速（v2≤3m/s）传动。§10-1普通蜗杆传动的承载能力计算五、普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择

闭式蜗杆传动的效率与齿轮传动的效率类似，也是由三部分组成：－啮合摩擦损耗的效率；－轴承摩擦损耗的效率；－溅油损耗的效率；由蜗杆啮合副的结构形式和摩擦系数有关，其计算公式为§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率P173由于轴承摩擦及溅油这两项功率损耗不大，一般取

（10-8）对于闭式传动，单头蜗杆的效率为70%左右，双头蜗杆的效率为80%左右，四头蜗杆的效率为90%左右，六头蜗杆的效率为95%左右。§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算一、蜗杆传动的效率P87主要目的：在于减摩与散热。润滑方法：与齿轮传动的润滑相近。润滑油粘度及给油方式一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。

相对滑动速度是指蜗轮与蜗杆在节点的相对速度。§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算二、蜗杆的润滑§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算二、蜗杆的润滑蜗杆传动齿轮箱中油池的深度与蜗杆布置形式有关。

§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算二、蜗杆的润滑蜗杆低速时

原因：蜗杆传动由于效率低，所以工作时产生的热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增加摩擦损失，甚至发生胶合。方法：产生的热量等于消散的热量。系统因摩擦功耗产生的热量为：自然冷却从箱体散去的热量为：§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算求得在既定工作条件下的油温：或在既定工作条件下，保持正常工作温度所需的散热面积：§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算

（a）风冷式

（b）水冷式图10-5蜗杆传动散热方式§10-2普通蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算三、蜗杆传动的热平衡计算蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。（a）无退刀槽蜗杆轴（b）有退刀槽蜗杆轴§10-3圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制加工。刚度较好。有退刀槽，螺旋部分可以车制，也可以铣制。刚度稍差。为了减摩的需要，蜗轮通常要用青铜制作。为了节省铜材，当