圆柱蜗轮、蜗杆设计参数选择 蜗轮和蜗杆通常用于垂直交叉的两轴之间的传动（图1）。蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮的轮齿顶面常制成环面。在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗杆轴向剖面类是梯形螺纹的轴向剖面，有单头和多头之分。若为单头，则蜗杆转一圈蜗轮只转一个齿，因此可以得到较高速比。计算速比（i）的公式如下： i=蜗杆转速n1 蜗轮转速n2 = 蜗轮齿数z2 蜗杆头数z1 1、蜗轮蜗杆主要参数与尺寸计算 主要参数有：模数（m）、蜗杆分度圆直径（d1）、导程角（r）、中心距（a）、蜗杆头数（或线数z1）、蜗轮齿数（z2）等，根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸，其中z1、z2由传动要求选定。 （1）模数m 为设计和加工方便，规定以蜗杆轴项目数mx和蜗轮的断面模数mt 为标准模数。对啮合的蜗轮蜗杆，其模数应相等，及标准模数m=mx=mt。 标准模数可有表A查的，需要注意的是，蜗轮蜗杆的标准模数值与齿轮的标准模数值并不相同。 表A 模数m 分度圆直径 d 1 蜗杆直径系数 q 20 16 1.25 22.4 17.92 20 12.5 1.6 28 17.5 22.4 11.2 2 35.5 17.75 28 11.2 2.5 45 18 35.5 11.27 3.15 56 17.778 40 10 4 71 17.75 50 10 5 90 18 63 10 6.3 112 17.778 80 10 8 140 17.5 90 9 10 160 16
图1
q= 蜗杆分度圆直径模数 =d1 m d1=mq 有关标准模数m 与标准分度圆直径d1的搭配值及对应的蜗杆直径系数参照表A （3） 蜗杆导程角r 当蜗杆的q 和z1选定后，在蜗杆圆柱上的导程角即被确定。为导程 角、导程和分度圆直径的关系。 tan r= 导程分度圆周长 = 蜗杆头数x 轴向齿距分度圆周长=z1px d1π =z1πm πm q =z1 q 相互啮合的蜗轮蜗杆，其导程角的大小与方向应相同。 （4） 中心距a 蜗轮与蜗杆两轴中心距a 与模数m 、蜗杆直径系数q 以及蜗轮齿数z2 间的关系式如下： a=d1+d22 =m q (q+z2) 蜗杆各部尺寸如表B 名称代号 公式 分度圆直径 d1 齿顶高 ha1 齿根高 hf1 齿高 h1 齿顶圆直径 da1 齿根圆直径 df1 轴向齿距 px d 1=mq ha1=m hf1=1.2m h1=ha1+hf1=2.2m da1=d1+2ha1=d1+2m df1=d1-2hf1=d1+2.4m px=πm 蜗轮各部尺寸如表C 2、 蜗轮蜗杆的画法 (1) 蜗杆的规定画法 参照图1图2 （2）蜗轮的规定画法 参照图1图2 （3）蜗轮蜗杆啮合画法 参 照图1图2.
三、蜗杆传动的强度计算 1、蜗轮齿面接触疲劳强度计算，由赫其公式（Hertz ）按主平面内斜齿轮与齿条啮合进行强度计算 H n E H L KF Z ][σρσ≤=∑ Fn ——法向载荷（N ）；L ——接触线长度（注意蜗杆蜗轮接触线是倾斜的，并计入重合度）；∑ρ——综合曲率半径；Z E ——材料弹性线数，对钢蜗杆?配青铜蜗轮αMP Z E 160=，代入蜗杆传动有关参数，并化简得 校核公式：H P E H a KT Z Z ][/32σσ≤?= Mpa 式中，Z E ——材料的弹性系数，钢蜗杆配青铜蜗轮αMP Z E 160= Z P ——接触系数，Z P 为反映蜗杆传动接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数 βK K K K V A ??=——载荷系数 K A ——工况系数 βK ——齿面载荷分布系数：1=βK ——载荷平稳 6.1~3.1=βK ——载荷变化较大，或有冲击、振动时 K V ——动载荷系数 s m V K V /3,1.1~0.12≤=——精制蜗杆 s m V K V /3,2.1~1.12>=——一般蜗杆 设计公式：32 2][???? ? ?≥H P E Z Z KT a σmm ?定m,q ， H ][σ——蜗轮齿面许用接触应力 （1）当蜗轮材料为铸铁或高强度青铜，ασMP B 300≥——失效形式为胶合（不属于疲劳失效），∴许用应力H ][σ与应力循环次数N 无关。 （2）若蜗轮材料ασMP B 300<（锡青铜）——失效形式为点蚀，H ][σ与应力循环次数N 有关。O H H N H K ][][σσ= OH ][σ——基本许用接触应力 HN K ——接触强度寿命系数，8 710N K HN =，N 为应力循环次数，h L jn N 260=，n 2
项目六蜗杆传动（4课时） 【项目目标】 本项目主要是要求通过学习让学生了解蜗杆蜗轮传动特点、基本参数，掌握蜗杆传动正确啮合条件和应用实例。从而会分析生活生产中物件的工作特性。 【项目重点、难点】 重点：1、蜗轮回转方向的判断； 2、蜗杆传动的正确啮合条件。 难点：蜗轮蜗杆传动的主要参数的作用。 【教学方法】 “项目教学法”+“讲、练、演示、辅导”的教学方式，以提高学生自主学习的兴趣，增强学生基础技能为主，精讲多练，提高学生认知能力。 【学习方法】 小组合作探究法、讨论交流、实物模型教学、理论联系实践教学及小组汇报。 【学习过程】 一、课前准备： 1、把学生按座位一列为一小组，进行学习任务安排。 2、各组准备好作品进行发表。 二、前置任务（亦可称为任务驱动）： 任务二：蜗杆传动的应用(2课时) 导入：你们知道蜗杆传动是怎样工作的吗？它有 什么特点？ 前置作业： 1、蜗杆传动的优缺点是什么？ 2、怎样理解蜗杆传动的自锁性？ 3、蜗杆传动一般应用在哪些机械设备中？请举例 说明。 4、蜗杆传动的润滑方式有哪些？具体如何操作？ 5、蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 课堂小结：1、蜗杆传动的优缺点。 2、蜗杆传动的正确啮合条件。 课后作业：完成《机械基础（第四版）习题册》中第五章蜗杆传动的相关题目。 学生质疑：由学生当场向教师提问疑惑之处，再由教师视情况而定，采用集中讲解，还是个别讲解或课后辅助的形式均可。 教师点评：由老师进一步进行系统性的分析、总结。 根据老师点评，学生增强记忆和了解。同时，表扬学生的创新思维和行动。并给小组评分。
教学反思：优点：1、通过生本教育，培养学生自主学习的能力 2、让学生参与到课堂中去，提高了学生的学习兴趣 缺点：缺乏教具和多媒体教学设备，机械基础课程如果可以采用多媒体设备教学或理论和实践相结合效果会更好。 【项目小结】 通过学生的“做”→“学”→“讲”→“再学”这样的一种学习方法，让学生更有兴趣去学习那些知识点，从而更有助学生对新知识的掌握，培养学生的兴趣。 【项目评价】 项目教学评价表 【安全教育、健康教育及环保教育】 一、安全教育 1、老师应先对该堂课的学生点名，进行考勤，发现缺课的学生要及时向班主任汇报，并强调课堂中 的相关安全问题。 2、学生的做图工具是否存在安全隐患。 3、严禁学生在教室内追逐打闹。 4、在教室上课的老师要管好本节课的纪律，严防学生发生重大事件，及时发现问题，及时解决并上报。 二、健康教育及环保教育 1、每天上课时应注意教室内的清洁工作，力求环保。 2、严禁将废纸乱丢，注意环保。 3、教育学生不管在上课还是在下课，一定不要乱吐痰，进行健康教育，对已对他人都有利。
目录 一、课程设计任务书 (2) 二、传动方案 (3) 三、选择电动机 (3) 四、计算传动装置的总传动比及其分配各级传动比 (5) 五、传动装置的运动和动力参数 (5) 六、确定蜗杆的尺寸 (6) 七、减速器轴的设计计算 (9) 八、键联接的选择与验算 (17) 九、密封和润滑 (18) 十、铸铁减速器箱主要结构尺寸 (18) 十一、减速器附件的设计 (20) 十二、小结 (23) 十三、参考文献 (23)
一、课程设计任务书 2007—2008学年第 1 学期 机械工程学院（系、部）材料成型及控制工程专业 05-1 班级课程名称：机械设计 设计题目：蜗轮蜗杆传动减速器的设计 完成期限：自 2007年 12 月 31 日至 2008年 1 月 13 日共 2 周 指导教师（签字）：年月日 系（教研室）主任（签字）：年月日
二、传动方案 我选择蜗轮蜗杆传动作为转动装置，传动方案装置如下： 三、选择电动机 1、电动机的类型和结构形式 按工作要求和工作条件，选用选用笼型异步电动机，封闭式结构，电压380v， Y型。 2、电动机容量 工作机所需功率 w p KW Fv p w w 30 .1 96 .0 1000 5.2 500 1000 = ? ? = = η 根据带式运输机工作机的类型，可取工作机效率96 .0 = w η。 电动机输出功率 d p η w d p p= 传动装置的总效率 4 3 3 2 2 1 η η η η η? ? ? = 式中， 2 1 η η、…为从电动机至卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表10-2 KW P w 3.1 =
普通圆柱蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算 1．基本参数： （1）模数m和压力角α： 在中间平面中，为保证蜗杆蜗轮传动的正确啮合，蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数m t2和压力角αt2，即 m a1=m t2=mαa1=αt2 蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为: tgαa=tgαn/cosγ 式中：γ-导程角。 （2）蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，要用与蜗杆尺寸相同的蜗杆滚刀来加工蜗轮。由于相同的模数，可以有许多不同的蜗杆直径，这样就造成要配备很多的蜗轮滚刀，以适应不同的蜗杆直径。显然，这样很不经济。 为了减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化，就对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把及分度圆直径和模数的比称为蜗杆直径系数q，即： q=d1/m 常用的标准模数m和蜗杆分度圆直径d1及直径系数q，见匹配表。 （3）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 蜗杆头数可根据要求的传动比和效率来选择，一般取z1＝1-10，推荐z1＝1，2，4，6。 选择的原则是：当要求传动比较大，或要求传递大的转矩时，则z1取小值；要求传动自锁时取z1＝1；要求具有高的传动效率，或高速传动时，则z1取较大值。
蜗轮齿数的多少，影响运转的平稳性，并受到两个限制：最少齿数应避免发生根切与干涉，理论上应使z2min≥17，但z2＜26时，啮合区显著减小，影响平稳性，而在z2≥30时，则可始终保持有两对齿以上啮合，因之通常规定z2＞28。另一方面z2也不能过多，当z2＞80时(对于动力传动)，蜗轮直径将增大过多，在结构上相应就须增大蜗杆两支承点间的跨距，影响蜗杆轴的刚度和啮合精度；对一定直径的蜗轮，如z2取得过多，模数m就减小甚多，将影响轮齿的弯曲强度；故对于动力传动，常用的范围为z2≈28-70。对于传递运动的传动，z2可达200、300，甚至可到1000。z1和z2的推荐值见下表 （4）导程角γ 蜗杆的形成原理与螺旋相同，所以蜗杆轴向齿距p a与蜗杆导程p z的关系为p z＝z1p a，由下图可知： tanγ=p z／πd1＝z1p a／πd1＝z1m／d1＝z1／q 导程角γ的范围为3.5°一33°。导程角的大小与效率有关。导程角大时，效率高，通常γ＝15°-30°。并多采用多头蜗杆。但导程角过大，蜗杆车削困难。导程角小时，效率低，但可以自锁，通常γ＝3.5°一4.5° 5）传动比I 传动比i=n主动1/n从动2 蜗杆为主动的减速运动中
§5-3蜗杆传动的应用特点 课题：1.蜗杆传动的应用特点 2.习题 课型：新授课+习题课 课时： 2 教学目标：通过本次课的学习，让学生了解蜗杆传动的应用特点，对蜗杆传动散热和润滑的目的及措施都有一定的了解；并通过习题来 巩固本次课和上次课所学知识。 教学重点：1.蜗杆传动的润滑方式 2.蜗杆传动的散热措施 教学难点如何激发学生的学习兴趣 教学方法：讲解、练习 教学媒体：多媒体 教学过程： （一）复习旧课 1、蜗杆传动的组成 2、蜗轮回转方向的判定 3、蜗杆传动的主要参数 4、蜗杆传动的正确啮合条件 （二）导入新课 在应用蜗杆传动时，会产生较大的热量，因此对蜗杆传动的散热和润滑都有一定的要求。 （三）教学内容 一、蜗杆传动的特点 1.结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击和振动小，能得到很大的 单级传动比。 2.当导程角不大于5°时，可实现自锁。（在起重设备中应用广泛、 起安全保障作用） 二、蜗杆传动的润滑 1.润滑的主要目的 减摩与散热，以提高蜗杆传动的效率，防止胶合及减少磨损。 2.润滑方式 油池润滑 喷油润滑 三、蜗杆传动的散热
措施：⑴在箱体外壁增加散热片 ⑵在蜗杆轴端装置风扇进行人工通风 ⑶在箱体油池内装蛇形冷却水管 ⑷采用压力喷油循环润滑 风扇冷却蛇形水管冷却压力喷油冷却 四、习题 给学生指明本章前面做过的习题的答案 出现的问题：1.没做完2.书写不认真3.有抄袭现象4.问答题不先 写“答”字，直接写答案。5.计算题步骤不正确。（四）总结 1、蜗杆传动的特点 2、蜗杆传动的润滑 3、蜗杆传动的散热 （五）巩固新知 练习：课本P72 1—3 （六）作业 习题集P33～P34 1-3 板书设计：
蜗轮、蜗杆的计算公式： 1，传动比=蜗轮齿数÷蜗杆头数 2，中心距=（蜗轮节径+蜗杆节径）÷2 3，蜗轮吼径=（齿数+2）×模数 4，蜗轮节径=模数×齿数 5，蜗杆节径=蜗杆外径-2×模数 6，蜗杆导程=π×模数×头数 7，螺旋角（导程角）tgβ=（模数×头数）÷蜗杆节径 一．基本参数： （1）模数m和压力角α： 在中间平面中，为保证蜗杆蜗轮传动的正确啮合，蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数m t2和压力角αt2，即 m a1=m t2=m αa1=αt2 蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为: tgαa=tgαn/cosγ 式中：γ-导程角。 （2）蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，要用与蜗杆尺寸相同的蜗杆滚刀来加工蜗轮。由于相同的模数，可以有许多不同的蜗杆直径，这样就造成要配备很多的蜗轮滚刀，以适应不同的蜗杆直径。显然，这样很不经济。 为了减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化，就对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把及分度圆直径和模数的比称为蜗杆直径系数q，即： q=d1/m 常用的标准模数m和蜗杆分度圆直径d1及直径系数q，见匹配表。 （3）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2
蜗杆头数可根据要求的传动比和效率来选择，一般取z1＝1-10，推荐z1＝1，2，4，6。
选择的原则是：当要求传动比较大，或要求传递大的转矩时，则z1取小值；要求传动自锁时取z1＝1；要求具有高的传动效率，或高速传动时，则z1取较大值。蜗轮齿数的多少，影响运转的平稳性，并受到两个限制：最少齿数应避免发生根切与干涉，理论上应使z2min≥17，但z2＜26时，啮合区显著减小，影响平稳性，而在z2≥30时，则可始终保持有两对齿以上啮合，因之通常规定z2＞28。另一方面z2也不能过多，当z2＞80时(对于动力传动)，蜗轮直径将增大过多，在结构上相应就须增大蜗杆两支承点间的跨距，影响蜗杆轴的刚度和啮合精度；对一定直径的蜗轮，如z2取得过多，模数m就减小甚多，将影响轮齿的弯曲强度；故对于动力传动，常用的范围为z2≈28-70。对于传递运动的传动，z2可达200、300，甚至可到1000。z1和z2的推荐值见下表 （4）导程角γ 蜗杆的形成原理与螺旋相同，所以蜗杆轴向齿距p a与蜗杆导程p z的关系为p z＝z
机械设计中必须掌握的齿轮传动知识！ 【每日学机械】第89期，今天我们聊聊在机械设计中，我们必须掌握的齿轮传动知识！ 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的 机械传动。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。 齿轮传动的特点：效率高，在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为96%~99%，这对大功率传动有很大的经济意义；结构紧凑，比带、链传动所需的空间尺寸小；传动比稳定，传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，正是由于其具有这一特点；工作可靠、寿命长，设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要； 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。齿轮传动的分类： 齿轮传动按齿轮的外形可分为圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、非圆齿轮传动、齿条传动和蜗杆传动。 圆柱齿轮传动用于传递平行轴间动力和运动的一种齿轮传动。按轮齿与齿轮轴线的相对关系，圆柱齿轮传动可分为直
齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动和人字齿圆柱齿轮传动3种。 ▲直齿圆柱齿轮传动▲斜齿圆柱齿轮传动▲人字齿圆柱齿轮传动 圆柱齿轮传动的传递功率和速度适用范围大，功率可从小于千分之一瓦到10万千瓦，速度可从极低到300米／秒。啮合特点由齿廓曲面形成过程可知，渐开线直齿圆柱齿轮啮合时，齿廓曲面的接触线是与轴线平行的直线，在啮合过程中整个齿宽同时进入和退出啮合，轮齿上所受的力也是突然加上或卸掉，故传动平稳性差，冲击和噪声大。 锥齿轮传动锥齿轮传动由一对锥齿轮组成的相交轴间的齿轮传动，又称伞齿轮传动。按齿线形状锥齿轮传动可分为直齿锥齿轮传动、斜齿锥齿轮传动和曲线齿锥齿轮传动，其中直齿的和曲线齿的应用较广。 ▲直齿锥齿轮传动 ▲斜齿锥齿轮传动 非圆齿轮传动是指传动中至少有一个齿轮的节曲面不是旋转曲面的齿轮传动。齿条传动齿轮与齿条的传动结构，齿条分直齿齿条和斜齿齿条，分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用；齿条的齿廓为直线而非渐开线（对齿面而言则为平面），相当于分度圆半径为无穷大圆柱齿轮。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴
齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链轮传动的优缺点超全
几种传动形式之间的比较齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力 齿轮传动与带传动相比主要有以下优点： （1）传递动力大、效率高； （2）寿命长，工作平稳，可靠性高； （3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动 齿轮传动与带传动相比主要缺点有： （1）制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； （2）不宜作远距离传动。 (3 ) 无过载保护 (4 ) 需专门加工设备
蜗轮蜗杆用于传递交错轴之间的回转运动和动力 带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传递运动和力的，适用于传递两轴中心距较大的场合 链传动的特点:①和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力;②能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作;③和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力较小;④传递效率较高,一般可达～;⑤链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象;⑥安装和维修要求较高.链轮材料一般是结构钢等. 带传动(皮带传动)特点(优点和缺点):①结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合;②传动平稳无噪声,能缓冲、吸振;③过载时带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用;④不能保证精确的传动比.带轮材料一般是铸铁等. 齿轮传动的特点:①能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;②传递的功率和速度范围较大;③结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;④传动效率高,使用寿命长;⑤齿轮的制造、安装要求较高.齿轮材料一般是铸铁等. 涡轮蜗杆传动最主要的特点就是具有反向自锁的功能，而且相比其它传动具有较大的速比，涡轮蜗杆的输入、输出轴不在同一轴线上，甚至不在同一个平面上。自身的缺点，那就是涡轮蜗杆的传动效率不够高，精度也不是很高
机械基础复习资料 (蜗杆传动) 【复习要求】 1.了解蜗杆传动的组成及其应用特点； 2.理解蜗杆传动的传动比及几何参数并掌握其几何尺寸的计算方法； 3.理解蜗杆传动的正确啮合条件； 4.掌握蜗杆传动的三向判别方法及蜗杆传动的受力分析。 【知识网络】 【知识精讲】 一、蜗杆传动的组成 1.蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮组成的蜗杆副。 2.蜗杆相当于一螺旋角很大而直径很小的斜齿轮；蜗轮类似于一螺旋角很小而直径较大的沿齿宽方向为凹弧形的斜齿轮。 3.蜗杆与蜗轮的轴线在空间互相垂直交错成90°。通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。 二、蜗杆传动的类型 根据不同的分类标准，蜗杆传动分成不同的类型(见表)。
三、蜗杆传动的特点(见表) 四、传动比、基本参数及正确啮合条件 1.传动比(i12)： i12=n1/n2=Z2/Z1 (1)n1——蜗杆转速；n2——蜗轮转速；Z2——蜗轮齿数；Z1——蜗杆头数。 (2)蜗杆传动传动比计算公式与齿轮传动形式相同，但表示含义不同。齿轮传动中 Z2/Z1=(mZ2)/(mZ1)=d2/d1；而蜗杆传动中Z2/Z1＝(mZ2)/(mZ1)≠d2/d1(=(mZ2)/(mq))。 2.基本参数 (1)主平面的概念：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。 注在主平面内，蜗杆的齿形是直线，相当于一标准齿条；蜗轮的齿廓在主平面内为渐开线。因此，主平面内的蜗杆蜗轮传动相当于齿条与渐开线齿轮啮合传动。 (2)模数、压力角： 为了加工方便，规定主平面内的几何参数为标准值。蜗杆的轴向模数(m x1)和轴向压力角(α1)为标准值，蜗轮的端面模数(m t2)和端面压力角(αt2)为标准值。 (3)蜗杆直径系数(q)、导程角(γ)及蜗轮的螺旋角(β)： 蜗杆直径系数(q)：也称为蜗杆的特性系数，q=Z1/tgγ，q为标准值。 导程角(γ)：圆柱螺旋线的切线与端平面之间所夹的锐角。 蜗轮的螺旋角(β)：蜗轮的轮齿的螺旋线的切线与蜗轮轴线之间所夹的锐角。 (4)正确啮合条件： m x1=m t2=m或α1=αt2=α或γ=β三个条件同时具备，尚可正确啮合。 五、蜗杆传动几何尺寸计算(见表4.3) 六、蜗杆传动的三向判别方法 1.蜗杆传动中的三向是指：蜗杆(或蜗轮)的螺旋方向、蜗杆的旋转方向、蜗轮的旋转方向。 2.蜗杆传动中已知三向中的任意两向，即可判别出第三向。
蜗杆传动设计 蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90°。这种传动由于具有结构紧凑、传动比大、传动平稳以及在一定的条件下具有可靠的自锁性等优点，它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械及其它机器或设备中。基本要求 1．熟练掌握蜗杆的传动特点、失效形式和计算准则； 2．熟练掌握蜗杆和蜗轮的结构特点； 3．掌握蜗杆传动的受力分析、滑动速度和效率； 4．掌握蜗杆传动的热平衡计算； 5．了解蜗杆传动的强度计算特点； 6．了解蜗杆的传动类型； 8.1.1 蜗轮蜗杆的形成 蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。小齿轮的轮齿分度圆柱面上缠绕一周以上，这样的小齿轮外形像一根螺杆，称为蜗杆。大齿轮称为蜗轮。为了改善啮合状况，将蜗轮分度圆柱面的母线改为圆弧形，使之将蜗杆部分地包住，并用与蜗杆形状和参数相同的滚刀范成加工蜗轮，这样齿廓间为线接触，可传递较大的动力。 蜗杆蜗轮传动的特征： 其一，它是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，交错角为∑＝90°，z1很少，一般z1＝1～4； 其二，它具有螺旋传动的某些特点，蜗杆相当于螺杆，蜗轮相当于螺母，蜗轮部分地包容蜗杆。 8.1.2 蜗杆传动的类型 按蜗杆形状的不同可分： 1．圆柱蜗杆传动-普通圆柱蜗杆（阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆、锥面包络蜗杆）和圆弧蜗杆 2．环面蜗杆传动 3．锥蜗杆传动 8.1.3 蜗杆传动的特点 传动比大，结构紧凑 传动平稳，无噪声 具有自锁性 传动效率较低，磨损较严重 蜗杆轴向力较大，致使轴承摩擦损失较大。 8.1.4 蜗杆传动的应用 由于蜗杆蜗轮传动具有以上特点，故常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。当要求传递较大功率时，为提高传动效率，常取z1＝2-4。此外，由于当γ1较小时传动具有自锁性，故常用在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。它还广泛应用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中； 蜗杆传动由蜗杆相对于蜗轮的位置不同分为上置蜗杆和下置蜗杆传动。 8.2.1 普通圆柱蜗杆传动的基本参数及其选择
第七章 蜗杆传动 第一节 蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，用来传递空间两交错轴的运动和动力。如图7-1所示。通常两轴交错角为90°,蜗杆为主动件。 一、蜗杆传动的类型 如图7-2所示，根据蜗杆的形状，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动（图a ），环面蜗杆传动（图b ）,和锥面蜗杆传动(图c )。 圆柱蜗杆传动，按蜗杆轴面齿型又可分为普通蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。 普通蜗杆传动多用直母线刀刃的车刀在车床上切制，可分为阿基米德蜗杆（ZA 型）、渐开蜗杆（ZI 型）和法面直齿廓蜗杆（ZH 型）等几种。 如图7-3所示，车制阿基米德蜗杆时刀刃顶平面通过 蜗杆轴线。该蜗杆轴向齿廓为直线，端面齿廓为阿基米德螺旋线。阿基米德蜗杆易车削难磨削，通常在无需磨削加 工情况下被采用，广泛用于转速较低的场合。 图7-1蜗杆传动 如图7-4所示，车制渐开线蜗杆时，刀刃顶平面与基圆柱相切，两把刀具分别切出左、右侧螺旋面。该蜗杆轴向齿廓为外凸曲线，端面齿廓为渐开线。渐开线蜗杆可在专用机床上磨削，制造精度较高，可用于转速较高功率较大的传动。 蜗杆传动类型很多，本章仅讨论目前应用最为广泛的阿基米德蜗杆传动。 二、蜗杆传动的特点 (1)传动比大，结构紧凑。单级传动比一般为10～40(<80)，只传动运动时（如分度机构），传动比可达1000。 (2)传动平稳，噪声小。由于蜗杆上的齿是连续的螺旋齿，蜗轮轮齿和蜗杆是逐渐进入啮合又逐渐退出啮合的，故传动平稳，噪声小。 (3) 有自锁性。当蜗杆导程角小于当量摩擦角时，蜗轮不能带动蜗杆转动，呈自锁 a) b) c) 图7-2蜗杆传动的类型
目录 第一章总论............................................. 错误!未定义书签。 一、机械设计课程设计的内容........................... 错误!未定义书签。 二、设计任务......................................... 错误!未定义书签。 三、设计要求......................................... 错误!未定义书签。第二章机械传动装置总体设计............................. 错误!未定义书签。 一、电动机的选择..................................... 错误!未定义书签。 二、传动比及其分配................................... 错误!未定义书签。 三、校核转速......................................... 错误!未定义书签。 四、传动装置各参数的计算............................. 错误!未定义书签。第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算................. 错误!未定义书签。 一、蜗轮蜗杆材料及类型选择........................... 错误!未定义书签。 二、设计计算......................................... 错误!未定义书签。第四章轴的结构设计及计算............................... 错误!未定义书签。 一、安装蜗轮的轴设计计算............................. 错误!未定义书签。 二、蜗杆轴设计计算................................... 错误!未定义书签。第五章滚动轴承计算..................................... 错误!未定义书签。 一、安装蜗轮的轴的轴承计算........................... 错误!未定义书签。 二、蜗杆轴轴承的校核................................. 错误!未定义书签。第六章键的选择计算..................................... 错误!未定义书签。第七章联轴器........................................... 错误!未定义书签。第八章润滑及密封说明................................... 错误!未定义书签。第九章拆装和调整的说明................................. 错误!未定义书签。第十章减速箱体的附件说明............................... 错误!未定义书签。课程设计小结............................................. 错误!未定义书签。参考文献................................................. 错误!未定义书签。
课题序号理论授课班级 授课课时 2 授课形式理论：使用多媒体教学方法讲授（.PPT）； 授课章节名称 第五章蜗杆传动 §5-3蜗杆传动的应用特点 使用教具课件 教学目的1、理解蜗杆传动的特点 2、掌握蜗杆传动润滑和散热 教学重点蜗杆传动的特点 教学难点 蜗杆传动润滑和散热 更新、补充、 删节内容 课外作业 教学后记
授课主要内容或板书设计 第五章蜗杆传动 §5-3蜗杆传动的应用特点 一、蜗杆传动的特点 1.传动比大，结构紧凑。用于传递动力时，i=8～80, 用于传递运动时，i可达1000。 2.传动平稳，无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较 多所以平稳性好。 3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由蜗 杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。 4.传动效率低。因为在传动中摩擦损失大，其效率一般为η=0.7～0.8，具有 自锁性传动时效率η=0.4～0.5。故不适用于传递大功率和长期连续工作。 5.为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高 二、蜗杆传动的润滑 目的：减摩与散热，以提高蜗杆传动的效率，防止胶合及减少磨损。 润滑方式：油池润滑、喷油润滑。 三、蜗杆传动的散热 风扇冷却蛇形水管冷却压力喷油冷却
课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤 新课引入 新授学生自习 知识精讲举例 【复习】1、蜗杆传动的主要参数 2、蜗杆传动正确啮合条件 【导入】 第五章蜗杆传动 §5-3蜗杆传动的应用特点 一、蜗杆传动的特点 1.传动比大，结构紧凑。用于传递动力时，i=8～80, 用于传递运动时，i可达1000。 2.传动平稳，无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数较多所以平稳性好。 3.当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能蜗轮带动蜗杆。 4.传动效率低。因为在传动中摩擦损失大，其效率一般为η=0.7～0.8，具有自锁性传动时效率η=0.4～0.5。故不适用于传递大功率和长期连续工作。 5.为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高。
7 蜗杆传动 应用和类型 传动的特点和应用 组成：蜗杆、蜗轮（一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件） 作用：传递空间交错的两轴之间的运动和动力。通常Σ=90° 应用：用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造工业中。最大传递功率为750Kw，通常用在50Kw以下。 1）、传动比大。单级时i=5~80，一般为i=15~50，分度传动时i可达到1000，结构紧凑。 2）、传动平稳、噪声小。 3）、自锁性，当蜗杆导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，可实现自锁。 4）、蜗杆传动效率较低，其齿面间相对滑动速度大，齿面磨损严重。 5）、蜗轮的造价较高。为降低摩擦，减小磨损，提高齿面抗胶合能力，蜗轮常用贵重的铜合金制造。 7.1.2 蜗杆传动的类型 照蜗杆的形状不同分为：圆柱蜗杆传动(a)、环面蜗杆传动(b)、锥面蜗杆传动(c)。 （a）圆柱蜗杆传动 （c）锥面蜗杆传动 图7-1 蜗杆传动的类型 、圆柱蜗杆传动 右旋之分。螺杆的常用齿数（头数）z1=1~4，头数越多，传动效率越高。蜗杆加工由于安装位置不同，产生的螺旋面在相对剖面内的齿廓曲线形状不同。）、阿基米德蜗杆（ZA蜗杆） 米德蜗杆是齿面为阿基米德螺旋面的圆柱蜗杆。通常是在车床上用刃角α0=20°的车刀车制而成，切削刃平面通过蜗杆曲线，端面齿廓为阿基米德螺旋线 、缺点：蜗杆车制简单，精度和表面质量不高，传动精度和传动效率低。头数不宜过多。 用：头数较少，载荷较小，低速或不太重要的场合。
图7-2 阿基米德蜗杆 2）、法向直廓蜗杆（ZN蜗杆） 杆加工时，常将车刀的切削刃置于齿槽中线（或 法向剖面内，端面齿廓为延伸渐开线。 点：常用端铣刀或小直径盘铣刀切制，加工简便，利于加工多头蜗杆，可以用砂轮磨齿，加工精度和表面质量较高。：用于机场的多头精密蜗杆传动。 ）、渐开线蜗杆（ZI蜗杆） 杆是齿面为渐开线螺旋面的圆柱蜗杆。用车刀加工时，刀具切削刃平面与基圆相切，端面齿廓为渐开线。 缺点：可以用单面砂轮磨齿，制造精度、表面质量、传动精度及传动效率较高。 用：用于成批生产和大功率、高速、精密传动，故最常用。 、环面蜗杆传动特点： （1）、齿轮表面有较好的油膜形成条件，抗胶合的承载能力和效率都较高； （2）、同时接触的齿数较多，承载能力为圆柱蜗杆传动的1.5~4倍； （3）、制造和安装较复杂，对精度要求高； （4）、需要考虑冷却的方式。 、锥面蜗杆传动 数多，重合度大，传动平稳，承载能力强； （2）、蜗轮用淬火钢制造，节约有色金属。
第七章 蜗杆传动 （1） 说明蜗杆头数1z 及蜗轮齿数2z 的多少对蜗杆传动性能的影响？ （2） 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？ （3） 蜗杆传动有哪些特点？应用于什么场合？ （4） 蜗杆导程角γ大小不同时，其相应的蜗杆加工方法有何特点？蜗杆传动以 什么面定义标准模数？ （5） 为什么要引入蜗杆直径系数？如何选用？它对蜗杆传动的强度、刚度、 啮合效率及尺寸有何影响？ （6） 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？自锁条件是什么？ （7） 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角γ的大小对效率有何影 响？ （8） 为什么蜗杆传动只计算蜗轮齿的强度，而不计算蜗杆齿的强度？在什么 情况下需要进行蜗杆的刚度计算？许用应力如何确定？ （9） 蜗杆传动的热平衡如何计算？可采用哪些措施来改善散热条件？ 二、填空题： （1） 减速蜗杆传动中，主要的失效形式为 、 、 ，常发生 在 。 （2） 普通圆柱蜗杆传动变位的主要目的是 和 。 （3） 有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知21=z ，8=q ，422=z ，中间平面上 模数mm m 8=，压力角020=α，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径=1d mm ，传动中心距=a mm ，传动比=i 。蜗杆分度圆柱上的螺 旋线角升γ=arctan 蜗轮为 旋，蜗轮分度圆柱上的螺旋角 β= 。 （4） 蜗杆传动中，蜗杆导程角为γ，分度圆圆周速度为1v ，则其滑动速度s v 为 ，它使蜗杆蜗轮的齿面更容易发生 和 。
（5） 两轴交错角为090的蜗杆传动中，其正确的啮合条件是 ， 和 （等值同向）。 （6） 闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分： ， 和 。 （7） 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越低，自锁性越好，一般蜗 杆头数取=1z 。 （8） 阿基米德蜗杆传动在中间平面相当于 与 相啮合。 （9） 变位蜗杆传动只改变 的尺寸，而 尺寸不变。 （10） 在标准蜗杆传动中，当蜗杆为主动时，若蜗杆头数1z 和模数m 一定时， 增大直径系数q ，则蜗杆刚度 ；若增大导程角γ，则传动效率 。 （11） 蜗杆传动发热计算的目的是防止 而产生齿面 失效，热平衡计 算的条件是单位时间内 等于同时间内的 。 （12） 蜗杆传动设计中，通常选择蜗轮齿数262>z 是为了 ；802 蜗杆传动装置的特点与发展 蜗杆传动装置是齿轮传动的基本类型之一，用以传递空间交错两轴之间的动力和运动。由于传动过程中蜗杆始终与蜗轮啮合，从不间断，所以蜗轮蜗杆传动平稳，具有噪声低、冲击载荷小、振动小、传动比大（i=8～6，特殊要求的可达100，相当于2～3级齿轮传动，在分度机构和手动机构中单级传动可达300）、零件数目少、结构紧凑、体积小、质量轻、噪声低、蜗轮输出转矩大等特点。这使得蜗杆传动在机械传动领域具有不可替代的特殊地位。 蜗轮蜗杆传动的啮合方式以滑动为主，相对滑动速度大，不易实现良好的润滑，因此蜗轮蜗杆传动发热量大、蜗轮磨损快、易发生胶合、传动效率低。这必然影响蜗轮蜗杆副的承载能力、传动效率和使用寿命，并限制蜗轮传动的发展和应用。 就影响蜗轮磨损的主要因素而言，除了蜗轮蜗杆设计水平、制造装配精度、材料、热处理质量等之外，润滑油的影响不容忽视。润滑油可以减小摩擦和磨损，提高蜗轮副传动效率及使用寿命。另外，蜗杆传动常常采用钢质蜗杆与铜质蜗轮配副，这种硬度相差悬殊的摩擦副在空间滚-滑接触过程中的摩擦、磨损和润滑特性与其他齿轮传动形式有所不同。1971年日本学者笹田针对99.5％纯铁和99.7％纯铜销-盘摩擦副进行摩擦磨损试验。结果表明，与钢-钢摩擦副相比，钢-铜摩擦副的磨损量要低得多。正因为如此，目前蜗轮蜗杆传动大多采用钢-铜配副。 随着材料技术、润滑技术、计算机技术等一系列新技术的发展，蜗杆传动技术不断进步。新的蜗轮蜗杆传动要求体积更小、承载能力更高、工作条件更苛刻；与此相适应，人们逐步认识到润滑在蜗轮传动装置中的作用。特别是当蜗轮蜗杆承受重载或冲击负荷、蜗轮齿面易发生胶合失效时，润滑的作用更加重要。 人们往往习惯于从蜗轮蜗杆的结构设计入手，通过不断改进齿形和啮合条件来改善蜗轮蜗杆传动润滑。20世纪20年代以来，蜗轮蜗杆传动技术及其啮合理论得到了迅速发展。20世纪50年代初，前西德公司根据尼曼（g.niemnn）教授“凹面齿圆柱蜗杆副”的研究成果注册了“cavex”商标，并将相应的产品投放市场；20世纪60年代日本三菱购进前西德“cavex”型蜗轮蜗杆专利，此后两国对 蜗杆传动(含答案)59969 蜗杆传动 一、判断题（正确 T ，错误 F ） 1. 两轴线空间交错成90°的蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮螺旋方向应相同。 （ ） 2. 蜗杆传动的主平面是指通过蜗轮轴线并垂直于蜗杆轴线的平面。 （ ） 3. 蜗杆的直径系数为蜗杆分度圆直径与蜗杆模数的比值，所以蜗杆分度圆直径越大，其直径系数也 越大。 （ ） 4. 蜗杆传动的强度计算主要是进行蜗轮齿面的接触强度计算。 （ ） 5. 变位蜗杆传动中，是对蜗杆进行变位，而蜗轮不变位。 （ ） 二、单项选择题 1. 与齿轮传动相比，（ ）不能作为蜗杆传动的优点。 A 传动平稳，噪声小 B 传动比可以较大 C 可产生自锁 D 传动效率高 2. 在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，将使传动效率（ ）。 A 降低 B 提高 C 不变 D 增大也可能减小 3. 蜗杆直径系数的标准化是为了（ ）。 A 保证蜗杆有足够的刚度 B 减少加工时蜗轮滚刀的数目 C 提高蜗杆传动的效率 D 减小蜗杆的直径 4. 下列公式中，用（ ）确定蜗杆传动比的公式是错误的。 A 21ωω>=i B 12z z i >= C 12d d i >= D 21n n i >= 5. 提高蜗杆传动效率的最有效方法是（ ）。 A 增加蜗杆头数 B 增加直径系数 C 增大模数 D 减小直径系数 三、填空题 1. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越___________，自锁性越____________。 2. 有一普通圆柱蜗杆传动，已知蜗杆头数21=z ，蜗杆直径系数8=q ，蜗轮齿数372=z ，模数mm 8=m ，则蜗杆分度圆直径_________________mm ，蜗轮的分度圆直径________________mm ，传动中心距________________mm ，传动比___________，蜗轮分度圆上的螺旋角_____________。 3. 阿基米德蜗杆传动变位的主要目的是为了_____________________和____________________。 四、简答题 1. 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 2. 为何连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算？可采用哪些措施来改善散热条件？ 3. 蜗杆传动为什么一般选择钢蜗杆和铜蜗轮作为配对材料？ 4. 蜗杆传动的主要失效形式和计算准则？ 5. 与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要优、缺点有哪些？ 五、分析计算题 1. 已知一带式运输机用阿基米德蜗杆传动，传递的功率均kW 8.81=P ，转速m in /r 9601=n ，传 动比18=i ，蜗杆头数21=z ，直径系数8=q ，蜗杆导程角01214'''?=γ，蜗轮端面模数 mm 10=m ，当蜗杆主动时的传动效率88.0=η，蜗杆右旋，转动方向如图所示。 试求：（1）蜗轮的转向及各力指向； （2）计算蜗杆和蜗轮所受个分力的大小。 蜗杆传动及其设计 一、填空题 1．阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是：蜗杆的轴向模数应等于蜗轮的，蜗杆应等于蜗轮的端面压力角，蜗杆分度圆导程角应等于蜗轮分度圆角，且两者旋向。 2．蜗杆传动的主要失效形式是、和磨损。 3．其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度。 4．蜗杆传动的油温最高不应超过。 5．在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动的效率越，自锁性越。一般蜗杆头数常取。 6．蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值应越。 7．蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件为。 二、选择题 1．一般中速中载条件下，蜗轮齿圈常用材料： A.碳钢 B.合金钢 C.青铜 D.铸铁 2．为提高蜗杆传动效率，在润滑保证下，最有效的措施是： A.单头蜗杆 B.多头蜗杆 C.大直径系数蜗杆 D.提高蜗杆转速 3．在蜗杆传动中通常为主动件： A.蜗杆 B.蜗轮 C.蜗杆或蜗轮都可以 4．在蜗杆传动中，应用比较广泛的是： A.圆柱蜗杆 B.环面蜗杆 C.锥蜗杆 5．在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使蜗杆导程角当量摩擦角： A.大于 B.小于 C.等于 6．计算蜗杆传动的传动比时，公式是错误的： A. i=w1/w2 B. i=n1/n2 C. i=d1/d2 C. i=z2/z1 7．蜗杆传动的总效率,主要取决于时的效率。 A.轴承摩擦损耗; B.啮合摩擦损耗; C.加装风扇损耗; D.溅油损耗。 8．蜗轮蜗杆传动正确啮合条件中，蜗杆导程角与蜗轮分度圆柱螺旋角关系为。 A.大小相等且方向相同 B.大小相等且方向相反 C.都可以 9．蜗轮蜗杆传动中，将蜗杆分度圆直径标准化是为了。 1）中心距标准化2）减少蜗轮滚刀3）提高效率40保证蜗杆刚度 10．蜗杆蜗轮传动中，蜗轮的螺旋角β2 蜗杆的分度圆柱导程角γ。 1）大于2）小于3）等于 11．普通圆柱蜗杆传动中，在螺旋线的法截面上具有直线齿廓。 A、阿基米德蜗杆 B、渐开线蜗杆 C、延伸渐开线蜗杆蜗杆传动装置的特点与发展 (1)
蜗杆传动(含答案)59969培训资料
蜗杆传动及其设计
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