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第十章 蜗杆传动

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《蜗杆传动上课版》课件

《蜗杆传动上课版》课件

04 传动比
蜗杆与蜗轮之间的转速之
比，决定了传动的减速或
增速效果。
蜗杆传动的应用范围
工业制造领域
用于各种机械设备中 的减速或增速传动， 如纺织机械、印刷机
械等。
交通运输领域
用于车辆、船舶和飞 机中的传动系统，如 发动机、变速器等。
农业机械领域
用于拖拉机、收割机 等农业机械中的传动
系统。
新能源领域
在风力发电、太阳能 发电等新能源领域中 ，蜗杆传动也得到了
切削加工是制造蜗杆传动的关键步骤， 需要精确控制切削参数和刀具几何形状 ，以保证蜗杆的精度和表面质量。
材料选择应根据使用要求和工作环境， 选择合适的材料和规格，以确保蜗杆传 动的性能和寿命。
热处理对于提高蜗杆传动的硬度和耐磨 性至关重要，包括淬火、回火和表面处 理等工艺。
蜗杆传动的维护保养
定期检查蜗杆传动的润滑 状况，确保润滑良好以减 少摩擦和磨损。
智能化控制
结合现代控制技术， 实现蜗杆传动的智能 化控制，提高传动精 度和效率。
拓展应用领域
探索蜗杆传动在更多 领域的应用，扩大其 使用范围。
04
蜗杆传动的设计与计算
蜗杆传动的设计原则
高效性
蜗杆传动应尽可能地提高传动效率， 减少能量损失。
稳定性
保证蜗杆传动的长期稳定运行，减少 维护和更换的频率。
材料和许用应力选择
根据计算结果，选择合适的材 料和确定许用应力，以确保蜗 杆传动的安全性和可靠性。
润滑和散热设计
考虑蜗杆传动的润滑和散热需 求，设计合理的润滑和散热系
统。
蜗杆传动的优化设计
参数优化
对蜗杆传动的参数进行 优化设计，以提高其性
能和降低制造成本。

机械原理—蜗杆传动概述课件

机械原理—蜗杆传动概述课件
振动与噪声
蜗杆传动过程中可能产生振动和噪声。了解这些现象的产生机理有助于降低振 动和噪声，提高传动性能。
05
蜗杆传动的强度与失效分析
强度计算
1 2 3
材料力学性能 蜗杆传动的材料强度是其承受载荷的关键因素。 需要考虑材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度 等参数。
接触应力分析 蜗杆与蜗轮在传动过程中会产生接触应力，需要 进行接触应力分析，以确定接触面的应力分布和 大小。
受力分析
法向力与切向力
蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮受到法向力 和切向力的作用。这些力的大小和方 向随着传动状态的变化而变化。
摩擦力分析
蜗杆传动中的摩擦力是影响传动效率 的重要因素。分析摩擦力的性质和变 化规律有助于提高传动效率。
动态特性
动态响应
蜗杆传动的动态响应包括速度、加速度和位移的变化。这些动态特性的变化规 律影响传动的稳定性和精度。
主要由蜗杆、蜗轮和机架组成。
圆弧齿蜗杆传动
主要由蜗杆、圆弧齿蜗轮和机架 组成。
锥蜗杆传动
主要由锥蜗杆、直齿圆柱蜗轮和 机架组成。
参数
模数
蜗杆传动的标准参数，表示蜗杆 分度圆直径与齿距之比，是设计、
制造和使用蜗杆传动的依据。
压力角
在分度圆柱面上，螺旋线的切线与 通过切点的平面之间的夹角，是影 响蜗杆传动效率的重要参数。
弯曲应力计算 蜗杆在传递扭矩时会产生弯曲应力，需要计算蜗 杆的弯曲应力，以确保其具有足够的弯曲强度。
失效形式
疲劳断裂
01
在循环载荷作用下，蜗杆和蜗轮的应力超过其疲劳极限，导致
疲劳断裂。
Hale Waihona Puke 胶合磨损02蜗杆和蜗轮在高速重载下，由于摩擦产生高温，导致材料表面

蜗杆传动原理

蜗杆传动原理

蜗杆传动原理
蜗杆传动是一种常见的机械传动方式，它主要由蜗杆和蜗轮组成。

蜗杆是一种螺旋状的圆柱体，其表面上有许多蜗杆螺线，而蜗轮则是一个齿轮，其齿数比蜗杆的螺线高出一定数量。

蜗杆传动的工作原理如下：当蜗杆被电机或其他动力源驱动旋转时，它的螺线齿会逐个与蜗轮齿接触。

由于蜗杆的螺旋形状，每次只有一个蜗齿与蜗轮齿进行接触，这使得蜗杆传动具有非常大的减速比。

蜗杆传动的主要特点是具有较大的传动比，并且具有自锁性，可以防止反转。

这使得蜗杆传动在许多机械设备中得到广泛应用，尤其是需要稳定传动和大减速比的场合。

蜗杆传动还可以实现非常平稳的传动，使得机械设备的运行更加可靠和稳定。

总的来说，蜗杆传动是一种常见且可靠的机械传动方式。

它通过蜗杆和蜗轮的相互作用，实现了大的减速比和自锁功能，使得机械设备的传动更加稳定和安全。

蜗轮蜗杆传动PPT课件

蜗轮蜗杆传动PPT课件
蜗杆传动
蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
精品课件资料
（一）教学要求 1、了解蜗杆传动特点、类型 2、掌握蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 3、熟悉普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件、
强 度计算及热平衡计算等。 （二）教学的重点与难点
重点：普通圆柱蜗杆传动的几何参数计算、 正确啮合条件、强度计算。
VS
V1 cos
d1n1 60 1000 cos
(m / s) V1
较大的VS易发生齿面磨损和胶 合；如润滑条件良好（形成油膜条 件）则较大的VS则有助于形成润滑 油膜，减少摩擦、磨损，提高传动 效率。
精品课件资料
2.失效形式： 主要有点蚀、齿根折断、齿面胶合和磨损。最常见失
效是齿面胶合和过度磨损。
11.8 常用各类齿轮传动的选择
11.8.1 各类齿轮传动性能的比较
精品课件资料
11.8.2 传动类型的选择
在选择传动类型时应考虑以下几个方面 传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。 在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿轮放在高 速级
圆柱齿轮和谐齿轮相比，一般斜齿轮的强度比直齿轮 高，且传动平稳，所以用于高速场合。直齿轮用于低速 场合
为了减摩，通常蜗杆用碳钢和合金钢制成，高速重载 的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳(shentan)淬火，或45钢、 40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。
蜗轮用有色金属，常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝 青铜、灰铸铁等。
精品课件资料
11.4.2 蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构 蜗杆通常与轴做成一体，称为蜗杆轴。 （1）铣(xi)制蜗杆
精品课件资料
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总效率：
1 2 3

机械设计基础蜗杆传动

机械设计基础蜗杆传动
分度圆直径是蜗杆和蜗轮设计的重要参数，与传动比、中心距等密切相关。
类型与特点
圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动具有结构紧 凑、传动比大、工作平稳 、噪音小等优点。常用于 减速装置中。
环面蜗杆传动
环面蜗杆传动的特点是承 载能力高、传动效率高， 但制造和安装精度要求较 高。
锥蜗杆传动
锥蜗杆传动具有较大的传 动比和较紧凑的结构，但 制造和安装精度也较高。
降低摩擦系数
加强冷却和润滑
通过采用先进的表面处理技术或添加减摩 剂等措施，降低蜗杆和蜗轮之间的摩擦系 数，从而减少摩擦损失。
采用有效的冷却和润滑措施，控制传动的工 作温度，以降低热损失和摩擦损失。
05
蜗杆传动的结构设计与制造工艺
结构设计要点
选择适当的蜗杆类型
根据传动要求选择合适的蜗杆类型，如圆柱 蜗杆、环面蜗杆等。
04
蜗杆传动的效率与润滑Biblioteka 效率分析1 2 3
蜗杆传动效率的计算公式
效率 = (输出功率 / 输入功率) × 100%。由于蜗 杆传动中存在滑动摩擦和滚动摩擦，因此其效率 通常低于齿轮传动。
影响蜗杆传动效率的因素
包括蜗杆头数、导程角、摩擦系数、中心距、传 动比等。其中，蜗杆头数和导程角对效率影响较 大。
首先根据蜗杆和蜗轮的相对位置及运动关系，确定作用在蜗杆和蜗轮上的外力 ；然后分析这些外力在蜗杆和蜗轮上产生的内力，包括弯矩、扭矩和轴向力等 。
蜗杆传动的受力特点
由于蜗杆和蜗轮的螺旋角不同，使得作用在蜗杆和蜗轮上的外力产生不同的分 力，这些分力在蜗杆和蜗轮上产生的内力也不同。因此，蜗杆传动的受力分析 较为复杂。
装配顺序与方法
按照先内后外、先难后易的原则进行 装配，注意保证蜗杆和蜗轮的正确啮 合。

蜗杆传动PPT课件

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1.蜗轮材料的许用应力[sH]
蜗轮材料的许用应力[sH]由材料的抗失效能力决定。其计算公式为
2.蜗轮的许用弯曲应力[sF]
6.15.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
1、蜗杆传动效率
h1─计及啮合摩擦损耗的效率；
h2─计及轴承摩擦损耗的效率；
h3─计及溅油损耗的效率；
h1是对总效率影响最大的因素，可由下式确定：
6.15.1 蜗杆传动的类型和特点
其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。
阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络圆柱蜗杆
圆柱蜗杆传动
环面蜗杆传动
锥蜗杆传动
普通圆柱蜗杆传动
圆弧圆柱蜗杆传动
其蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形 的车刀切制而成的。
2、蜗杆传动的润滑
润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。
润滑油
润滑油粘度及给油方式
润滑油量
润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件选用。
一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。给油方法包括：油池润 滑、喷油润滑等，若采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端，而且要控 制一定的油压。
高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。
低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。
蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。
6.15.4 蜗杆传动的材料和结构
二、 蜗杆、蜗轮的结构
1.蜗杆的结构
蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋 部分的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。
查表6.15，蜗轮材料的基本许用弯曲应力为

蜗杆传动课件


新课内容
任务二、蜗杆传动方向判别
1. 蜗杆、蜗轮螺旋方向的判别
右手定则：伸出右手，掌心对着自己，四指顺着与蜗 杆（或蜗轮）的轴线方向，大拇指指向与螺旋线方向 一致，为右旋。反之，为左旋。
例1 右旋
例2 左旋
比一比
（注：相互啮合的蜗杆传动，蜗杆与蜗轮的螺旋方向一致）
新课内容
2. 蜗轮回转方向的判别
利用假设法与左(右)手螺旋定则
作业布置
见资料：
左右手螺旋定则：当蜗 杆是右旋（或左旋）时， 伸出右手（或左手），并 半握拳，四指顺着蜗杆的 回转方向，这时大拇指指 向相反的就是蜗轮上啮合 点的线速度方向。
试一试巩固小结认识蜗杆传来自:1.组成 2.工作原理
蜗杆传动方向判别
1.蜗杆、蜗轮螺旋方向的判别 2.蜗轮回转方向的判别
1.试判断蜗杆、蜗轮的螺旋方向
左旋
左旋
2.请标注蜗杆、蜗轮的螺旋方向
右旋
左旋
1.判别蜗轮的旋转方向 已知：蜗杆螺旋方向、蜗杆回 转方向，求蜗轮回转方向
利用左(右)手螺旋定则
2.判别蜗杆的旋转方向
已知：蜗杆螺旋方向、蜗轮回 转方向，求蜗杆回转方向
利用假设法与左(右)手螺旋定则
3.判别蜗杆的螺旋方向 已知：蜗杆回转方向、蜗轮回 转方向，求蜗杆螺旋方向
复习引入 问题1：选择图片，判别机械传动的类型
1
2
3
4
5
6
复习引入
问题2：举例说明：日常生活中的蜗杆传动
分度头
减速机
新课内容
任务一、认识蜗杆传动
1.组成
(1)蜗杆
（2）蜗轮
新课内容
2.工作原理
蜗杆传动是以蜗杆为 主动件，蜗轮为从动 件，用于传递在空间 交错的两轴间的运动 和动力，通常两轴交 错角为90°。

蜗杆传动介绍


蜗杆传动特点：
2．传动平稳、无噪声。因蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续 的，同时啮合的齿对较多。
3．当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，可 以实现自锁。 4．传动效率比较低。当z1＝1时，效率h=0.7～0.75； z1=2时，h=0.75～0.82；z1＝3～4时，h=0.82～ 0.92。具有自锁时，h=0.4～0.45。 5．因啮合处有较大的滑动速度，会产生较严重的摩擦 磨损，引起发热，使润滑情况恶化，所以蜗轮一般常 用青铜等贵重金属制造。
效率低，传递功率不宜过大，中高速需用价贵的青铜， 制造精度要求高，刀具费用高
表3-26 几种机械传动的基本特性
基本特性
闭式 h 开式 0.90～0.96 ≤25～30 <10000 ≤1000 ≤75 ≤15 2～4 小 短 良 大 100 0.93～0.96 ≤20 (40) <5000 ≤4000 ≤100 齿形链15 滚子链10 ≤5～8 大 中等 差 大 140 0.94～0.96 ≤15～25(斜齿) (200) <10000 ≤50000 ≤3000 ≤10 3～5 大 长 差 小 165
式中 d1--螺杆分度圆直径，mm。 蜗杆导程角与传动效率有关， 导程角大，效率高；导程角小， 可能导致自锁。蜗轮的螺旋角b 与蜗杆的导程角g应数值相等、 旋向相同（图3－55）。
3．螺杆分度圆直径 d1与螺杆直径系数 q 由于切制蜗轮的滚刀必须与蜗杆的形状相 当，为此，对于相同模数的蜗杆，每一种分 度圆直径都必须用一把切制蜗轮的滚刀，这 样，刀具的数量可能太多。为了减少刀具品 种并便于标准化，对于每一个模数其蜗杆分 度圆直径d1只规定少数，见表3－21。螺杆 直径系数用q表示，即q=d1/m。
2．螺杆导程角 g和蜗轮螺旋角 b

第十章 蜗杆传动


b.凑传动比
' ' ' 1 a' 1 ( d d ) [( d 2 xm ) mz 1 2 1 2] 2 2
1 a1 ( d d ) 1 2 2) 2 2 (d1 mz
5.蜗杆传动的几何尺寸计算
见表10-3
互动：在蜗杆传动中，模数不变，选择较大直径系数产生什么后果？（蜗杆刚度和强度提高）
2.2 KT2YF 2.2 KT2YF F 2 [ F ] md1d 2 m d1 z 2
b2
360 cos
d1
Y 0.667
mn m cos
Y 1
2.2 KT2YF 2 m d1 z2 [ F ]

140
（表10-2）定m、d1
YFa2 —— 蜗轮齿形系数，按当量齿数从表10-5查
应用于冶金、矿山、石油等领域中空间两交错 轴间运动与动力传递。
vs v1
§10-2、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 1、中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面 2、在中间平面内，蜗杆 传动相当于齿轮齿条传 动，取该平面的参数为 基准值。 3、主要参数及其选择 1）模数、压力角 正确啮合条件：
2 d2
v2
P
1
d1
v2 vs v1
1 2 3
1 tg / tg ( V )
--啮合摩擦损耗所决定的效率
V
tg 1 2 3 (0.95 ~ 0.97) tg ( v )
互动：为什么蜗杆 传动一般布置在高 速级？
—— 当量摩擦角，查表10-9
节圆改变，蜗轮节圆永远与分度 圆重合。只对蜗轮变位。
3）变位系数计算 a.凑中心距

机械设计基础之蜗杆传动WormG


6.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
主要参数
蜗杆传动变位
几变应何力尺作寸用计下的算
失效特征
齿顶圆直径 节圆直径
分度（中）圆直径
齿根圆直径
啮合点
外圆 直径
齿顶圆 直径
中圆直 径
分度（节） 圆直径
齿根圆 直径
6.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
主要参数
蜗杆传动变位
几变应何力尺作寸用计下的算
在通过蜗轮中间平面所截的蜗杆轴向平面内可见，蜗杆传 动又可视为斜齿圆柱齿轮与齿条的啮合传动。
6.1概述
蜗变轮应失力蜗效作特 杆用征形下的成
蜗杆传动分类
蜗杆传动特点
蜗
蜗
杆
轮
加
加
工
工
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。
6.1概述
蜗轮蜗杆形成
蜗杆传动分类 蜗杆传动特点
滑动速度
效率与自锁
润滑
自锁条件： g e
啮合效率 3 tgg / tg(2g ) < 0.5
效率预估（也可以查表）：设计时，需要预估
方一： = (100 i / 2)%
方二： 查表：蜗杆传动设计时，可根据蜗杆头数估取
Z1 1(自锁)， 1（非自锁）， 2， 4， 6
效率 0.4， 0.7，
0.8， 0.9， 0.95
mx1 = mt2 = m
为了限制涡轮滚刀的数目，便于滚刀标准化，每一标准模数规定了一定数 量的蜗杆分度圆直径
4、蜗杆头数Z1蜗轮齿数Z2 Z1的选择:1大传动比、自锁（并且，g<=3.5o ） 2，4，6传动速度高、传动效率高
Z2的选择:28～70动力传动
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： 总是指向各自的轮心。
圆周力Ft ： 对于主动轮，与受力点的运动方向相反； 对于从动轮，与受力点的运动方向相同。 若圆周力的方向已知，也可以通过的方向来判断蜗杆或 蜗轮的转向。 轴向力Fa ： 1）可用圆周力Ft的方向判断，即Fa1 与Ft2与方向相反； Fa2与Ft1方向相反。 2）按左右手法则来判断。
10-10 在图示的蜗杆传动中，已知蜗杆轴的转向及螺旋方向，如 何确定蜗轮的转向及螺旋方向？在图上标出蜗杆及蜗轮上作用力 的方向。
受力分析：
1、蜗杆与蜗轮节点啮合处，受 到的力即圆周力Ft、轴向力Fa、 径向力Fr。三个分力相互垂直。 2、旋向 相啮合的蜗杆与蜗轮的轮齿旋向 一定相同，即同为左旋或同为右 旋。
10-3蜗杆传动的传动比等于什么？为什么蜗杆传动可得到大的 传动比？ 答：传动比 ，当蜗杆主动时， ，蜗杆头数Z1 很少（一般Z1=1,2,4,6），所以可以得到大的传动比。 10-6蜗杆传动的主要失效形式有哪几种？
答：蜗杆传动的失效形式有胶合及磨损。
10-7为什么蜗杆传动常用青铜蜗轮而不采用钢制蜗轮？
10-1试说明蜗杆传动的特点及其应用范围（与齿轮传动比较）。 蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种 传动机构，两轴线交错的夹角可为任意值，常用的为90°。 具有以下特点： 1、能实现大的传动比。当使用单头螺纹时，蜗杆每旋转一周， 蜗轮只转过一个齿距，因而能实现大的传动比，在传动过程 中，一般传动比i=5~80，由于传动比大，零件数目又少，因 而结构紧凑。 2、冲击载荷小，传动平稳，噪声低。 3、具有自锁性。 4、在啮合处有相对滑动，因摩擦损失较大，效率低。 通常用于减速装置，但也有个别机器用作增速装置。 齿轮传动的特点：1、效率高；2、结构紧凑；3、工作可靠、 寿命长；4、传动比平稳。 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。
轮齿旋向的判别： 当轮轴垂直放置时，螺旋线向左升高，即为左旋，向右升高， 即为右旋。 题中，当蜗杆轴垂直放置时，螺旋线向左升高，为左旋。 蜗轮与蜗杆旋向相同，也为左旋。 3、各力方向判别 蜗杆轴与蜗轮轴交错成90°，所以在蜗杆与蜗轮的齿面间相互 作用着Ft1与Fa2、Fa1 与Ft2、Fr1与Fr2这样大小相等、方向相反 的分力.
左右手法则：对于主动轮，轮齿左旋用左手，右旋用右手， 四指弯曲方向表示轮的转动方向，拇指伸直时所指的方向就 是所受轴向力的方向。 左右手法则中的三个因素（轮齿旋向、轮的转向、轴向力的 方向）中，知道任何两个，可以判断第三个。
答：由蜗杆传动的失效形式可知，蜗杆、蜗轮材料不仅要具有 足够的强度，更重要的是有良好的磨合和耐磨性。青铜具有良 好的耐磨性、抗胶合性能和切削性能。
10-9为什么对连续工作的蜗杆传动不仅需要进行强度计算，而 且还要进行热平衡计算？ 答：蜗杆传动由于摩擦损失大，效率较低，因而发热量就很大。 若热量不能散逸，将使润滑油的粘度降低，润滑油从啮合齿间 被挤出，进而导致胶合。所以对连续工作的闭式蜗杆传动进行 热平衡计算是十分必要的。