第九章蜗轮蜗杆

蜗轮蜗杆简介蜗轮蜗杆是一种常见的机械传动装置，由蜗轮和蜗杆两部分组成。

它可以将一个旋转运动转换为另一个旋转运动，同时可以改变旋转方向和减小速度。

由于其简单可靠的结构和高传动比的特点，蜗轮蜗杆广泛应用于各个领域，如机械工程、自动化等。

结构和工作原理蜗轮蜗杆由蜗轮和蜗杆两部分组成。

蜗轮是一种螺旋状的圆盘，上面有一定数量的蜗牙。

蜗杆是一种带有螺纹的圆柱体，蜗轮与蜗杆的螺纹咬合，形成一种斜面摩擦传动。

当蜗轮转动时，蜗牙与蜗杆的螺纹相互作用，使蜗杆沿着螺纹方向移动。

由于蜗杆的螺纹形状，蜗轮每转动一周，蜗杆只会沿着轴向移动一定距离，这导致了蜗轮蜗杆的传动比不等于1。

优点蜗轮蜗杆传动具有以下优点：1.高传动比：蜗轮蜗杆传动的传动比通常在5:1至100:1之间，可以实现大速比变换。

2.大承载能力：由于封闭式传动，蜗轮和蜗杆可以承受较大的负载。

3.平稳传动：蜗轮蜗杆传动具有平稳的传动特性，运行平稳无冲击。

4.自锁：由于蜗轮蜗杆的摩擦传动原理，当负载作用于输出端时，蜗轮蜗杆传动会自动锁止，不会产生后退运动。

应用领域蜗轮蜗杆传动在各个领域都有着广泛的应用，下面将列举几个常见的应用领域：1.机械工程：蜗轮蜗杆传动广泛应用于各种机械设备中，如机床、起重机械等。

由于其平稳传动和大承载能力的特点，能够满足复杂工况下的传动需求。

2.汽车工业：蜗轮蜗杆传动被应用于汽车变速器中，用于改变引擎输出的转速和转矩，实现不同速度的行驶。

3.制造业：蜗轮蜗杆传动广泛应用于各种生产线中，用于传动输送设备、液压机械等，实现自动化生产和工艺控制。

4.化工工业：蜗轮蜗杆传动被应用于化工设备中，如搅拌机、搅拌釜等，用于实现液体混合和搅拌的目的。

技术要点蜗轮蜗杆传动的技术要点包括以下几个方面：1.极限传动比：蜗轮蜗杆传动的最大传动比应根据具体应用需求来确定，一般不应超过传动装置的额定传动比。

2.功率损失：蜗轮蜗杆传动在传动过程中会产生一定的功率损失，主要由于摩擦损失和蜗杆的离合效应引起。

蜗轮蜗杆的原理及应用蜗轮蜗杆是一种传动装置，其主要原理是利用蜗杆和蜗轮的齿轮副传动，是一种具有较大传动比的传动装置。

下面将从原理和应用两个方面进行详细阐述。

一、原理：1. 蜗杆的原理：蜗杆是一种带有斜拦齿的圆柱形螺旋齿轮。

其工作原理是通过蜗杆的旋转运动，使蜗杆周围的蜗轮做回转运动。

由于蜗杆的齿数较小，与蜗轮的齿数成比例，因此蜗轮的转速较蜗杆的转速明显降低，实现了较大的传动比。

蜗杆的斜拦齿使其具有自锁功能，可以防止传动系统的逆转。

2. 蜗轮的原理：蜗轮是一种带有蜗杆齿的轮形零件，与蜗杆配合使用。

蜗轮的齿数一般较大，与蜗杆的齿数成比例。

当蜗杆旋转时，由于蜗杆齿与蜗轮齿的啮合，使蜗轮做回转运动。

由于蜗轮的大齿数，因此蜗轮的转速很低。

同时，蜗轮与蜗杆的配合精度要求较高，以确保传动的可靠性和稳定性。

3. 蜗轮蜗杆的原理：蜗轮和蜗杆之间的齿轮传动原理使得蜗杆的转速大大降低，同时转矩升高。

蜗杆的斜拦齿具有自锁功能，可以防止传动系统的逆转。

由于蜗杆蜗轮的传动比一般较大（通常为1:40-1:300），因此蜗轮蜗杆传动被广泛应用于需要大传动比的场合。

二、应用：1. 工业领域：蜗轮蜗杆传动广泛应用于工业生产中的各种机械设备，如输送机、搅拌机、搅拌桨、起重机、冷冻机等。

这些设备一般需要大传动比，并且需要稳定的传动和较大的传动力矩。

2. 机械工程领域：在机械工程领域，蜗轮蜗杆传动也有着广泛的应用。

例如，在车辆的转向机构中，蜗轮蜗杆传动可以实现方向盘到车轮的传动；在船舶的舵机机构中，也可以利用蜗轮蜗杆传动实现舵的转动。

3. 精密仪器领域：蜗轮蜗杆传动由于其精度要求较高，常用于精密仪器中的传动装置。

例如，精密测量仪器、光学仪器、数控设备等，都可以采用蜗轮蜗杆传动实现精密传动和准确控制。

4. 机床工具领域：在机床工具领域，蜗轮蜗杆传动也得到了广泛应用。

例如，车床、铣床、钻床等机床中的进给机构，往往采用蜗轮蜗杆传动实现工件和刀具的精确进给。

蜗轮蜗杆讲解
蜗轮蜗杆传动是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，主要由蜗杆和蜗轮组成。

以下是关于蜗轮蜗杆传动的详细讲解：
1. 组成：
* 蜗杆：具有一个或几个螺旋齿，并且与蜗轮啮合而组成交错轴齿轮副的齿轮。

其分度曲面可以是圆柱面、圆锥面或圆环面。

* 蜗轮：类似斜齿圆柱齿轮，但为了改善啮合情况，通常将其齿廓做成圆弧形，以包住蜗杆部分。

2. 工作原理：
* 蜗轮蜗杆传动时，蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。

* 蜗杆和螺纹类似，有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。

* 当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时，蜗杆蜗轮传动具有反行程自锁性，即只能以蜗杆带动蜗轮，不能以蜗轮带动蜗杆。

3. 特点：
* 传动比大：这意味着当蜗杆转动一定的角度时，蜗轮可以转动更大的角度。

* 结构紧凑：由于其紧凑的结构，蜗轮蜗杆传动通常用于需要较小空间的应用。

* 传动平稳，无噪声：这使得蜗轮蜗杆传动在需要平稳、安静的场合特别有用。

* 具有自锁性：如上所述，当蜗杆升角小于齿轮间的当量摩擦角时，传动具有反行程自锁性。

* 传动效率较低：由于滑动和滚动的存在，传动效率相对较低。

* 磨损较严重：由于齿面之间的滑动和滚动，导致齿面磨损较严重。

* 蜗杆轴向力较大：这可能导致轴承摩擦损失较大。

4. 应用：
* 蜗轮蜗杆传动广泛应用于各种机械中，如机床、减速器、汽车、飞机等。

它们通常用于传递交错轴之间的运动和动力，特别是在需要大传动比、紧凑结构和自锁性的场合。

蜗轮蜗杆原理
蜗轮蜗杆传动是一种常见的传动机构，它利用蜗杆和蜗轮的啮合来实现动力传递和变速。

蜗杆是一种外形像螺旋的圆柱体，其表面有螺旋状的槽沟。

蜗轮则是一种圆盘状的零件，其边缘有螺旋状的齿轮。

蜗杆通过与蜗轮的啮合，使得蜗轮可以旋转，从而实现力的传递。

蜗杆蜗轮传动的原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 当蜗杆旋转时，蜗杆的螺旋槽沟会与蜗轮的齿轮相啮合。

由于蜗杆的斜面角度较大，蜗杆旋转一周，蜗轮只能前进一定距离。

2. 蜗杆的啮合作用会使蜗轮产生一个垂直于齿轮面的力，这个力称为径向力。

径向力会将蜗轮固定在蜗杆上，防止其脱离。

3. 由于蜗杆螺旋槽沟的特殊形状，蜗轮在断面上的齿轮面会形成一个椭圆形的轨迹，这使得蜗轮的齿轮面与蜗杆的啮合点不断改变，从而实现了连续的传动。

4. 蜗杆螺旋槽沟的形状也决定了蜗轮在传动过程中的速度变化。

由于蜗杆的斜面角度不变，蜗轮的速度会随着其所在位置的改变而改变。

通常情况下，蜗轮的转速会降低，但输出转矩会增加。

5. 蜗轮的大小和蜗杆的螺旋槽沟数量决定了传动的速比。

一般来说，蜗轮的直径越大，传动速比越大。

蜗轮蜗杆传动具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点，因此被广泛应用于汽车变速器、工程机械、机床等领域。

但也需要注意，由于蜗轮与蜗杆的啮合接触面积较小，所以在高负
荷、高速应用时容易产生磨损和热量，需要注意润滑和冷却措施。

蜗轮蜗杆的原理及应用蜗轮蜗杆是一种常见的齿轮传动机构，由蜗杆和与之配合的蜗轮组成。

蜗杆是一种螺旋形的圆柱，蜗轮是一种齿轮，其齿数与蜗杆的螺旋线数相对应。

蜗杆与蜗轮的工作原理是通过螺旋斜面实现传动，具有较大的传动比和较小的体积。

蜗轮蜗杆传动机构的工作原理如下：当蜗杆转动时，螺旋形的蜗杆将驱动蜗轮旋转，同时利用螺旋线的斜面，将转动力矩转化为垂直传动力，使得蜗轮相对于蜗杆的转动角度较小。

由于蜗杆的螺旋角度很小，而蜗轮齿数较多，所以蜗轮蜗杆传动机构具有较大的传动比。

蜗轮蜗杆传动机构的应用广泛，下面介绍几个典型的应用领域。

1. 工程机械领域：蜗轮蜗杆传动机构常用于工程机械中，如起重机、挖掘机、翻斗车等。

由于蜗轮蜗杆传动机构具有较大的传动比，可以实现较大的减速比，从而提高工程机械的扭矩输出，并保证机械设备的稳定性和安全性。

2. 电动门窗和升降平台：蜗轮蜗杆传动机构通常作为电动门窗和升降平台的驱动装置，通过蜗轮蜗杆的传动，可以实现门窗和平台的平稳升降动作，具有稳定性好、传动平稳、噪音小等优点。

3. 舞台机械和剧院设备：蜗轮蜗杆传动机构广泛应用于舞台机械和剧院设备中，如舞台升降机、旋转舞台等。

通过蜗轮蜗杆传动，可以控制舞台的上升、下降和旋转，实现舞台装置的精准控制和平稳运动。

4. 自动化生产线：蜗轮蜗杆传动机构常用于自动化生产线中，如输送机、搅拌机、包装机等。

蜗轮蜗杆传动机构具有传动比大，可靠性高，适应大负载和高速运动的特点，能够满足自动化生产线的工作要求。

5. 可调传动装置：蜗轮蜗杆传动机构还可以用于可调传动装置中，如变速器、差速器等。

通过改变蜗轮蜗杆传动机构的传动比，可以实现对传动装置的转速、扭矩等参数的调节，从而满足不同工况下的需求。

总结起来，蜗轮蜗杆传动机构是一种常见的齿轮传动装置，具有传动比大、紧凑、结构简单等优点，广泛应用于各个领域。

其应用范围包括工程机械、电动门窗、升降平台、舞台机械和剧院设备、自动化生产线以及可调传动装置等。

机械设计蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆是一种常见的传动装置，常用于机械中的减速装置。

它由蜗轮和蜗杆两部分组成，通过它们之间的啮合作用来实现传动。

蜗轮蜗杆传动具有传动比大、传动平稳、紧凑结构等优点，广泛应用于机械中。

首先介绍蜗杆的设计。

蜗杆是一种旋转的锥面，并且蜗杆的螺旋线与轴线呈一定的螺距，以便与蜗轮进行啮合。

蜗杆的设计中，需要确定螺距和蜗杆的压力角。

螺距决定了蜗杆传动时的速比，一般情况下，蜗杆的螺距越小，速比越大。

压力角则是蜗杆传动的另一个重要参数，它决定了蜗轮蜗杆传动的传动效率。

一般情况下，蜗杆的压力角应该选择在20°~30°之间。

其次是蜗轮的设计。

蜗轮是一个圆柱形的齿轮，蜗轮的齿数一般比蜗杆的螺旋线的圈数少一个。

蜗轮的设计需要确定齿数、齿轮模数和齿形等参数。

齿数决定了蜗轮的啮合角，一般情况下，蜗轮的啮合角应该在15°~25°之间。

齿轮模数则是决定蜗轮齿形的重要参数，一般情况下，模数应该选择在蜗轮齿高的0.3~0.5倍之间。

在蜗轮蜗杆传动的设计中，还需要考虑到蜗轮和蜗杆的材料选择以及传动装置的润滑和冷却等问题。

一般情况下，蜗轮和蜗杆的材料应该选择强度高、硬度大的材料，以保证传动装置的使用寿命。

传动装置的润滑和冷却则可以采用润滑油和冷却水等方式进行。

在实际的机械设计中，蜗轮蜗杆传动常常用于对转速要求较低、扭矩要求较大的场合。

例如，蜗轮蜗杆传动常用于一些矿山、冶金、化工等行业的设备中，用来实现减速装置的功能。

总的来说，蜗轮蜗杆传动是一种常用的传动装置，其优点包括传动比大、传动平稳、紧凑结构等。

在设计过程中需要考虑到蜗杆和蜗轮的参数选择、润滑和冷却等问题，以保证传动装置的性能和使用寿命。

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z11、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=d1m 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 =z1q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)蜗轮各部尺寸如表C2、 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.蜗轮蜗杆设计（2）设计原则：根据给定的中心距及传动比（或按照结构及设计的要求自定中心距和传动比）然后从蜗杆传动中心距标准值系列表中选取中心距的标准系列值，然后从经验公式先估算相关参数值，估算后在参考标准值系列表，确定标准值。

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/Kn1-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。