第12章蜗杆传动 帆 812-1蜗杆传动的特点和类型 §122圆柱蜗秤传动的主要参数和几何尺寸 123蝙柱传动的失效形式材料和结构 12-4圆柱蜗杆传动的受力分析 §12-5圆柱蜗杆传动的强度计算 s12-6圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计 诚设计基础
第 12 章 蜗 杆 传 动 §12-1 蜗杆传动的特点和类型 §12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 §12-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 §12-4 圆柱蜗杆传动的受力分析 §12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算 §12-6 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
病科传动的特点和类型 ◆蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的, 妈杆 用于传递交错轴之间的回转运动和 动力,通常两轴交错角为90°。传 动中一般蜗杆是主动件,蜗轮是从 动件 ◆蜗杆传动的主要优点是:①传动比 大、结构紧凑;②传动平稳、噪声 较小;③当蜗杆的导程角γ小于轮 蜗轮 齿间的当量摩擦角ρ′时,蜗杆传 动具有自锁性。 图12-1蜗杆与蜗轮
§12-1 蜗杆传动的特点和类型 ◆ 蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的， 用于传递交错轴之间的回转运动和 动力，通常两轴交错角为90°。传 动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从 动件。 ◆ 蜗杆传动的主要优点是：①传动比 大、结构紧凑； ②传动平稳、噪声 较小； ③当蜗杆的导程角γ小于轮 齿间的当量摩擦角 ρ′时，蜗杆传 动具有自锁性
蜗杆传动的主要缺点 是:①传动效卒较低; ②蜗杆和蜗轮齿面间 相对滑动速度较大, 磨损较快且易胶合。 为了减摩耐磨,蜗轮 图12-2圆柱蜗杆与环面蜗杆 齿圈常需用青铜制造 成本较高 ◆蜗杆分左旋和右旋。 ◆按形状的不同,蜗杆 可分为:圆柱蜗杆和 环面蜗杆。 图12-2圆柱蜗杆传动 图12-3环面蜗杆传动
◆ 蜗杆传动的主要缺点 是：①传动效卒较低； ②蜗杆和蜗轮齿面间 相对滑动速度较大， 磨损较快且易胶合。 为了减摩耐磨，蜗轮 齿圈常需用青铜制造， 成本较高。 ◆ 蜗杆分左旋和右旋。 ◆ 按形状的不同，蜗杆 可分为：圆柱蜗杆和 环面蜗杆
普通圆柱蜗杆用直线切削刃在车床上加工,按刀具安装位置不同, 切出的蜗杆又可分为阿基米德蜗杆(ZA)、渐开线蜗杆(Z)和法向直 廓蜗杆等。 阿基米德蜗杆的螺旋面在车床上加工,车刀刀刃平面通过蜗杆轴线, 车刀切削刃夹角2a=40°。切出的蜗杆,在轴平面上具有直线齿 廓,法向剖面nn齿廓为外凸曲线;而端面上的齿廓曲线为阿基米德 螺旋线,故称为阿基米德蜗杆。 ◆这种蜗杆加工和测量都比较方 「基米德螺旋线 便,故应用广泛。但导程角过 大时加工困难。难以用砂轮磨 削出精确齿形,故传动精度和 传动效率较低
◆ 这种蜗杆加工和测量都比较方 便，故应用广泛。但导程角γ过 大时加工困难。难以用砂轮磨 削出精确齿形，故传动精度和 传动效率较低。 普通圆柱蜗杆用直线切削刃在车床上加工，按刀具安装位置不同， 切出的蜗杆又可分为阿基米德蜗杆(ZA)、渐开线蜗杆(ZI)和法向直 廓蜗杆等。 阿基米德蜗杆的螺旋面在车床上加工，车刀刀刃平面通过蜗杆轴线， 车刀切削刃夹角2α=40° 。切出的蜗杆，在轴平面I-I上具有直线齿 廓，法向剖面n-n齿廓为外凸曲线；而端面上的齿廓曲线为阿基米德 螺旋线，故称为阿基米德蜗杆
渐开线蜗杄是将车刀切削刃平面与蜗杆的基圆柱相切加工的,被切 出的蜗杆在轴平面上具有凸廓曲线,而在垂直于轴线的端面上的齿 廓为渐开线,故称为渐开线蜗杆。 这种蜗杆可以磨削,故传动精度和传动效率较高,适用于成批生产 和大功率、高速精密传动。 ◆当蜗杆导程角γ较大时,为了使车刀获得合理的前角和后角,车 制时车刀刀刃平面放在蜗杆螺旋线的法平面上,这样切出的蜗 杆,在法向剖面上齿廓为直线,故称为法向直廓蜗杆。而在垂 直于轴线的端面上的齿廓曲线为延伸渐开线,因而又称为延伸 渐开线蜗杆。 ◆这种蜗杄切削性能较好,有利于加工多头蜗杆,且可用砂轮磨 齿,常用于机床的多头精密蜗杆传动
◆ 当蜗杆导程角 γ较大时，为了使车刀获得合理的前角和后角，车 制时车刀刀刃平面放在蜗杆螺旋线的法平面上，这样切出的蜗 杆，在法向剖面上齿廓为直线，故称为法向直廓蜗杆。而在垂 直于轴线的端面上的齿廓曲线为延伸渐开线，因而又称为延伸 渐开线蜗杆。 ◆ 这种蜗杆切削性能较好，有利于加工多头蜗杆，且可用砂轮磨 齿，常用于机床的多头精密蜗杆传动。 渐开线蜗杆是将车刀切削刃平面与蜗杆的基圆柱相切加工的，被切 出的蜗杆在轴平面上具有凸廓曲线，而在垂直于轴线的端面上的齿 廓为渐开线，故称为渐开线蜗杆。 这种蜗杆可以磨削，故传动精度和传动效率较高，适用于成批生产 和大功率、高速精密传动
§12-2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 、圆柱蜗杆传动的主要参数 什朴 模数m和压力角α 如图12—4所示,通过蜗杆轴线 并垂直于蜗轮轴线的平面,称为 中间平面。 图124國柱蜗杆传动的主要参数 由于蜗轮是用与蜗杄形状相仿的滚刀,按范成原理切制轮齿,所 以中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条 的啮合
§12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 一、圆柱蜗杆传动的主要参数 1. 模数m和压力角α ◆ 如图12－4所示，通过蜗杆轴线 并垂直于蜗轮轴线的平面，称为 中间平面。 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 以中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条 的啮合
◆蜗杆传动的设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。 ◆它们正确啮合条件是:蜗杆的轴面模数ma1和轴面压力角a1 应分别等于蜗轮的端面模数m和端面压力角2,即 ma1 -m2 - m a1=0n=0 ◆模数m的标准值,见表12-1;压力角标准值为20°,ZA蜗杆 取轴向压力角为标准值,Z蜗杆取法向压力角为标准值
◆ 蜗杆传动的设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。 ◆ 它们正确啮合条件是：蜗杆的轴面模数 ma1和轴面压力角αa1 应分别等于蜗轮的端面模数mt2和端面压力角αt2，即 ma1 =mt2 =m αa1=αt2= α ◆ 模数m的标准值，见表12-1；压力角标准值为20° ，ZA蜗杆 取轴向压力角为标准值，ZI蜗杆取法向压力角为标准值
示,齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱(或称为 中圆柱)。蜗杆分度圆(中圆)直径用d1表示,其值见表12-1。蜗 轮分度圆直径以d2表示。 在两轴交错角为90°的蜗杆传动中,蜗杆分度圆柱上的导程角γ应 与蜗轮分度圆上的螺旋角β大小相等旋向相同,即 传动比、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 设蜗杆头数为1,蜗轮齿数为2,当蜗杆转一周时,蜗轮转过x1个 齿(x1/=2周)。因此,其传动比为 (12-1)
如图12-4所示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱(或称为 中圆柱)。蜗杆分度圆(中圆)直径用d1表示，其值见表12-1。蜗 轮分度圆直径以d2表示。 在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导程角γ应 与蜗轮分度圆上的螺旋角β大小相等旋向相同，即 γ= β 传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 设蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，当蜗杆转一周时，蜗轮转过 z1 个 齿( z1 / z2周)。因此，其传动比为 (12 1) 1 2 2 1 = = − z z n n i
蜗杆头数少,易于得到大传动比,但导程角小,传动效率低, 发热量大,故重载传动不宜用单头蜗杆。 当要求反行程自锁时,可取z1=1。蜗杆头数多,传动效率高, 但头数过多,角过大,效率提高不显著,且制造困难。常用 的蜗杆头数z1=1、2、4。 ◆蜗轮的齿数z2=z1i。传递动力时,为保证传动的平稳性,蜗 轮的齿数不应少于26,且不大于80。因为蜗轮愈大,蜗杆愈 长,刚性愈差。根据传动比的大小,21与22可参考表12-2中 的荐用值选取 122蝸杆头数石与蜗轮齿數z2的葶用值 传劲比i 7~13 14~27 28~40 40 杆头数z1 2、1 蜗轮齿数z2 28~52 28~54 28~80
◆ 蜗杆头数少，易于得到大传动比，但导程角小，传动效率低， 发热量大，故重载传动不宜用单头蜗杆。 ◆ 当要求反行程自锁时，可取 z1 =1。蜗杆头数多，传动效率高， 但头数过多，γ角过大，效率提高不显著，且制造困难。常用 的蜗杆头数 z1 =1 、2、4。 ◆ 蜗轮的齿数 z2 = z1 i。传递动力时，为保证传动的平稳性，蜗 轮的齿数不应少于26，且不大于 80。因为蜗轮愈大，蜗杆愈 长，刚性愈差。根据传动比的大小， z1与z2 可参考表 12-2中 的荐用值选取
3.蜗杆直径系数q和导程角γ 如图12-5所示蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线为螺旋线。 若将蜗杆分度圆直径为d1的圆柱面展成平面,并设γ为蜗杆分 度圆柱上螺旋线的导程角,p3为轴向齿距,则蜗杆的导程角 为 tgr==IPr_m (12-2) 式中q=d1m为蜗杆分度圆直 径与模数的比值,称为 蜗杆直径系数
3. 蜗杆直径系数q和导程角γ ◆ 如图12-5所示蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线为螺旋线。 ◆ 若将蜗杆分度圆直径为d1的圆柱 面展成平面，并设γ为蜗杆分 度圆柱上螺旋线的导程角，px为轴向齿距，则蜗杆的导程角 为 式中q=d1 /m为蜗杆分度圆直 径与模数的比值，称为 蜗杆直径系数。 tg (12 2) 1 1 1 1 1 = = = − q z d z m d z px