蜗轮蜗杆的选择及校核示例

蜗杆传动设计例1：某轧钢车间需设计一台普通圆柱蜗杆减速器，已知蜗杆轴输入功率P1=10Kw,转速n1=1450r/min，传动比i=20，要求使用10年，每年工作300日，每日工作16h，每小时载荷时间15 min，每小时启动次数为20~50次。

启动载荷较大，并有较大冲击，工作环境温度35~40o c。

解:1、选择材料和加工精度蜗杆选20CrMnTi，芯部调质，表面渗碳淬火，＞45HRC；蜗轮选ZCuSn10Pb1，金属模制造；加工精度8级。

2、初选几何参数查表13-4-4，在13-287页。

当i=20时，Z1取2; Z2= Z1i=20×2=40 3、计算蜗杆轴传递的转矩T1粗算传动效率η见13-300页。

普通圆柱蜗杆传动：η=(100-3.5 i )%=(100-3.5 20)%=0.843蜗杆轴传递的转矩T1公式按表13-4-12，在13-296页。

P1 10T1=9550 =9550 = 65.86N.mn1 1450P1------蜗杆轴输入功率：Kw。

n1------蜗杆转速：r/min。

4、计算蜗轮轴传递的转矩T2公式按表13-4-12，在13-296页。

T2= T1×i×η=65.86×20×0.843=1110N.m5、确定许用接触应力σHP查表13-4-13续表，在13-297页。

当蜗轮材料为锡青铜时：σHP=σHbP×Z VS×Z NσHbP------N=107时蜗轮材料的许用接触应力。

N/mm2Z VS------滑动速度影响系数。

Z N------寿命系数。

查表13-4-14，在13-297页。

得：σHbP=220N/mm2由图13-4-10，在13-300页，查得滑动速度Vs=8.53m/S采用浸油润滑，由图13-4-2，在13-298页。

求得Z VS=0.86由图13-4-4，在13-298页。

10.2.1 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ma1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数mt2和压力角αt2，即ma1=mt2=m αa1=αt2蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为:tanαa=tanαn/cosγ式中：γ-导程角=蜗轮的螺旋角。

（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7—15 4 29—6114—30 2 29—6129—82 1 29—82（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px与蜗杆导程pz的关系为pz ＝z1px 由下图可知：tanγ= pz／(πd1)＝z1 pa／(πd1)＝z1m／d1＝z1／q 导程角γ的范围为 3.5°～33°。

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)蜗杆各部尺寸如表B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.。

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)蜗杆各部尺寸如表B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.。

7 蜗轮蜗杆的设计及其参数计算5.1 传动参数蜗杆输入功率P=5.3 kW ，蜗杆转速min /r 960n 1=，蜗轮转速m i n /r 5.56n 2=，理论传动比i=16.75，实际传动比i=17，蜗杆头数2Z 1=，蜗轮齿数为34217 Z i Z 12=⨯==，蜗轮转速min /r 5.5617960i n n 12=== 5.2 蜗轮蜗杆材料及强度计算减速器的为闭式传动，蜗杆选用材料45钢经表面淬火，齿面硬度 >45 HRC,蜗轮缘选用材料ZCuSn10Pb1,砂型铸造。

蜗轮材料的许用接触应力，由《机械设计基础》表4-5可知,[]H σ=180MPa. 估取啮合效率： 10.8η= 蜗轮轴转矩：6651122 5.250.89.55109.55107.110mm n 56.5P T N η⨯=⨯=⨯⨯=⨯⋅ 载荷系数：载荷平稳，蜗轮转速不高，取K=1.1.计算21m d 值 []22122480m d HKT Z σ⎛⎫≥⎪ ⎪⎝⎭=2534801.17.110mm 34180⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪⨯⎝⎭=34804mm模数及蜗杆分度圆直径由《机械设计基础》表4-1取标准值，分别为： 模数 m=8 mm蜗杆分度圆直径 1d 80m m = 5.3 计算相对滑动速度与传动效率蜗杆导程角11mz 82=arctanarctan 11.31d 80γ⨯==蜗杆分度圆的圆周速度111d n 80960m /s 4.02m /s 601000601000ππυ⨯⨯===⨯⨯相对活动速度1s 4.024.098m/s cos cos11.31υυγ===当量摩擦角 取v 230 2.5ρ== 验算啮合效率()()1v tan tan11.31081tan tan 11.31 2.5γηγρ===++（与初取值相近）。

传动总效率10.960.960.810.78ηη==⨯=总 （在表4-4所列范围内）。

课程设计--蜗轮蜗杆减速器的设计前言国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。

另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。

由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。

国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。

但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。

当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。

本设计是蜗轮蜗杆减速器的设计。

设计主要针对执行机构的运动展开。

为了达到要求的运动精度和生产率，必须要求传动系统具有一定的传动精度并且各传动元件之间应满足一定的关系，以实现各零部件的协调动作。

该设计均采用新国标，运用模块化设计，设计内容包括传动件的设计，执行机构的设计及设备零部件等的设计。

该减速器机体全部采用焊接方式，因此本减速器不仅具有铸造机体的所有特点还具有如下优点：（1）结构简单（没有拔模角度、铸造圆角、沉头座）、不需要用木模，大大简化了设计和毛胚的制造；（2）由于钢的弹性模量E及切变模量G要比铸铁大40%~70% ，焊接机体的刚度较高；（3）焊接机体的壁厚通常取为铸造机体的0.7~0.8倍，且其他部分的尺寸也可适当减小，故通常焊接机体比铸造机体轻1/4左右。

因而，近年来，焊接机体日益得到广泛应用，尤其是在单间和小批量生产中。

摘要一击蜗杆蜗轮减速器是减速器的一种形式，这篇一击蜗杆蜗轮减速器的设计说明书主要是将以及蜗杆蜗轮减速器的全部设计过程表达了出来。

整个设计过程按照理论公式和经验公式计算，最终得到较为合理的设计结果。

在设计说明书中，首先，从总体上对动力参数进行了计算，对设计方案进行了选择；再次，对减速器的传动部分进行了设计，具体的说就是对蜗杆和涡轮轴的设计计算与校核计算；最后，对整个减速器的箱体、联接部分，键及轴承，还有润滑方式等细节进行了完善。

蜗轮蜗杆设计参数蜗轮蜗杆是一种常用的传动装置，广泛应用于各个行业中。

蜗轮蜗杆的设计参数对于传动效率和稳定性起着至关重要的作用。

本文将从材料选择、几何参数以及传动效率等方面详细介绍蜗轮蜗杆的设计参数。

一、材料选择在选择蜗轮蜗杆的材料时，需要考虑以下几个因素：1.强度：蜗轮蜗杆在传动过程中承受着很大的力矩和载荷，因此需要选用具有足够强度的材料，以避免材料失效和断裂。

2.磨损性能：蜗轮蜗杆在传动过程中存在着摩擦和磨损，因此需要选用具有良好耐磨性能的材料，以延长使用寿命。

3.加工性能：由于蜗轮蜗杆的结构复杂，生产过程中需要进行精密的加工，因此需要选用具有良好加工性能的材料。

常用的蜗轮蜗杆材料包括钢、铝合金和铜合金等。

具体材料的选择需要根据具体的传动功率、速度和工况来确定。

二、几何参数蜗轮蜗杆的几何参数对于传动效率和稳定性也有着重要影响。

以下是几个重要的几何参数：1.模数：模数是蜗轮蜗杆的重要几何参数之一，它表示蜗轮蜗杆齿轮齿槽的尺寸大小。

模数的选择需要考虑到传动功率和速度等因素，一般应选取标准模数。

2.齿数：蜗轮蜗杆的齿数直接影响到传动比，通常蜗杆的齿数比蜗轮的齿数要小。

在选择齿数时，需要考虑到传动效率和稳定性的要求。

3.法向模数：法向模数是蜗轮蜗杆的一个基本参数，它表示蜗杆螺旋槽的尺寸大小。

法向模数的选择需要根据材料强度和传动效率等要求来确定。

三、传动效率蜗轮蜗杆的传动效率是衡量传动性能的重要指标之一，它直接影响到蜗轮蜗杆传动的经济性和能量消耗。

要提高传动效率，可以从以下几个方面入手：1.充分润滑：蜗轮蜗杆传动需要保持一定的润滑状态，以减小摩擦和磨损。

因此，在设计中要充分考虑润滑条件，选择适当的润滑方式。

2.减小间隙：蜗轮蜗杆的间隙会导致传动效率降低，因此需要设计合适的间隙，减小齿轮和螺旋槽之间的间隙。

3.优化齿轮副几何形状：通过优化齿轮副的几何形状，可以减小摩擦损失和功耗，提高传动效率。

综上所述，蜗轮蜗杆的设计参数包括材料选择、几何参数和传动效率等。