第十一章蜗杆传动 基本要求 ①掌握蜗杄传动的特点和应用,理解蜗杄传动常见的分类方 法 ②掌握蜗杄传动常见失效形式,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掌握蜗杄传动受力分析(大小、方向)及蜗轮转向的判断; ⑤掌握蜗杄传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算; ⑥掌握蜗杄传动热平衡计算方法,了解提髙散热的若干措施; 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、蜗杄传动热平衡计算、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
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
概述 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。 缺点:效率较低,相对滑动速度大,摩擦与磨损严重, 般需用贵重的减摩材料(如青铜等),成本高。 应用:中小功率的动力传动或操纵机构中。一般:;≤15m P≤50k,i≈8~40。分度机构中传动比可达1000
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： P 50kw， s v 15m i 8 ~ 40。 分度机构中传动比可达1000。 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 蜗杆传动的类型 圆柱蜗杆最为常用, 按蜗杆母体形状分为本章介绍圆柱蜗杆 普通圆柱蜗杆传动」环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 结构简单、加 重合度大 啮合齿数多、 工方便、应用广泛、承载能力高、但重合度大、承载能 但承载能力小 加工制造成本高力高、传动平稳
§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 啮合齿数多、 重合度大、承载能 力高、传动平稳 圆柱蜗杆最为常用， 本章介绍圆柱蜗杆 一. 蜗杆传动的类型
普通圆柱蜗杆:用直母线刀刃加工 1.按螺旋线的方向和线数:蜗杆有左右旋、单线和多线之分 2.圆柱蜗杆按刀具加工位置又分为:阿基米德蜗杆(ZA)、 法向直廓蜗杄(厶N)、渐开线蜗杆(ZⅠ)、锥面包络圆 柱蜗杆(ZK),四种。 1.阿基米德 蜗杆(ZA) 2.法向直廓 蜗杆(ZN) 3.渐开线蜗 杆(ZI) 阿基米德螺旋线 2 4.锥面包络圆 H一H 阿基米德娲杆 柱蜗杆(ZK) -x凸 NI凸廓
1.阿基米德 蜗杆（ZA） 3.渐开线蜗 杆（ZI） 2.法向直廓 蜗杆（ZN） 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。 4.锥面包络圆 柱蜗杆（ZK） γ γ 用直母线刀刃加工 γ
§11-2蜗杆传动的参数和几何尺寸 圆柱蜗杆在给定平面上的基本齿廓与渐开线齿轮的基本齿廓 大致相同。注:四种圆柱蜗杆传动尺寸和强度相差甚微,以下仅 讨论阿基米德蜗杆传动,但设计理论和结论对四种蜗杆都适用。 中间平面:通过蜗 b 杆轴线和垂直蜗轮 轴线的平面 dfn dr dar 由制造方法可 知,阿基米德蜗杆 和对应蜗轮的啮合, 在中间平面上,相 当于渐开线斜齿条 中间平面 和齿轮的啮合。设 计蜗杆传动时,均 齿槽宽和齿厚相等 取中间平面上的参 的圆柱称为蜗杆的 数为基准 柱杆传动分度圆柱(中圆柱)
§11－2 蜗杆传动的参数和几何尺寸 圆柱蜗杆在给定平面上的基本齿廓与渐开线齿轮的基本齿廓 大致相同。注：四种圆柱蜗杆传动尺寸和强度相差甚微，以下仅 讨论阿基米德蜗杆传动，但设计理论和结论对四种蜗杆都适用。 中间平面：通过蜗 杆轴线和垂直蜗轮 轴线的平面。 齿槽宽和齿厚相等 的圆柱称为蜗杆的 分度圆柱（中圆柱） 由制造方法可 知，阿基米德蜗杆 和对应蜗轮的啮合， 在中间平面上，相 当于渐开线斜齿条 和齿轮的啮合。设 计蜗杆传动时，均 取中间平面上的参 数为基准
一圆柱蜗杆传动主要参数极其选择 1.模数m和压力角a 在中间平面上,蜗杆的轴面压力角、模数应与蜗轮的 端面压力角、模数对应相等,且均为标准值。而蜗杄与蜗 轮的啮合本质上相当于螺旋齿轮传动,因此蜗杄和蜗轮的 螺旋线旋方向应相同且两螺旋角互为余角,即: ml=m12=maa=an=a、y=B2正确啮合条件 2.蜗杆的分度圆直径d和直径系数qa=20(标准值) 加工蜗轮要用与蜗杄同样参数和直径的蜗轮滚刀 要减少滚刀数目、便于刀具标准化 d定为标准值,并与m有一定的搭配关系 直径系数g≈4 d1、q、m标准化 其常用值见P242表11-2
1. 模数m和压力角α 在中间平面上，蜗杆的轴面压力角、模数应与蜗轮的 端面压力角、模数对应相等，且均为标准值。而蜗杆与蜗 轮的啮合本质上相当于螺旋齿轮传动，因此蜗杆和蜗轮的 螺旋线旋方向应相同且两螺旋角互为余角，即: ma1 = mt2 = m 1 2 a1 =t2 = = 正确啮合条件 2. 蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q d1、q、m标准化 其常用值见P242表11-2 （标准值） 0 = 20 加工蜗轮要用与蜗杆同样参数和直径的蜗轮滚刀 要减少滚刀数目、便于刀具标准化 d1 定为标准值，并与 m 有一定的搭配关系 直径系数 m d q 1 = 一. 圆柱蜗杆传动主要参数极其选择：
O 3.蜗杆导程角 O 蜗杆分度圆上的导程角满足: z1元m Z,m O q d1(或q)↓,y个,β—螺旋角 7个,但蜗杆的刚度和强y导程角P2导程Pa—齿距 度越小 但考虑到γ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:y=15~300。 B1+B2=90 B1=90-y 故γ与B2大小相等、方向相同
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.蜗杆导程角 pa p a pz p z 0 1 + 2 = 90 = − 0 1 90 故 与 2 大小相等、方向相同 d1（或q） ， , ,但蜗杆的刚度和强 度越小。 q z d z m π d zπ m π d z p tgγ 1 1 1 1 1 1 1 a = = = = 蜗杆分度圆上的导程角满足：
4.蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i 2=121z2mn>17 蜗杆头数=1::z1-7=m 加工困难 2、4要求效率 实现大传动比或要求自锁 蜗轮齿数太少会根切、传动平稳性差,蜗轮齿数太多 若m不变时,d2增大,导致蜗杆长度增大,刚度减小而影响 啮合精度;若d2不变,m减少、齿根弯曲强度就会降低。 因此,取z2=28~80。则,一般动力蜗杆传动的传动 比为:i=7~80
4.蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i： 1 2 2 1 z z n n i = = z2 = iz1 z2min 17 加工困难 蜗杆头数 ：: 1 z 1 z z1 =1~ 4 1 实现大传动比 或要求自锁 2、4 要求效率 z1 = 蜗轮齿数太少会根切、传动平稳性差，蜗轮齿数太多， 若m不变时，d2增大，导致蜗杆长度增大，刚度减小而影响 啮合精度；若d2不变，m减少、齿根弯曲强度就会降低。 因此，取 。则，一般动力蜗杆传动的传动 比为： z2 = 28 ~ 80 i = 7 ~ 80
传动比与蜗杄头数、蜗轮齿数的推荐值见下表(P242表11-1) 传动比i 7~15 14~30 28~40 >40 蜗杆头数石4 2 2 蜗轮齿数z228~6129~61 80 >40 齿数比:L==2 5.齿面间的相对滑动速度: m/ cos 2 777A 6.中心距: a=0.5(4+a2)=0.5m1q+2)-8 P777A
2 1 5. 齿面间的相对滑动速度： m/s cosγ 2 1 2 2 s 1 v v = v + v = 6. 中心距： a . ( d d ) . m( q z ) = 0 5 1 + 2 = 0 5 + 2 v2 v1 vs 传动比与蜗杆头数、蜗轮齿数的推荐值见下表（P242表11-1） 传动比i 7~15 14 ~30 28 ~40 >40 蜗杆头数z1 4 2 2、1 1 蜗轮齿数z2 28 ~61 29 ~61 80 >40 齿数比： 1 2 z z u =
.蜗杆传动变位的特点 蜗杆传动的变位一般是为了凑中心距或凑传动比而不 是考虑强度。变位时,蜗杆相当于齿条刀具,为了保持刀 具尺寸不变,蜗杆尺寸是不能变的,因此,只能对蜗轮变 位。方法是切削时刀具移位。变位与否的几种情况有如下 关系: d2=d2=mz2 d2=d2=mz 2 dz=da=mz 百_可 未变位,x=0 变位凑中心距,x>0 变倥凑传动比,0<x 变位蜗杆传动
二. 蜗杆传动变位的特点 蜗杆传动的变位一般是为了凑中心距或凑传动比而不 是考虑强度。变位时，蜗杆相当于齿条刀具，为了保持刀 具尺寸不变，蜗杆尺寸是不能变的，因此，只能对蜗轮变 位。方法是切削时刀具移位。变位与否的几种情况有如下 关系：