第8章蜗杆传动设计
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
z 1＝2-4。此外，由于当γ
1
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
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和压应分别相等于蜗轮的法面模数m t2和压力角αt2，即
力角α
a1
m
=m t2=mαa1=αt2
a1
蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为:
tgα
=tgαn/cosγ
a
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 =d
/m
1
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
＝z1p a由下图可知：
z
tanγ= p
／πd1＝z1p a／πd1＝z1m／d1＝z1／q
z
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
i=n
/n2=z2/z1 =u
1
式中：n1 -蜗杆转速；n2-蜗轮转速。
减速运动的动力蜗杆传动，通常取5≤u≤70，优先采用15≤u≤50；增速传动5≤u≤15。
普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配表。
8.2.2 蜗杆传动变位的特点
蜗杆传动变位
变位蜗杆传动根据使用场合的不同，可在下述两种变位方式中选取一种。
1)变位前后，蜗轮的齿数不变(z2 '＝z2)，蜗杆传动的中心距改变(a '≠a)，如图9-8a、c所示，其中心距的计算式如下：
a '＝a+x
2m=(d
1
+d2+2x2m)/2
2)变位前后，蜗杆传动的中心距不变(a'＝a)，蜗轮齿数发生变化(z2'≠z2)，如图9-8d、e所示，z2' 计算如下：
因a'＝a则z2' ＝z2-2x2
蜗杆传动变位：
8.2.3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式:
8.3.1 蜗杆传动的失效形式、计算准则及常用材料
失效形式：
点蚀、齿面胶合及过度磨损由于蜗杆传动类似于螺旋传动啮合效率较低、相对滑动速度较大，点蚀、磨损和胶合最易发生，尤其当润滑不良时出现的可能性更大。又由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，蜗轮是该传动的薄弱环节。因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算和蜗杆传动的抗胶合能力计算
计算准则：
开式传动中主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，要按齿根弯曲疲劳强度进行设计。
闭式传动中主要失效形式是齿面胶合或点蚀而。要按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外，闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。
常用材料：
蜗杆材料、蜗轮材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好的跑合性能、耐磨性能和抗胶合性能。蜗轮传动常采用青铜或铸铁作蜗轮的齿圈，与淬硬并磨制的钢制蜗杆相匹配。
8.3.2 蜗杆传动的载荷和应力分析
受力分析
以右旋蜗杆为主动件，并沿图示的方向旋转时，蜗杆螺旋面上的受力情况。设F n为集中作用于节点P处的法向载荷，它作用于法向截面Pabc内。F n可分解为三个互相垂直的分力，即圆周力F t、径向力F r和轴向力F a。显然，在蜗杆与蜗轮间，载荷F t1与F a2、F r1与F r2和F a1与F t2对大小相等、方向相反的力。
各力的大小可按下式计算：
F
=F a2=2T1/d1
t1
F
=F a1=2T1/d2
t2
F
=F r2=F a1tanα
r1
F
= F a1/cosαn cosγ=F a2/cosαn cosγ=2T2/d2cosαn cosγ
n
式中：T1、T2-蜗杆与蜗轮上的转矩 N.mm。
确定各力的方向：蜗杆为主动件，蜗杆的圆周力方向与蜗杆上啮合点的速度方向相反；蜗杆为从动件，蜗轮的圆周力方向与蜗轮的啮合点的速度方向相同；蜗杆和蜗轮的轴向力方向分别与蜗轮和蜗杆的周向力方向相反；蜗杆和蜗轮的径向力方向分别指向各自的圆心。
计算载荷
F
=KF n K=K A KβK v
ca
式中：
K—载荷系数；
K
—使用系数；
A
K β—齿向载荷分布系数
K v —动载系数。 使 用 系 数(K A )
注：小值用于每日偶而工作，大值用于长期连续工作。 应力分析
由于蜗杆传动中，蜗轮比蜗杆的强度低。因此，在应力分析中只要了解蜗轮的情况就可以了。普通圆柱蜗杆传动在中间平面相当于齿条和齿轮的传动，故可以仿照圆柱斜齿轮推倒蜗轮的应力计算公式。
蜗轮齿面接触应力
蜗轮齿面接触应力仍来源于赫兹公式。 接触应力
Mpa
式中：
K-载荷系数；
F
n
-啮合面的法向载荷，N；
Z
E
-材料的弹性影响系数，，对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，取Z E=160（）；
ρ∑-综合曲率；
L
-接触线总长，mm。
将上式换算成蜗轮转矩T2和中心距a的关系得：
Mpa
式中
Z
ρ-蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触应力的影响系数，简称接触系数，查图
8.3.3 蜗杆传动的强度计算
蜗轮齿面接触疲劳强度计算
蜗轮齿根接触疲劳强度的验算公式为：
σ
H ≤[σ]
H MPa
式中：
[σ]
H
-蜗轮齿面的许用接触应力。设计公式为：
mm
蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算
蜗轮齿根弯曲疲劳强度的验算公式为：
σ
F ≤[σ]
F MPa
式中：
σ
F
-蜗轮齿根的许用弯曲应力。
设计公式为：
mm3
许用应力
当蜗轮材料为强度极限σ
B
＜300MPa的青铜，蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮齿面接触疲劳失效。因此，承载能力取决于蜗轮的接触疲劳强度。则
[σ]
H =K
HN
[σ]
H
'，其中[σ]
H
'为基本许用应力，查表；K HN为接触疲劳强度的寿命
系数，K HN =
铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力[σ]
H
' （Mpa）
注：铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力为应力循环次数时之值N =107，当N ≠107时，需将表中数值乘以寿命系数K HN ；当N >25x107时，取N =25x107；当
N <2.6x105时，取N =2.6x105。
如果蜗轮材料为σB ＞300MPa 的青铜或灰铸铁，蜗轮传动的主要失效形式为蜗轮齿面胶合，因尚无完善的胶合强度计算公式，则按接触疲劳强度进行条件性计算。由于胶合不属于疲劳失效，[σ]H 与应力循环次数N 无关，可直接查表。
灰铸铁及铸铝铁青铜蜗轮许用接触应力[σ]H (MPa)
蜗轮的许用弯曲应力[σ]F =K HN [σ]F '，其中[σ]F '为基本许用应力，查表；
K FN 为寿命系数。
蜗轮的基本许用弯曲应力[σ]F ’(MPa)
注：表中各种青铜的基本许用弯曲应力为应力循环次数时之值N=106，当N ≠106时，需将表中数值乘以寿命系数K FN；当N>25x107时，取N=25x107；当N<105时，取N=105。
8.4.1 蜗杆传动的效率
闭式蜗杆传动的效率由三部分组成，蜗杆总效率η为
η=η1η2η3
式中：
η1-传动啮合效率
蜗杆总效率η主要取决于传动啮合效率。其考虑齿面间相对滑动的功率损失；啮合效率可近似地按螺纹副的效率计算，即
式中：
γ-普通圆柱蜗杆分度圆上的导程角；
φ-当量摩擦角,, 其值可根据滑动速度v
查表选取
s
当量摩擦角φ
滑动速度v s由图得：
m/s v
-蜗杆分度圆的圆周速度，m/s；
1
d
-蜗杆分度圆直径，mm；
1
n
-蜗杆的速度，r/min。
1
η2-油的搅动和飞溅损耗时的效率；
η3-轴承效率。
在设计之初，为求近似计算蜗杆轴上的扭矩T2，η值可估取为
8.4.2 蜗杆传动的润滑油
润滑油
润滑油的种类很多，需根据蜗杆；蜗轮配对材料和运转条件合理选用。在钢蜗杆配青铜蜗轮时，常用的润滑油见表。
润滑油粘度及给油方法
润滑油粘度及给油方法，一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。对于闭式传动，常用的润滑油粘度及给油方法见表；对于开式传动，则采用粘度较高的齿轮油或润滑旨。如果采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端；蜗杆正反转时，两边都要装有喷油嘴，而且要控制一定的油压。
蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法
润滑油量
对闭式蜗杆传动采用油池润滑时，在搅油损耗不致过大的情况下，应有适当的油量。这样不仅有利于动压油膜的形成，而且有助于散热。对于蜗杆下置式或蜗杆侧置式的传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；当为蜗杆上置式时，浸油深度约为蜗轮外径的1／3。
8.5 蜗轮蜗杆结构
1．蜗杆结构：
蜗杆通常与轴为一体，采用车制或铣制，结构分别见下图
2．蜗轮结构：
目录 第一章总论......................................................... - 2 - 一、机械设计课程设计的容......................................... - 2 - 二、设计任务..................................................... - 2 - 三、设计要求..................................................... - 3 - 第二章机械传动装置总体设计......................................... - 3 - 一、电动机的选择................................................. - 4 - 二、传动比及其分配............................................... - 4 - 三、校核转速..................................................... - 5 - 四、传动装置各参数的计算......................................... - 5 - 第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算............................. - 5 - 一、蜗轮蜗杆材料及类型选择....................................... - 6 - 二、设计计算..................................................... - 6 - 第四章轴的结构设计及计算.......................................... - 10 - 一、安装蜗轮的轴设计计算........................................ - 10 - 二、蜗杆轴设计计算.............................................. - 15 - 第五章滚动轴承计算................................................ - 17 - 一、安装蜗轮的轴的轴承计算...................................... - 18 - 二、蜗杆轴轴承的校核............................................ - 18 - 第六章键的选择计算................................................ - 19 - 第七章联轴器...................................................... - 20 - 第八章润滑及密封说明.............................................. - 20 - 第九章拆装和调整的说明............................................ - 20 - 第十章减速箱体的附件说明.......................................... - 20 - 课程设计小结........................................................ - 21 - 参考文献............................................................ - 22 -
蜗轮蜗杆传动 蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的。最常用的是轴交角∑=90°的减速传动。蜗杆传动能得到很大的单级传动比，在传递动力时，传动比一般为5~80，常用15~50；在分度机构中传动比可达300，若只传递运动，传动比可达1000。蜗轮蜗杆传动工作平稳无噪音。蜗杆反行程能自锁。 重点学习内容 本章中阿基米德蜗杆传动的失效形式、设计参数、受力分析、材料选择、强度计算、传动效率等为重点学习内容。对热平衡计算、润滑方法、蜗杆蜗轮结构等也应 一、蜗杆传动的类型 与上述各类蜗杆配对的蜗轮齿廓，完全随蜗杆的齿廓而异。蜗轮一般是在滚齿机上用滚刀或飞刀加工的。为了保证蜗杆和蜗轮能正确啮合，切削蜗轮的滚刀齿廓，应与蜗杆的齿廓一致；深切时的中心距，也应与蜗杆传动的中心距相同。 圆柱蜗杆传动 １、通圆柱蜗杆传动 （１）阿基米德蜗杆 这种蜗杆，在垂直于蜗杆轴线的平面(即端面)上，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓(即轴向齿廓)为直线，其齿形角α0=20°。它可在车床上用直线刀刃的单刀(当导程角γ≤3°时)或双刀(当γ>3°时)车削加工。安装刀具时，切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线。这种蜗杆磨削困难，当导程角较大时加工不便。
（２）渐开线蜗杆 渐开线蜗杆(ZI蜗杆)蜗杆齿面为渐开螺旋面，端面齿廓为渐开线。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切。可以磨削，易保证加工精度。一般用于蜗杆头数较多，转速较高和较精密的传动。
（３）法向直廓蜗杆 这种蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，法面(N-N)齿廓为直线。ZN蜗杆也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工。车削时车刀刀刃平面置于螺旋线的法面上，加工简单，可用砂轮磨削，常用于多头精密蜗杆传动。 （４）锥面包络蜗杆 这是一种非线性螺旋曲面蜗杆。它不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。加工时，盘状铣刀或砂轮放置在蜗杆齿槽的法向面内，除工件作螺旋运动外，刀具同时绕其自身的轴线作回转运动。这时，铣刀(或砂轮)回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面，在I-I及N-N截面上的齿廓均为曲线。这种蜗杆便于磨削，蜗杆的精度较高，应用日渐广泛。
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 =
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
图1 图2 （2）蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。为了减少蜗轮滚刀数目，在规定标准模数的同时，对蜗杆分度圆直径亦实行了标准化，且与m 有一定的匹配。蜗杆分度圆直径d1与轴向模数mx之比为一标准值，称蜗杆的直径系数。即
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+d2 2 = m q (q+z2) 蜗杆各部尺寸如表B 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.
(二)蜗杆蜗轮的画法 1、蜗杆的画法 蜗杆一般选用一个视图，其齿顶线、齿根线和分度线的画法与圆柱齿轮相同，如图9-62所示。图中以细实线表示的齿根线也可省略。齿形可用局部剖视或局部放大图表示。 图9-62 蜗杆的主要尺寸和画法 2、蜗轮的画法 蜗轮的画法与圆柱齿轮相似，如图9-63所示。 (1)在投影为非圆的视图中常用全剖视或半剖视，并在与其相啮合的蜗杆轴线位置画出细点画线圆和对称中心线，以标注有关尺寸和中心距。 (2)在投影为圆的视图中，只画出最大的顶圆和分度圆，喉圆和齿根圆省略不画。投影为圆的视图也可用表达键槽轴孔的局部视图取代。 3、蜗杆蜗轮啮合的画法 蜗杆蜗轮啮合有画成外形图和剖视图两种形式，其画法如图9-64所示。在蜗轮投影为圆的视图中，蜗轮的节圆与蜗杆的节线相切。
图9-63 蜗轮的画法和主要尺寸 图9-64 蜗杆蜗轮啮合画法 蜗轮蜗杆传动 蜗杆蜗轮用于两交叉轴间的传动,交叉 角一般为90°。通常蜗杆主动，蜗轮从动， 用作减速装置获得较大的传动比。除此之 外，蜗杆传动往往具有反向自锁功能，即只 能由蜗杆带动蜗轮，而蜗轮不能带动蜗杆，
故它常用于起重或其它需要自锁的场合。 (蜗杆蜗轮动画演示） ◆蜗杆蜗轮的主要参数与尺寸计算 蜗杆蜗轮的主要参数有:模数m、蜗杆分度圆直径d、导程角γ、、中心距a、蜗杆头数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。几何尺寸计算如下表所示。 ◆蜗杆蜗轮的画法 蜗杆一般选用一个视图，其齿顶线、齿根线和分度线的画法与圆柱齿轮相同，如下图所示。图中以细实线表示的齿根线也可省略。齿形可用局部剖视或局部放大图表示。 ◆蜗轮的画法 (1)在投影为非圆的视图中常用全剖视或半剖视，并在与其相啮合的蜗杆线位置画出细点画线
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
蜗轮蜗杆的设计计算 1、根据GB/10085-1988推荐采用渐开线蜗杆（ZI ）。 2、根据传动功率不大，速度中等，蜗杆45钢，因为希望效率高些，耐磨性好，故蜗杆螺旋 齿面要求淬火，硬度45-55HRC ，蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1金属铸造，为节约贵重金的有色金属。仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100铸造。 3、按持卖你接触疲劳强度进行设计 a ≥32H 2])] [(σP E z z KT （1）作用在蜗轮上的转矩2T （2） 按1Z =2 ，η= 2T =?610?2p 2n =?610??mm ?N 确定载荷系数K ， 取A K = βK =1 v K = 所以得K= A K ? βK ?v K =?? （3）确定弹性影响系数E Z =16021MPa （铸锡青铜蜗轮与钢蜗杆相配） （4）确定接触系数p Z 假设a d 1= 从表11-18查得p Z = （5）确定接触应力[H σ] 根据材料ZCuSn10P1，蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC ，从表11-7查得蜗轮许用应力 '][H σ=268MPa N=60j 2n h L =???20=?8 10 寿命系数HN K =8871074.110?=067则 [H σ] =HN K ?'][H σ=?= （6）计算中心距 a ≥32])56 .1799.2160(8625821.1??? = 取a=100.因为i-15 故从表11-15中取模数m=5 1d =50mm
这时 a d 1=100 50= 从图11-18，可查的接触系数'Z ρ=<,所以计算结果可用。 4、蜗杆蜗轮的主要参数 （1）蜗杆：轴向齿距Pa=得直径系数q=10 齿顶园直径a1d =60，齿根圆f1d =38，分度圆导角r=11 18 36 ，蜗杆轴向齿厚Sa=5π/2= （2）蜗轮 齿数2Z =31 变位系数2x = 验算传动比i=2Z /1Z =31/2= 误差为15 155.15-=%，在允许范围内，所以可行。 蜗轮分度圆直径2d =m ?2Z =5?31=155mm 蜗轮喉圆直径a2d =2d +2a2h =155+2?5=165mm 蜗轮齿根圆直径f2d =2d +2f2h =??=143mm 蜗轮喉母圆半径g2r =a-a2d 21=100-1552 1?= 5、校核齿根弯曲疲劳强度 F σ=m d d KT 53.12122Fa Y βY ≤][F σ 当量齿数v2Z = 31.11cos 2 Z =31/ = 根据2x = v2Z =从图11-19查得齿形系数2Fa Y = βY =1-r/140=140= F σ=][F σFN K ，2从11-8查得ZCuSn10P1制造蜗轮时许用弯曲应力][F σ=56MPa 寿命系数 FN K =98 61074.110?= F σ=5 501558625821.153.1??????，弯曲强度满足要求。 6、验算效率
左右手螺旋法则(蜗轮蜗杆旋向判断) 教学科研 2009-03-05 08:41:57 阅读1605 评论3 字号：大中小订阅左右手螺旋法则： 右图所示为蜗杆 蜗轮传动，其轴交角 一般为90°，蜗杆与 蜗轮的旋向必相同， 图示为右旋。设已 知蜗杆的转向，欲求 蜗轮转向，可应用螺 旋运动法则确定：若 为左旋，则将左手握 拳，其四指表示蜗杆 了转向，拇指指向应 进方向，但蜗杆1 的 轴向位置已固定，则 蜗轮2必朝相反方向 运动，按此即可确定 其转向；如为右旋， 就改用右手按上述 同样方法判断。 例如右下图所示 的蜗杆蜗轮传动中， 蜗杆是左旋，且转动 方向是由内向外（垂 直观察），根据螺旋 法则，用左手判断，
四指应指向纸面的 外面来握持蜗杆，这 时拇指指向纸面的 左侧，所以在啮合点 处蜗轮的速度方向 是指向纸面的右侧。 在蜗杆蜗轮传动 中，如已知蜗轮、和 蜗杆的转向，要判断 蜗杆蜗轮的旋向，上 述螺旋运动法则仍 蜗轮转向，欲确定其 旋向，可假定为右旋 （或左旋) 按蜗杆1 转向求蜗轮2转向， 如该转向与实际转 向相符，说明假定正 确；如不符，则蜗轩 蜗轮的旋向应与假 定的旋向相反。 你就全当蜗杆是一条螺栓,蜗轮是一螺母固定不动,手顺时针旋动蜗杆,蜗杆前进则为右旋,蜗杆向后则为左旋,与左旋与右旋螺纹一个道理,这是我自己总结的．如果是课本上,则会教 你右手定则或左手定则的方法判断．
该标准规定了机械图样中链轮的画法。 该标准参照采用国际标准ISO2203-1973《技术制图——链轮的规定画法》。 1.链轮、齿条、蜗杆、蜗轮及链轮的画法 ①轮齿的绘制 轮齿部分一般按图1-111～1-117的规定绘绘制。 a.齿顶圆和齿顶线用粗实绘制。 b.分度圆和分度线用点划线绘制。 c.齿根圆和齿根线用细实线绘制，可省略不画；在剖视图中，齿根线用粗实线绘制。 ②链轮、蜗轮一般用两个视图，或者用一个视图和一个局部视图（图1-111～1-113）。 ③在剖视图中，当剖切平面通过链轮的轴线时，轮齿一律按不剖处理（图1-111、1-112、1-113、1-114、1-117）。 ④如需表明齿形，可在图形中用粗实线画出一个或两个齿；或用适当比例的局部放大图表示（图1-114、1-117）。 ⑤当需要表示齿线的形状时，可用三条与齿线方向一致的细实线表示（图1-116、1-118）。直齿则不需表示。 ⑥如需要注出齿条的长度时，可在画出齿形的图中注出，并在另一视图中用粗实线画出其范围线（图1-114）。 ⑦圆弧链轮的画法见图1-116。?
蜗轮蜗杆传动 蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情况下，通常在蜗轮传动中，蜗杆是主动件，而蜗轮是被动件。 蜗轮蜗杆传动有如下特点： 1）结构紧凑、并能获得很大的传动比，一般传动比为7-80。 2) 工作平稳无噪音 3) 传动功率范围大 4）可以自锁 5）传动效率低，蜗轮常需用有色金属制造。蜗杆的螺旋有单头与多头之分。 传动比的计算如下： I=n1/n2=z/K n1-蜗杆的转速 n2-蜗轮的转速 K-蜗杆头数 Z-蜗轮的齿数 蜗轮及蜗杆机构 一、用途： 蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当於齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。 二、基本参数： 模数m、压力角、蜗杆直径系数q、导程角、蜗杆头数、蜗轮齿数、齿顶高系数（取1）及顶隙系数（取0.2）。其中，模数m和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，亦即蜗轮轴面的模数和压力角，且均为标准值；蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数m的比值， 三、蜗轮蜗杆正确啮合的条件 1 中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等於蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等於蜗杆的轴面压力角且为标准值，即 ==m ，== 2 当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。 四、几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题是： 蜗杆导程角()是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小於啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。 引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。 蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。 与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等於，而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等於，而是。 蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点K处方向、方向（平行於螺旋线的切线）及应垂直於蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用「右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指」来判定。 五、蜗轮及蜗杆机构的特点 可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑
蜗轮蜗杆加工图画法及图例 蜗杆图样上应注明的尺寸数据 3.1需要在图样上标注的一般尺寸数据 3.1.1齿顶圆直径d a1及其公差 3.1.2分度圆直径d1 3.1.3齿宽b1 3.1.4轴（孔）径及其公差 3.1.5定位面及其要求 3.1.6蜗杆轮齿表面粗糙度 3.2需要用表格列出的数据 3.2.1蜗杆类型（ZA、ZN、ZI、ZK和ZC） 3.2.2模数m 3.2.3齿数Z1 3.2.4基本齿廓（符合GB10087时，仅注明齿形角α1），否则应以图样——轴向剖视或法向剖视详述其特征。）注：1）对不同的蜗杆类型，应分别注明法向齿形角αn或轴向齿形角αx、刀具齿形角α0。 3.2.5齿顶高系数h a1* 3.2.6螺旋方向：右或左 3.2.7导程P Z 3.2.8导程角γ 3.2.9齿厚S1及其上下偏差（或量柱测量距M1及其偏差，或测量的弦齿厚及其偏差。相应应注明量柱直径 d M或测量弦齿高。） 3.2.10精度等级 3.2.11配对蜗轮的图号及齿数Z3 3.2.12检验项目代号及其公差（或极限偏差） 4蜗轮图样上应注明的尺寸数据 4.1需要在图样上标注的一般尺寸数据 4.1.1蜗轮顶圆直径d e2及其公差 4.1.2蜗轮喉圆直径d a2及其公差 4.1.3咽喉母圆半径γg2 4.1.4蜗轮齿宽b2 4.1.5孔（轴）径及公差 4.1.6定位面及其要求 4.1.7蜗轮中间平面与基准面的距离及公差 4.1.8蜗轮轮齿表面粗糙度 4.1.9咽喉母圆中心到蜗轮轴线距离 4.1.10配对蜗杆分度圆直径d1 4.2需要用表格列出的数据 4.2.1模数m 4.2.2齿数Z2 4.2.3分度圆直径d2 4.2.4变位系数x2 4.2.5齿顶高系数h a2* 4.2.6分度圆齿厚s2及其上下、偏差（或双啮中心距及其偏差，或测量的弦齿厚及其偏差，相应应注明测量弦齿高。）
3.4 蜗轮的创建 3.4.1蜗轮的建模分析 建模分析（如图3-188所示）： （1）创建齿轮基本圆 （2）创建齿廓曲线 （3）创建扫引轨迹 （4）创建圆柱 （5）变截面扫描生成第一个轮齿 （6）阵列创建轮齿 （7）蜗轮的修整 图3-188 建模分析 3.4.2蜗轮的建模过程 1．创建齿轮基本圆 （1）在工具栏中单击按钮，在对话框内输入worm_wheel.prt,单击； （2）绘制蜗轮基本圆曲线。在工具栏内单击按钮，弹出“草绘”对话框，选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图3-189所示；单击【草绘】进入草绘环境；
图3-189 定义草绘平面 （3）绘制如图3-190所示草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制。 图3-190 绘制二维草图 2．创建齿廓曲线 （1）创建渐开线。在工具栏内单击按钮，弹出“曲线选项”对话框，如图3-191所示。 图3-191“曲线选项”菜单管理器 （2）在“曲线选项”对话框内依次单击“从方程”→“完成”。弹出“得到坐标系”对话框，单击选取基准坐标系PRT_CSYS_DEF作为参照。系统弹出“设置坐类型”菜单管理器，单击“笛卡尔”。在系统弹出的记事本窗口中输入曲线方程为： r=72.66/2 theta=t*45 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180
y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 （3）在“曲线”定义对话框内，单击完成渐开线的创建，如图3-192所示 图3-192 创建渐开线 （4) 镜像渐开线。在工具栏内单击按钮，创建分度圆曲线与渐开线的交点，如图3-193所示。 图3-193 创建基准点 （5）在工具栏内单击按钮，弹出“基准轴”对话框，按如图3-194所示设置创建基准轴。
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。
蜗轮蜗杆设计 摘要 蜗杆传动从属齿轮传动，在现代工业中应用非常广泛。蜗轮蜗杆包含两个部分：蜗杆和蜗轮，其齿形大多数由直线、平面或者平面上的曲线经过一次或两次展成运动形成。由于蜗轮蜗杆结构性特点，它用于传递空间两相错轴间的运动和动力。蜗杆传动机构多数情况下蜗杆为主动件，蜗轮为被动件。蜗杆传动具有传动比大、体积小、运转平稳、噪音小等特点。在机床制造业中，普通圆柱蜗杆传动的应用尤为普遍，并且几乎成了一般低速传动工作台和连续分度机构的唯一传动形式；冶金工业轧机压下机构都采用大型蜗杆传动;煤矿设备中的各种类型的绞车及采煤机组牵引传动;起重运输业中各种提升 设备及无轨电车等都采用蜗杆传动。其他，在精密仪器设备、军工、宇宙观测仪器中，蜗杆传动常用作分度机构、操纵机构、计算机构、测距机构等等，大型天文望远镜、雷达等也离不开蜗杆传动。 关键词：蜗轮蜗杆
目录 第一章蜗杆传动的类型和特点 (1) 1.1 蜗杆传动的类型 (1) 1.2 蜗杆传动的特点 (2) 第二章蜗轮传动的基本参数和几何尺寸计算 (3) 2.1 蜗杆传动的基本参数 (3) 2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算 (6) 第三章蜗轮传动的失效形式、设计准则、材料和结构 (7) 3.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则 (7) 3.2 蜗杆、蜗轮的材料和结构 (8) 第四章蜗轮传动的强度计算 (10) 4.1蜗杆传动的受力分析 (10) 4.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 (11) 4.3 蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算 (12) 第五章蜗轮传动的效率、润滑和热平衡计算 (13) 5.1蜗杆传动的效率 (13) 5.2 蜗杆传动的润滑 (13) 5.3 蜗杆传动的热平衡计算 (15) 结论 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19)
传动装置简图 1—电动机2、4—联轴器3—一级蜗轮蜗杆减速器 5—传动滚筒6—输送带
一、选择电机 1． 选择电机类型 按工作要求和工作条件选择YB 系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为380V 。 2． 选择电机的容量 工作机的有效功率为 19000.75 1.425kW 10001000 W Fv P ?= == 从电动机到工作机输送带间的总效率为 23 1234=ηηηηη∑ 式中： 1η---联轴器的传动效率； 2η---轴承的传动效率； 3η---蜗轮的传动效率； 4η---卷筒的传动效率。 由表9.1可知，10.99η=，20.98η=，30.75η=，40.95η=则 =0.671η∑ 所以电动机所需的工作功率为 d 1.425 2.1kW 0.671 W P P η∑ = = = 3． 确定电动机的转速 工作机卷筒的转速为 W 6010006010000.75 53.1r/min 270 v n d ππ???= =≈? 由于蜗杆的头数越大，效率越低，当选择蜗杆的头数Z 1=1时，对应电动机所算出的传动比不在推荐范围内。故选则蜗杆的头数Z 1=2。 所以电动机转速可选的范围为 ' W (14~27)60840~1620)r/min d n i n ∑==?=（
符合这一范围的同步转速为1000r/min 和1500r/min 。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min 的电动机。 根据电动机的类型、容量和转速，由机械设计手册选定电动机的型号为Y112M-6，其主要性能如表1.1所示，电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表1.2所示。 表1.1 Y112M-6型电动机的主要性能 表1.2 电动机的主要外形和安装尺寸（单位mm ） 二、 计算传动装置的传动比 1． 总传动比 W 940 17.753.1 m n i i n ∑== == 三、 计算传动装置各轴的运动和动力参数 1． 各轴的转速 Ⅰ轴 m n n 940r /min I == Ⅱ轴 m n n 53.7r /min II == 卷筒轴 m n n 53.7r /min ==卷 2． 各轴的输入功率 Ⅰ轴
蜗轮蜗杆 蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似。 基本参数 模数m、压力角、蜗杆直径系数q、导程角、蜗杆头数、涡轮齿数、齿顶高系数（取1）及顶隙系数（取0.2）。其中，模数m和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，亦即涡轮端面的模数和压力角，且均为标准值；蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数m的比值。 分类和条件 蜗轮蜗杆大致有这些系列： 1、WH系列蜗轮蜗杆减速机：WHT/WHX/WHS/WHC 2、CW系列蜗轮蜗杆减速机：CWU/CWS/CWO 3、WP系列蜗轮蜗杆减速机：WPA/WPS/WPW/WPE/WPZ/WPD 4、[1]TP系列包络蜗轮蜗杆减速机：TPU/TPS/TPA/TPG 5、PW型平面二次包络环面蜗杆减速机[1] 正确啮合的条件 1.中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角且为标准值，即 m(杆)==m（轮），α（杆）==α（轮） 2.当蜗轮蜗杆的交错角为90°时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋 蜗轮蜗杆 线旋向必须相同。 几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题 1.蜗杆导程角γ是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小于啮合齿间当量摩擦角时（ψv= arctan fv ,即当量摩擦角等于摩擦因素的反正切值，当ψv小于γ时[2]），机构自锁。 2.引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。 3.蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。 与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等于蜗杆直径与蜗轮直径的比值。 4.蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点K处方向、方向（平行于螺旋线的切线）及应垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用“右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指”来判定。 特点应用和常见问题与解决方法 机构的特点 1.可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑。
蜗轮蜗杆传动原理 一提起传动，各位都不会生疏，首先想到的是圆柱蜗杆传动、环面包络蜗杆传动。下面我介绍别的一种蜗杆传动：锥蜗杆传动。 锥蜗杆传动在国外已经轨范化，但在海内因为设计人员接触较少，还未普及。锥蜗杆传动适用于传动比大于10的交错轴传动（可以不为90°）。锥蜗杆偏置于锥蜗轮的一侧，锥蜗杆齿面为阿基米德螺旋面，沿分度锥母线的导程相等，可以用车、铣、滚压等办法加工，精度和表面光洁度要求较高的硬齿面锥蜗杆还需磨齿。锥蜗轮由与锥蜗杆一致的锥滚刀在常见滚齿机上滚切成，外观象一个螺旋锥齿轮，精度和表面光洁度要求较高时，精滚之后在进行滚压或珩磨；产量大而精度要挨不高时，还可选用压铸、烧结、模锻等加工办法。 阿基米德锥蜗杆与阿基米德圆柱蜗杆的齿面变成原理完全相同，都属于圆柱螺旋面，差别仅在于锥蜗杆在该螺旋面上截取顶圆锥面和根圆锥面之间的部分作为齿面，因此，锥蜗杆传动保留着阿基米德圆柱蜗杆传动的完全长处，比如易于缔造和装配，锥蜗杆轴向位移不破坏齿面共轭等等。锥蜗杆传动与圆柱蜗杆传动的紧要辨别在于锥蜗杆偏置，因而同时接触齿数大幅度增加，假如正常的选择几何参数，可得到对比抱负的瞬时接触线，有利于齿面的液体动力润滑。这使得锥蜗杆传的啮合机能显著优于阿基米德圆柱蜗杆传动。 锥蜗杆传动的紧要特点可笼统如下： （1）重合度大，同时接触齿数大意为锥蜗轮齿数的10%。 （2）合速度与瞬时接触线的法线所夹锐角较小，甚至靠近零度，有利于齿面间变成液体动力润滑。 （3）通过轴向移动锥蜗杆，可以调节齿侧间隙而不破坏齿面的共轭。 （4）可以做离合器利用，结合和脱开都十分灵活，脱开时中央距维持不变。 与圆柱蜗杆对比，锥蜗杆传动平稳、承载本领大、效率高、传动对比大时结构也铰紧凑。当齿面光洁度较高，齿面接触良好，并选用极压润滑油时，还可以用渗碳淬火钢或氮化钢代替青铜做蜗轮材料。这也吻合当代齿轮行业举荐利用硬齿面的要求。由于锥蜗杆带有锥度，缔造方面比阿基米德圆柱蜗杆略为混杂一些。 与环面蜗杆对比，锥蜗杆缔造和装配都较简朴，对轴向位置偏差不敏感，在轴向力作用下锥蜗杆略有移动时仍能维持良好的接触区。 2008年5月在全国小模数齿轮缔造技艺（宁波）研讨会上，有位宁波的行家做了 相干叙述，现摘录如下： 长处： 1.重合度大。可达蜗轮齿数的9-12％，因而噪音小、平稳、承载本领大。 2.齿面润滑好。合速度与接触面法线的夹角为锐角，靠近0度。 3.摩擦力矩目标与蜗轮旋向相同，效率高。 4.可通过调节蜗杆轴向位置调节齿侧间隙，不熏陶齿面共轭。降低装备精度要求。 5.可以当离合器用。蜗轮轴向位置变动时与蜗杆的啮入啮出灵活可靠，中央距维持不变。差错： 1. 蜗杆不能回转 2. 蜗杆轴向力大，蜗杆回转若有轴向窜动会导致机构卡死。 3. 模数小时各部尺寸皆小，不易加工。此时的齿轮靠一把与蜗杆相同的滚刀加工，难度可想而知。
一、蜗轮、蜗杆齿轮的功用与结构 蜗轮、蜗杆的功用主要用于传递交错轴间运动和动力，通常，轴交角∑＝90°。其优点是传动比大，工作较平稳，噪声低，结构紧凑，可以自锁；缺点是当蜗杆头数较少时，传动效率低，常需要采用贵重的减摩有色金属材料，制造成本高。 蜗轮是回转形零件，蜗轮的结构特点和齿轮基本相似，直径一般大于长度，通常由外圆柱面、内环面、内孔、键槽（花键槽）、轮齿、齿槽等组成。根据结构形式的不同，齿轮上常常还有轮缘、轮毂、腹板（孔板）、轮辐等结构。按结构不同蜗轮可分为实心式、腹板式、孔板式、轮辐式等多种型式。 蜗杆的结构和轴相似，其结构特点是长度一般大于直径，通常由外圆柱面、圆锥面、螺纹及阶梯端面等所组成。蜗杆上啮合部分的轮齿呈螺旋状，有单头和多头之分，单头蜗杆的自锁性能好、易加工，但传动效率低。 二、普通圆柱蜗轮、蜗杆的测绘步骤 蜗轮、蜗杆的测绘比较复杂，要想获得准确的测绘数据，就必须具备较全面的蜗杆传动方面的知识。同时应合理选择测量工具及必要的检测仪器，掌握正确的测量方法，并对所测量的数据进行合理的分析处理，提出接近或替代原设计的方案，直接为生产服务。 测绘蜗轮、蜗杆时，主要是确定蜗杆轴向模数ma（即蜗轮端面模数mt），蜗杆的直径系数q和导程角γ(即蜗轮的螺旋角β)。下面以普通圆柱蜗轮蜗杆测绘为例，说明标准蜗轮蜗杆的基本测绘步骤。 1. 首先对要测绘的蜗轮、蜗杆进行结构和工艺分析。 2. 画出蜗轮、蜗杆的结构草图和必须的参数表，并画出所需标注尺寸的尺寸界线及尺寸线。 3. 数出蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2。 4. 测量出蜗杆齿顶圆直径dal、蜗轮喉径dai和蜗轮齿顶外圆直径dae。 5. 在箱体上测量出中心距a。 6. 确定蜗杆轴向模数ma (即涡轮端面模数mt) 7. 确定蜗杆的导程角γ(蜗轮的螺旋角β)，并判定γ及β的方向。 根据计算公式 tgγ= z1ma / d1，因 d1 = da1-2ma 则 γ= tg -1 z1ma / (da1-2ma) 8. 确定蜗杆直径系数q 根据计算公式q = d1 / ma或q = z1 / tgγ计算出q值，且应按标准系列选取与其相近的标准数值。
蜗杆直径系数表格 篇一:蜗轮蜗杆基本参数计算 5.8.3 蜗杆蜗轮基本参数及几何尺寸计算蜗杆直径系数蜗杆蜗轮的设计计算是以主剖面内的参数和几何关系为基准，在主剖面内有基本参数 m，α，z2， *=1，c =0.2。但对于蜗杆而言，其分度圆直径 d1 还可以有无数个不同值。由于工程中是采用与蜗杆尺寸基本相同的滚刀来加工蜗轮的，如果对应一种模数和压力角有无数个蜗杆直径，那么意味着一种模数和压力角就得备有无数把滚刀，这显然是不经济的。为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化，工程上每一标准模数规定了一定数目的蜗杆分度圆直径 d1，也即规定比值(5.8.3-1) q 称为蜗杆直径系数蜗杆直径系数(diametric quotient)，且已规定有标准值。模数 m 和直径系数 q 的标准值见表 5.8.3-1。蜗杆直径系数由上式可得蜗杆的分度圆半径为 5.8.3表 5.8.3-1 m q m q (7) 9 (11) 1 14 8 1.5 2 1 3 (9) 8 (11) 10 2.5 3 12 12 1 4 9 16 (3.5) 4 11 18 (4.5) 5(5.8.3-2)6 9 (11) 2510 (12) 20 8注:?.括号内的模数尽可能不 用。 ?.带括号的 q 值用于套在轴上的齿圈，需要提高蜗杆的刚度或蜗轮齿数较多的场合。蜗杆分度圆柱螺旋线 1 导程角λ 蜗杆分度圆柱螺旋线导程角λ 2 如图 5.8.3-1 所示，蜗杆螺旋面与分度圆柱面的交线为螺旋线，设 z1=2，则有两条螺旋线。将分度圆柱展成平面，则螺旋线展成斜直线。图中与λ有关的参数有: H ?? 导程，且 H=z1Pa1Pa1 ?? 轴面齿距，即Pa1=πm 图 5.8.3-1 由图得由此看出影响λ大小的因素有 z1、q。 ?.当 q 一定，蜗杆的齿数 z1 增
开题报告 机械设计制造及其自动化 蜗轮蜗杆减速器的设计 一、选题的背景和意义 选题背景： 在用于传递动力和运动的机构中，蜗轮蜗杆减速器的应用范围相当广泛。各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷精确的角度传输都可以见到蜗轮蜗杆减速机的应用。随着计算机辅助系列技术CAD ( CAX/CAM/CAE ) 的日益发展和成熟，蜗轮蜗杆减速器设计发展速度得到了飞速的发展。 近年来UG、solidworks等三维设计软件的出现，应用到整个蜗轮蜗杆减速器产品的开发过程，包括产品建模、零部件装配、数控加工、运动分析、有限元分析以及工程图生成等，功能十分强大,使用这些软件进行设计,能够直观、准确地反映零件、构件的形状、装配关系,并能够对机构的实际运动情形与整机装配顺序和装配过程在计算机上进行仿真模拟。保证了蜗轮蜗杆减速器设计的质量，缩短了设计时间，降低了研发设计成本。加上日趋完善的理论知识和更为先进的材料技术，蜗轮蜗杆减速器的设计成果将会是日新月异。 选题意义： 通过蜗轮蜗杆减速器的设计可以综合培养学生综合运用机械设计课程和其他课程的知识，结合生产实践分析和解决机械设计问题的能力，使所学理论知识得到进一步巩固和提高。学习机械设计的程序，熟悉和掌握机械设计的方法和步骤，培养学生创造性思维能力和独立的工程设计的能力。通过毕业设计，学会使用标准、规范、手册、图册和相关技术资料，完成机械设计基本技能的训练。加强对CAD、UG等软件的运用，查阅相关文献，了解行业行情同时提高自己专业素养为将来踏入机械行业做准备。 二、研究目标与主要内容（含论文提纲） 研究目标与主要内容 根据已知参数，通过必要的设计计算与查表，设计出相应的蜗轮蜗杆减速器。运