1、第第 十十 九九 章章 蜗蜗 杆杆 传传 动动 (Worm Gears) (Worm Gears)内容提要：内容提要：1. 蜗杆传动的特点3. 蜗杆传动的受力分析2. 蜗杆传动的类型4. 蜗杆传动的设计计算形成：形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且1很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。11 1所得齿轮称为 蜗杆蜗杆,而啮合件称为 蜗轮。蜗轮。蜗杆蜗杆22 2蜗轮蜗轮第第 十十 九九 章章 蜗蜗 杆杆 传传 动动19.1 概概 述述改进措施：改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，所得蜗将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，所得蜗轮蜗杆为线接触。轮蜗杆为线接触。点点接触接触线
2、接触线接触蜗杆传动蜗杆传动一、蜗杆传动的特点一、蜗杆传动的特点优点：1. 结构紧凑，传动比大，可传递 空间交错轴间的运动和动力；3. 当蜗杆导程角很小时，能实 现反行程自锁；2. 传动平稳，噪声低；缺点：1. 传动效率低，发热量大；2. 蜗轮齿圈一般用青铜制造， 成本较高。蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动二、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动圆圆柱柱蜗蜗杆杆传传动动普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动(ZC)阿基米德蜗杆传动阿基米德蜗杆传动(ZA)渐开线蜗杆传动渐开线蜗杆传动(ZI)法
3、向直廓蜗杆传动法向直廓蜗杆传动(ZN)锥面包络蜗杆传动锥面包络蜗杆传动(ZK)圆弧圆柱蜗杆圆弧圆柱蜗杆阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆(ZA) 阿基米德螺线阿基米德螺线2单刀加工单刀加工蜗杆传动蜗杆传动三、蜗杆传动的精度等级及其选择三、蜗杆传动的精度等级及其选择精度等级5级6级7级8级9级应用齿轮机床分度副读数装置的精密传动、电动机 调速传动等齿轮机床或高精度机床的进给系统、工业用高速或重载系统调速器、一般读数装置一般机床进给传动系统、工业用一般调速器及动力传动装置圆周速度较小、每天工作时间较短的传动低速、不重要的传动或手动机构蜗轮圆周速度v2/ms-17.557.531.5蜗杆传动蜗杆传动19.2
4、蜗杆传动的主要参数与几何尺寸蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 一、蜗杆传动的主要参数（主平面内）一、蜗杆传动的主要参数（主平面内）1. 模数和压力角模数和压力角导程角导程角为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定为了减少加工蜗轮滚刀的数量，规定d1只能取标准值。只能取标准值。定义定义s=e的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。的圆柱称为蜗杆的分度圆柱。d d1 1e es sd d2 22. 蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径d1和直径系数和直径系数q表表19-2蜗杆传动蜗杆传动4. 蜗杆头数蜗杆头数z1和蜗轮齿数和蜗轮齿数z2蜗杆传动蜗杆传动3. 蜗杆分度圆柱导程角蜗杆分度圆柱导程角 =5. 传动比传动比i，中心距中心距
5、a z1=1，2，4，6； z23280中心矩取标准系列中心矩取标准系列P524d d1 11 11 1蜗杆传动蜗杆传动二、蜗杆传动的变位二、蜗杆传动的变位目的：目的： 调整中心距或调整传动比。调整中心距或调整传动比。蜗杆传动蜗杆传动未变位蜗杆传动的中心距：未变位蜗杆传动的中心距：变位蜗杆传动的中心距：变位蜗杆传动的中心距：变位系数变位系数或或一般一般0.7x0.8三、蜗杆传动的几何计算三、蜗杆传动的几何计算见P526蜗杆传动蜗杆传动19.3 蜗杆传动的设计计算蜗杆传动的设计计算一、失效形式、计算准则及常用材料一、失效形式、计算准则及常用材料1. 失效形式：失效形式：2. 计算准则：计算准则：
6、只进行条件性计算，胶合和磨损的影响在确定许用应力时考虑只进行条件性计算，胶合和磨损的影响在确定许用应力时考虑蜗轮蜗轮齿面胶合、磨损、点蚀和轮齿破坏等齿面胶合、磨损、点蚀和轮齿破坏等闭式蜗杆传动：闭式蜗杆传动：先按先按齿面接触齿面接触疲劳强度设计，再按疲劳强度设计，再按齿根弯曲齿根弯曲 疲劳强度校核；进行疲劳强度校核；进行热平衡热平衡计算计算开式蜗杆传动：开式蜗杆传动：只进行只进行齿根弯曲齿根弯曲疲劳强度计算疲劳强度计算蜗杆传动蜗杆传动3. 常用材料常用材料表19-5 蜗杆材料及工艺要求蜗 杆 材 料热处理硬 度表面粗糙度参数Ra/m40 45 40Cr 40CrNi 42SiMn表面淬火（45
7、55）HRC1.600.8020Cr 20CrMnTi 12CrNi3A表面渗碳淬火（5863）HRC1.600.8045调 质270HBS6.3表19-6 常用蜗轮材料的强度极限ZCuSn10P1ZCuSn5Pb5Zn5ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe3Mn-2HT200HT150砂型金属型砂型金属型离心铸砂型金属型离心铸砂型砂型抗拉强度b/MPa220250180200200400500500200150屈服点s/MPa140200808090200200抗弯强度bb/MPa400330适用滑动速度vs/ms-112261012821112dTFt 11rxFF tg2222dTFt
8、 =2xF=1xF=2rF蜗杆传动蜗杆传动Fx1Ft1FnFr11coscosxnnFF= coscos2ntF coscos222ndT=二、蜗杆传动的受力分析二、蜗杆传动的受力分析蜗杆传动蜗杆传动习题：习题：标出图中未注明的蜗杆或蜗轮的传动方向及螺标出图中未注明的蜗杆或蜗轮的传动方向及螺旋线方向，绘出蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力方向旋线方向，绘出蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力方向（均为蜗杆主动）。（均为蜗杆主动）。蜗杆传动蜗杆传动三、蜗杆传动的承载能力计算三、蜗杆传动的承载能力计算（一）、蜗轮齿面接触疲劳强度计算（一）、蜗轮齿面接触疲劳强度计算L 接触线长度，接触线长度， cos3601dL
9、a蜗杆传动蜗杆传动取取 cos31. 11dL100 75. 0 ，2 a，=对于阿基米德蜗杆：对于阿基米德蜗杆：=将将 1LKFn、代入：代入：=蜗杆传动蜗杆传动引入量纲为引入量纲为1的参数（接触系数）的参数（接触系数）z :可查图可查图195=取取255 ， 则蜗杆传动的接触疲劳强度验算式可写为：则蜗杆传动的接触疲劳强度验算式可写为：设计时由设计时由i 选取，当选取，当i7020时，取时，取0.30.4，当，当i205时，取时，取0.40.5蜗杆传动蜗杆传动设计公式为：设计公式为：计算模数：计算模数：表19-8 铸造锡青铜的基本许用接触应力 H蜗轮材料铸造方法蜗杆齿面的硬度45HRC45H
10、RC铸锡磷青铜ZCuSn10Pl砂型铸造150180金属型铸造220268铸锡铅锌青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂型铸造113135金属型铸造128140离心铸造158183蜗杆传动蜗杆传动表19-9 灰铸铁及铸造铝青铜的许用接触应力 H材 料滑动速度Vs/（m/s）蜗 杆蜗 轮0.250.250.5123420或20Cr渗碳淬火，45钢淬火，齿面硬度大于45HRC灰铸铁HT15020616615012795灰铸铁HT200250202182154115铸造铝铁青铜ZCuAl10Fe323019018017316315414945钢或Q275灰铸铁HT15017213912510679灰铸铁HT
11、20020816815212896蜗杆传动蜗杆传动设计公式为：设计公式为：1000.667（二）、蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算（二）、蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算蜗杆传动蜗杆传动表19-11 蜗轮的基本许用弯曲应力 F/MPa蜗轮材料铸锡磷青铜ZCuSn10Pl铸锡铅锌青铜ZCuSn5Pb5Zn5铸造铝铁青铜ZCuAl10Fe3灰铸铁HT150HT200铸造方法砂模铸造金属模铸造砂模铸造金属模铸造砂模铸造金属模铸造砂模铸造N=106单侧工作4056263280904048N=106双侧工作2940222657642834蜗杆传动蜗杆传动四、蜗杆传动的效率四、蜗杆传动的效率蜗杆传动的啮合效率；蜗杆传动的
12、啮合效率；1 考虑搅油损耗的效率，一般取考虑搅油损耗的效率，一般取0.960.99)tan(tan1 当蜗杆主动时当蜗杆主动时轴承效率，滚动轴承轴承效率，滚动轴承0.99，滑动轴承，滑动轴承0.982 3 12cossinsvvv蜗杆传动蜗杆传动五、蜗杆传动的润滑五、蜗杆传动的润滑六、蜗杆传动的热平衡计算六、蜗杆传动的热平衡计算其中：其中：低速时：油池润滑，润滑油粘度低速时：油池润滑，润滑油粘度？高速时：喷油润滑，润滑油粘度高速时：喷油润滑，润滑油粘度？蜗杆传动蜗杆传动蜗杆传动的冷却方式蜗杆传动的冷却方式作业：作业：192；194计算题格式：计算题格式：计算与说明计算与说明主要结果主要结果Fr3Fr2Fx2Fx3Ft2Ft3Fx1Ft1
