机械基础教学课件(五、蜗杆传动18)

机械基础教学课件泸州市电子机械学校蜗杆传动移动门垂直电梯蜗杆传动主要用于传递空间垂直交错两轴间的运动和动力。蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑等优点，广泛应用于机床分度机构、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械及其他机械设备中，如下图所示的万能分度头。万能分度头分度盘交换齿轮定位销手柄蜗杆传动概述一、蜗杆传动的组成蜗轮蜗杆减速机蜗杆蜗轮蜗杆传动的组成蜗杆蜗轮左上图所示为蜗轮蜗杆减速机，从图中可看出，蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，通常由蜗杆（主动件）带动蜗轮（从动件）转动，并传递运动和动力。其两轴线在空间一般交错成90°，如右上图所示。蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，通常由蜗杆（主动件）带动蜗轮（从动件）转动，并传递运动和动力。其两轴线在空间一般交错成90°。蜗杆和蜗轮都是一种特殊的斜齿轮。

1、蜗杆结构蜗杆通常与轴合为一体，结构如下图所示。蜗杆结构

2、蜗轮结构蜗轮常采用组合结构，连接方式有铸造连接、过盈配合连接和螺栓连接，结构分别如下图所示。蜗轮的结构铸造连接轮心轮齿过盈配合连接轮心轮齿螺栓连接轮心轮齿二、蜗杆的分类三、蜗轮回转方向的判定在蜗杆传动中，蜗轮、蜗杆齿的旋向应一致，即同为左旋或右旋。蜗轮回转方向的判定取决于蜗杆的旋向和蜗杆的回转方向，可用左（右）手定则来判定，见下表。蜗杆传动的主要参数和啮合条件

在蜗杆传动中，其几何参数及尺寸计算均以中间平面为准。通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中间平面，如左下图所示。蜗杆传动的中间平面

在此平面内，阿基米得蜗杆相当于齿条，蜗轮相当于渐开线齿轮，蜗杆与蜗轮的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。国家标准规定，蜗杆以轴面的参数为标准参数，蜗轮以端面的参数为标准参数。

蜗杆传动的主要参数有模数m、齿形角α、蜗杆直径系数q、蜗杆导程角γ、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2及蜗轮螺旋角β2。一、蜗杆传动的主要参数

1、模数m、齿形角α

蜗杆的轴面模数mx1和蜗轮的端面模数mt2相等，且为标准值，即：

mx1=mt2=m

蜗杆模数已标准化，蜗杆模数系列见下表。

蜗杆的轴面齿形角αx1和蜗轮的端面齿形角αt2相等，且为标准值，即：

αx1=αt2=α=20°

2、蜗杆分度圆导程角γ

蜗杆分度圆导程角γ是指蜗杆分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间所夹的锐角。蜗杆分度圆导程角γ

左图所示为一个头数z1=3的右旋蜗杆分度圆柱面及展开图。z1px为螺旋线的导程，px为轴向齿距，ｄ1为蜗杆分度圆直径，则蜗杆分度圆导程角γ为：

tanγ=z1px/πd1=z1m/d1

导程角的大小直接影响蜗杆的传动效率。导程角大则效率高，但自锁性差；导程角小则蜗杆传动自锁性强，但效率低。

3、蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q

为了保证蜗杆传动的正确性，切制蜗轮的滚刀的分度圆直径、模数和其他参数必须与该蜗轮相配的蜗杆一致，齿形角与相配的蜗杆相同。蜗杆分度圆直径d1不仅与模数m有关，而且还与头数z1和导程角γ有关。因而，即使模数m相同，也会有很多直径不同的蜗杆，所以对于同一尺寸的蜗杆必须有一把对应的蜗轮滚刀，即对同一模数、不同直径的蜗杆，必须配相应数量的滚刀，这就要求备有很多相应的滚刀，显然很不经济。在生产中为了使刀具标准化，限制滚刀的数目，对一定模数m的蜗杆的分度圆直径d1作了规定，即规定了蜗杆直径系数q，且q=d1／m。

4、蜗杆头数z1和蜗轮的齿数z2

一般推荐选用蜗杆头数z1=1、2、4、6。蜗杆头数少，则蜗杆传动的传动比大，容易自锁，但传动效率较低；蜗杆头数越多，效率越高，但加工也越困难。

蜗轮齿数z2

蜗可根据蜗杆头数z1和传动比

i来确定，一般推荐z2=29～80。二、蜗杆传动的正确啮合条件要组成一对正确啮合的蜗杆与蜗轮，应满足一定的条件。蜗杆传动的正确啮合条件为：（1）在中间平面内，蜗杆的轴面模数mx1和蜗轮的端面模数mt2相等，即：mx1=mt2=m。（2）在中间平面内，蜗杆的轴面齿形角αx1和蜗轮的端面齿形角αt2相等，即：αx1=αt2=α。（3）蜗杆分度圆导程角γ1和蜗轮分度圆螺旋角β2相等，且旋向一致，即：γ1=β2。蜗杆传动的应用特点蜗杆传动的主要特点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击和振动小以及能得到很大的单级传动比。当用来传递动力时，其传动比可为8～80，在分度机构中或仅是传递运动时，其传动比可达1000或更大。当蜗杆的导程角γ≤5°时，蜗杆传动可实现自锁，这一特点在起重设备中得到广泛应用，起安全保障作用。在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，因为蜗杆和蜗轮齿间接触面相对较大导致摩擦较大，致使发热量较大，从而会导致润滑失效，引起磨损加剧。同时，蜗轮一般需要用贵重的减摩材料（如表铜）制造，所以蜗轮的造价相对昂贵。因此，蜗杆传动不适用于大功率、长时间工作的场合。

为了降低摩擦系数、减少磨损和防止胶合破坏，通常蜗杆用钢材、蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）制造。（1）蜗杆常用材料高速重载时：15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速轻载时：45钢调质。（2）蜗轮常用材料铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。一、蜗杆传动的润滑润滑对蜗杆传动具有特别重要的意义。由于蜗杆传动摩擦产生的发热量较大，所以要求工作时有良好的润滑条件。润滑的主要目的就在于减摩与散热，以提高蜗杆传动的效率，防止胶合及减少磨损。蜗杆传动的润滑方式有油池润滑和喷油润滑。二、蜗杆传动的散热

蜗杆传动由于摩擦大，所以工作时发热量较大。在闭式传动中，如果不能及时散热，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。因此对于连续工作的闭式蜗杆传动，需要将箱体内的温升控制在许可范围内。

为了提高散热能力，可采用以下措施：如在箱体外壁增加散热片；在蜗杆轴端装置风扇进行通风散热；在箱体油池内装蛇形冷却水管；采用压力喷油循环润滑等，如下图所示。蜗杆传动的冷却方式风扇冷却