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第十一章 蜗杆传动

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蜗杆传动

蜗杆传动

H1 1000P 1 (1 )
W
式中：P1—蜗杆传动的功率，KW
—蜗杆传动的总效率
单位时间由箱体外壁散发到空气中的热量为
H 2 aW A(t1 t0 )
式中 aw—表面散热系数 A—箱体的散热面积
W
t1—箱体的工作温度，在800以内
t0—周围空气温度， t0=200
根据热平衡条件H1=H2可求得箱体的工作温度和应满 足的要求为
式中 px 蜗杆轴向齿距；z1－蜗杆头数； u－齿数比，导程角大，传动效率高； 导程角小，传动效率低。
普通蜗杆传动的m与d1搭配值 (注：d1与m的比值称为蜗杆直径系数q）
3 、传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2
n1 Z 2 i n2 Z1
蜗杆头数Z1通常取为：1，2，3，4，或6
确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的方法同外啮合圆柱齿轮 传动，也可按照主动件左右手定则来判断。而轴向力Fa的方向 则可根据相应的圆周力Ft的方向来判定，即Fa1与 Ft2方向相反， Ft1与 Fa2的方向相反。
力的方向判断例题
2. 蜗杆传动的计算载荷
计算载荷=K*名义载荷
K K A K K
1000 P 1 (1 ) t1 t0 80C C aW A
在既定工作条件下，保持正常油温所需要的散热面积， 对于散热肋布置良好的固定式蜗杆减速器，其散热面 积可用下式估算：
A 9 105 a1.88 m2 式中a为传动中心距，mm
若t>80℃或有效的散热面积不足时,则必须 采取措施,以提高其散热能力
1
d1n1
m/s
式中：
d1--蜗杆分度圆直径，mm
n1--蜗杆的转速，r/min

《机械设计》第11章 蜗杆传动(正式)

《机械设计》第11章 蜗杆传动(正式)

第十一章 蜗杆传动
垂直于蜗轮轴线且通过蜗杆轴线的平面，称为中间平面。在 中间平面
内蜗杆与蜗 轮的啮合就 相当于渐开 线齿条与齿 轮的啮合。 在蜗杆传动 的设计计算 中，均以中 间平面上的 基本参数和 几何尺寸为 基准。
第十一章 蜗杆传动
一、主要参数
1、模数 m 和压力角α
蜗杆与蜗轮啮合时，在中间平面内蜗杆传动相当于齿轮与齿条 的啮合传动， 蜗杆的轴向模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力 角相等，并将此平面内的模数和压力角规定为标准值。
蜗杆直径系数：q = d1 / m → d1 = m q
q值越小，即蜗杆直径 d1 越小，则升高γ越大，传动效率越高， 但直径 d1 变小会导致蜗杆的刚度和强度削弱，设计时应综合考虑。
当模数m一定时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提
高。因此，对于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足
够的刚度。
环面蜗杆传动
其蜗杆体在轴向的外形是以凹弧面为母线所形成的 旋转曲面，这种蜗杆同时啮合齿数多，传动平稳； 齿面利于润滑油膜形成，传动效率较高；
锥蜗杆传动 同时啮合齿数多，重合度大；传动比范围大 (10~360)；承载能力和效率较高；可节约有色金属。
第十一章 蜗杆传动
1
(1) 普通圆柱蜗杆传动
阿基米德蜗杆（ ZA 蜗杆） 蜗杆用直线刀刃的梯形车刀 加工，刀刃通过蜗杆的轴平面。在 垂直于蜗杆轴线的剖面内。
第十一章 蜗杆传动
(2) 圆弧圆柱蜗杆传动(ZC蜗杆) 如图所示，蜗杆在轴向平面内具有凹圆弧齿廓，与蜗轮组成凹凸
啮合传动形式。 这种蜗杆传动承载能力大、效率高、耐磨，在冶金、建筑、化工
等机械中得到广泛的应用。
第十一章 蜗杆传动

第十一章蜗杆传动

第十一章蜗杆传动
tgγ= z1 px1/πd1 = mz1/d1
β1 γ1
px1
l
γ
d
πd1
蜗杆传动的效率与导程角有关，导程角大，传动效率高；导程角小， 传动效率低。当传递动力时，要求效率高，通常取γ=15°~30°，此时 应采用多头蜗杆。若蜗杆传动要求具有自锁性能时，通常取导程角
2302.50/03/2~04.50的单头蜗杆。
v arctafvn, fv为当量摩
根据相对滑动速度、载荷类型等参考表11-7选择。
三、热平衡计算
2020/3/20
蜗杆传动转化为热量所
消耗的功率 P S
P S 1000 （ 1 - ） P1
经箱体散发热量的相当
功率 Pc 为
P C k s A (t1 t0 )
达到平衡时，
P S P C ，则 t1的计算公式为：
2020/3/20
§11—1 蜗杆传动概述
1 组成：主要由蜗杆和蜗轮组成
2 功用：传递两交错轴之间的运动和动力，常常∑＝90°
3 结构：
4
蜗杆类似于螺杆，也可看成是齿
数 很少的宽斜齿轮，在交错轴斜齿轮
中，当小齿轮的齿数很少（如z1=1）而且 β1很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完 整的螺旋.在此将β1称为导程角γ， 蜗 杆有左旋和右旋之分，除特殊要求之外，
分析： m一定时，q越小导程角γ越大，传动效率越高，但蜗杆的强度、 刚度降低。因此在蜗杆轴刚度允许的情况下，设计蜗杆传动时，要求 传动效率高时q选小值；要求强度和刚度大时q取大值.
5 中心距：
ad1d2 2
m 2(qz2)
2020/3/20
ω2
r2 r1
p a ω1
二、蜗杆传动的几何尺寸

第十一章蜗杆传动

第十一章蜗杆传动

Fa2
→蜗右杆旋
蜗轮右旋
三、 蜗杆传动强度计算
计算准则: 防止点蚀和胶合: 接触疲劳强度准则 防止磨损和折断: 弯曲疲劳强度准则
计算对象: 蜗轮 原因: ①蜗轮材料差（蜗杆常用碳钢或合金钢，并作淬火处理， 蜗轮常采用青铜，使其形成具有良好减摩性的滑动摩擦 副）； ②中间平面内，蜗杆齿形齿根强度高于蜗轮轮齿的强度。
三、蜗杆传动的热平衡计算 1．目的: 对于闭式传动，若散热性能不好，必须
进行热平衡 计算，为防止胶合或急剧磨损。
2．理论依据 热平衡1 条100件0 1:单hP位1 时间内2 蜗dS杆to 传ta 动所产生的热量
Φ1to ≤ ta同 1一000P时1dS1间h内 tp箱体的散热量Φ2。
式中αd箱体表面的传热系数， αd =（8.7～
2、常用材料 材料的基本要求：足够的强度、磨合和耐磨性。 蜗杆：碳钢或合金钢
高速重载：15Cr、20Cr并经渗碳淬火，或40、 45.40Cr并经
淬火，以提高表面硬度，增加耐磨性， 要求淬火
后的硬度达到40～55HRC，经氮化后 的硬度为
55～62HRC。 低速中载：40、45，调质，硬度220～
3. 蜗杆的分度圆直径d1和导程角γ
蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角称为导程角γ
pa pa
tan z1 pa z1m z1m d1 d1 d1
πd1
d1
m
z1
tan
加工蜗轮时滚刀的尺寸与与之啮合的蜗杆尺寸相同, 但m一
定时, 由于z1和γ的变化, d1是变化的, 即需要配备很多加工蜗
轮的滚刀。
↓刀具数量
蜗杆传动
概述 普通圆柱蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 环面蜗杆传动 蜗杆传动的现状及发展方向

机械设计课件第11章蜗杆传动

机械设计课件第11章蜗杆传动

02
蜗杆传动的原理
蜗杆传动的运动关系
蜗杆传动是一种通过蜗杆和蜗轮 之间的啮合来传递动力的传动方
式。
在蜗杆传动中，蜗杆作为主动件 ，蜗轮作为从动件，通过两者的
配合实现动力的传递。
蜗杆传动的运动关系包括蜗杆和 蜗轮的轴向、周向和空间位置关 系，这些关系决定了传动的准确
性和稳定性。
蜗杆传动的效率
蜗杆传动的效率是指传递动力的 有效程度，通常用传动效率来衡
安全系数校核
根据强度计算结果，确定安全系数，确保蜗 杆的安全运行。
05
蜗杆传动的维护与保养
蜗杆传动的润滑
润滑剂选择
根据蜗杆传动的工况和使用要求 ，选择合适的润滑剂，如润滑油
或润滑脂。
润滑方式
确定合适的润滑方式，如定期手动 润滑、自动润滑或浸油润滑，以确 保蜗杆传动得到充分润滑。
油位检查与补充
定期检查油位，及时补充润滑油或 润滑脂，保持油位的正常。
保证蜗杆传动的长期稳 定运行，减少振动和磨
损。
紧凑性
在满足功能需求的前提 下，尽量减小蜗杆的尺
寸和重量。
可靠性
选用优质材料和先进的 工艺，提高蜗杆的耐用
性和可靠性。
蜗杆的参数选择与计算
模数与压力角
根据传动比和功率要求，选择 合适的模数和压力角。
蜗杆头数与直径系数
根据传动效率和刚度要求，确 定蜗杆的头数和直径系数。
实例三：工业生产线上蜗杆传动的应用与优化
总结词：高可靠性
详细描述：在工业生产线上，蜗杆传动被广泛应用于各种设备和装置。为了确保高可靠性和长寿命， 设计者对蜗杆传动进行了全面的优化设计，包括提高蜗杆的刚度和耐磨性、优化传动系统的布局等。
感谢观看

第11章 蜗杆传动

第11章 蜗杆传动

2. 模数m和压力角α 模数m取标准值，与齿轮模数系列不同。 蜗杆模数m值 GB10088-88
第一系列 第二系列 1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 ,10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40 1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14
潘存云教授研制
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
圆弧圆柱 蜗杆传动
阿基米德螺线
γ
潘存云教授研制
α
α
双刀加工
§11-2 蜗杆传动的类型
普通圆柱 蜗杆传动 类 型 圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 渐开线蜗杆(ZI) 圆弧圆柱 蜗杆传动
渐开线
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
三、蜗杆传动的设计准则 为了防止齿面过度磨损引起的失效，应进行： * 蜗轮的齿根弯曲疲劳强度计算 * 蜗轮的齿面接触疲劳强度计算 为了防止蜗杆刚度不足引起的失效，应进行： * 蜗杆的刚度计算
为了防止过热引起的失效，就要进行：
* 传动系统的热平衡计算
四、圆柱蜗杆传动的受力分析 法向力可分解为三个分力： 圆周力：Ft
蜗杆中圆直径，蜗轮分度圆直径 齿顶高 齿根高 顶圆直径 根圆直径 蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距 径向间隙 中心距
§11-4 普通蜗杆传动的承载能力计算
一、蜗杆传动的失效形式及材料选择 蜗杆传动的特点是齿面相对滑动速 度大，导致发热严重和磨损加剧。 主要失效形式： 胶合、点蚀、磨损。
二、蜗杆传动的常用材料 蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性、抗胶合。 材料 蜗杆采用碳素钢与合金钢：表面光洁、硬度高。 材料牌号选择： 高速重载蜗杆：20Cr,20CrMnTi(渗碳淬火56~62HRC) 或 40Cr 42SiMn 45 (表面淬火45~55HRC) 一般蜗杆：40 45 钢调质处理(硬度为220~250HBS) 蜗轮材料： vS >12 m/s时→ ZCuSn10P1锡青铜制造。 vS <12 m/s时→ ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜 vS ≤6 m/s时→ ZCuAl10Fe3铝青铜。 vS <2 m/s时→球墨铸铁、灰铸铁。

机械原理蜗杆传动


b)蜗杆法面齿形
c主要参数及几何尺寸
★中间平面（主平面）
——通过蜗杆轴线并垂 直 于蜗轮轴线的平面 ：
蜗杆的轴（x面）
蜗轮的端面（t面）
主要参数
1、模数m、压力角 α ★标准参数——∵中间平
面内→相当于齿轮齿条啮
合∴取中间平面的参数为
标准参数※
① 标准压力角 = 20
1、润滑油及其添加剂
为提高蜗杆传动的抗胶合性能，常采用黏度较大的矿物油、或在润滑油中加入适量 的添加剂，如抗氧化剂、抗磨剂、油性极压添加剂等。在表11-20中列出了蜗杆传动常用 的润滑油牌号。
2、润滑油粘度及给油方法
在表11-21中列出了不同滑动速度时推荐选用的润滑油运动粘度值，供设计时选用。
闭式蜗杆传动常用润滑方法主要有油池浸油润滑、循环喷油润滑等方式。具体选择可根 据蜗杆传动的滑动速度大小确定。若采用压力喷油润滑，应注意控制油压，并应使喷油 嘴对准蜗杆啮入端；蜗杆正反转时两边都要装喷油嘴。
⒉ 蜗杆轴刚度计算
影响蜗杆传动性能的弹性变形主要是蜗杆的挠曲变形。引起蜗杆产生挠取 变形的作用力主要有径向力Fr和圆周力Ft。在这两个力的作用下，蜗杆将在两 个方向上产生弹性变形。为简化计算，通常把蜗杆螺纹部分视为以蜗杆齿根圆 直径为直径的轴段。于是可得
y
yt21
yt22
l3 48EI
Ft21 Fr21 y
滑动轴承为 η3＝0.9７~0.9８
vs
v21
v1
cos
v1
d1n1
60 1000
mz1n1
60 1000
v2
d2n2
60 1000
mz2n2
60 1000
γ
（二）蜗杆传动的润滑

十一章节蜗杆传动


为减少滚刀的规格数量→ｄ1定为标准值 ｄ1与ｍ搭配 表11—2
3.蜗杆导程角γ:
ｔgγ＝Ｚ1ｍ／ｄ1
4.蜗杆头数Ｚ1和蜗轮齿数Ｚ2
Ｚ1 =1、2、4、6
Ｚ2＞28 动力传动Ｚmax=80
5.几何尺寸计算 表(11—3)
中心距: a ＝（ｄ1＋ｄ2）／2≠ｍ(Ｚ1＋Ｚ2)／2 df=d－2(ha*+C*) m= d－2.4 m
C*=0.2
§11—2 圆柱蜗杆传动的几何参数及尺寸计算
在中间平面内——齿轮与齿条啮合，以中间 面的参数为准
1.中间平面（过蜗杆轴线平面） 蜗杆→轴面(x) 蜗轮→端面(t)
正确啮合条件:
ｍx1＝ｍt2＝ｍ ; x1＝ t2＝
1 2 旋向相同
2.蜗杆分度圆直径ｄ1 ｄ2＝ｍＺ2
ｄ1≠ ｍＺ1
∵ tg＝Ｚ1ｍ／ｄ1 , ∴ ｄ1＝Ｚ1ｍ／tg
第 十一章 蜗 杆 传 动
本章内容：蜗杆传动的类型，基本参数和几何尺 寸，失效形式，受力分析，强度计算
本章重点：受力分析，参数和强度计算特点
学习方法: 与齿轮传动比较，抓住不同的 ⑴ 传动的特点 ⑵ 参数尺寸特点 ⑶ 材料和结构特点 ⑷ 受力特点 ⑸ 强度计算特点
3.具有齿轮传动的特点→齿条与斜齿轮啮合 受力分析相同 传动比计算同： ｉ＝Ｚ2／Ｚ1≠ｄ2／ｄ1 强度计算仿斜齿轮
4.蜗轮齿宽方向呈凹弧型→蜗轮部分包容蜗杆 接触线增长 / σH↓→承载力↑
\ 减少磨损, 胶合的机率
★ 加工蜗轮滚刀与蜗杆相似 中圆直径＝ｄ1 齿顶高=齿根高
ห้องสมุดไป่ตู้
(三) 蜗杆传动的特点
优点: 1.ｉ很大，一般ｉ＝7～80, 分度ｉ＝500 2. 传动平稳, 噪音低 3.可自锁, 结构紧凑

第十一章 蜗杆传动


• 按热平衡条件可求得油温 • 或散热面积
t0 = t a +
1000 P(1 − η ) ad S
S=
1000 P(1 − η ) ad (t0 − t a )
若不满足上述两式，必须采取措施提高散热能力 1. 加散热片 2. 蜗杆轴端加风扇 3. 在减速箱内装循环冷却管
11.6 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
例题： 设计搅拌机用闭式普通圆柱蜗杆传动，输入功率 P=9Kw，蜗杆转速n1 =1450r/min，传动比i12 =20， 搅拌机为大批量生产，单向传动，载荷较稳定但有 不大冲击，要求寿命Lh =12000h 解： 1. 选蜗杆传动类型：采用渐开线蜗杆（ZI） 2. 选择材料 • 蜗杆：45钢，齿面淬火，硬度为：44~55HRC • 涡轮：齿圈为铸锡磷青铜（ZCuSn10P1），金属 模铸造，轮芯为灰铸铁（ HT 100）
v1 d1 n1
η2 轴承摩擦损耗效率 η3 溅油损耗效率 则： η = (0.95 ~ 0.96)
一般取η2 •η3 =0.95~0.96
tan γ tan(γ + φV )
在设计之初为近似的求T2 ，η 值可初估，即： 蜗杆头数 总效率 1 0.7 2 0.8 4 0.9 6 0.95
二、蜗杆传动的润滑
3. 按齿面接触疲劳强度设计
a ≥ 3 KT2 (
• 求蜗轮转矩T2
T2 = 95.5 ×105
ZEZρ [σ H]
)2
按 z1 =2，估计 η=0.8
P2 Pη 9 × 0.8 = 95.5 ×105 = 95.5 ×105 × = 948400 Nmm n2 n1 i12 1450 20
• 确定载荷系数K KA =1.15(表11-5); Kβ =1; KV =1.05 则：K= KA Kβ KV =1.21 • 确定弹性系数ZE 因钢蜗杆与锡磷青铜蜗轮， 故ZE =160MPa1/2

第11章蜗杆传动简


2. 模数m和压力角α 模数m取标准值，与齿轮模数系列不同。
蜗杆模数m值 GB10088-88
第一系列 1, 1.25, 1.6, 2, 2.5 , 3.15, 4, 5, 6.3 8 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40
第二系列 1.5, 3, 3.5, 4.5, 5.5 6, 7, 12, 14
(2)蜗杆圆周力指向与其转动方向相反，且 Ft1=-Fa2 ；
(3)蜗杆轴向力用主动轮的左右手定则，且 Fa1=-Ft2 ；
(4)蜗轮蜗杆所受径向力垂直于各自的轴线，
且 Fr1=-Fr2 。
吕苇白
五、 圆柱蜗杆传动的强度计算 (1)齿面接触疲劳强度
校核公式： HZEZ
KT2 a3
H
设计公式：
→ z2 →强度计算求得 m、d1 →计算几何尺寸
表 11-3 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
名称
分度圆直径 齿顶高 齿根高 顶圆直径 根圆直径 蜗杆轴向齿距、蜗轮端面齿距 径向间隙 中心距
计算公式
蜗杆
蜗轮
d1 =mq
d2=mz2
ha=m
ha=m
hf =1.2m
hf =1.2m
da1=m(q+2) df1=m(q-2.4)
吕苇白
6.
传动传比动i 比和齿i 数= —比nn21
u =
—zz12
=u
齿数比
若想得到大 i , 可取： z1=1，但传动效率低。
对于大功率传动 , 可取： z1=2，或 4。
7. 蜗轮齿数z2
蜗轮齿数 z2= i z1 为避免根切，增大啮合区 z2≥28
一般情况 z2≤80
z2过大 → 结构尺寸↑ → 蜗杆长度↑ → 刚度、啮合精度↓
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系统因摩擦功耗产生的热量为： Φ1 1000P(1 h )
自然冷却从箱壁散去的热量为： Φ2 a d S (to ta ) 其中：ad－箱体表面的散热系数，可取ad ＝(8.15~17.45)W/(m2•℃)； S －箱体的可散热面积(m2)； t0－润滑油的工作温度(℃)； 在热平衡条件下可得： ta－环境温度(℃)。
a ）圆柱蜗杆传动
b）环面蜗杆传动
c）锥蜗杆传动
蜗杆传动的类型
阿基米德蜗杆(ZA) 圆柱蜗杆传动 渐开线蜗杆(ZI) 法向直廓蜗杆(ZN)
蜗杆传动的类型
2、按旋向分：
左旋蜗杆， 右旋蜗杆（√）。 单头蜗杆
3、按蜗杆头数 多头蜗杆
圆柱蜗杆传动
蜗杆传动概述
三、蜗杆传动的精度
蜗杆传动的精度主要指制造精度，制造精度对蜗杆传动的影 响比齿轮传动显著。 国标 规定12个制造精度等级，常用6 ～9，见P257。
圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计2
整体式蜗轮
配合式蜗轮
拼铸式蜗轮
螺栓联接式蜗轮
普通蜗杆传动的受力分析
一 、蜗杆传动的受力分析
普通蜗杆传动的承载能力计算2
法向力Fn可分解为三个互相垂直的力： Ft 、Fr、 Fa。
在不计摩擦力时，有以下关系：
Ft1 Fa2
2T1 d1
大小计算
2T2 Fa1 Ft2 d2
Ⅱ
3
Ⅲ
4
例2：已知：Z1=25，Z2=60， m=5mm, b1=50mm ,mn=6mm, Z3=21，Z4=84， β=10°8’30”, PI=17Kw, n1=720r/min, 求：要使II轴轴向力最小，求斜齿轮旋向
3
PI n1
Ⅰ
Fa2
2
及锥齿轮啮合点分力的大小和方向。 1
解：各分力的大小：
第十一章 蜗杆传动
§11-1 蜗杆传动概述 §11-2 蜗杆传动的基本参数和尺寸计算 §11-3 蜗杆传动的失效形式、材料及结构设计 §11-4 蜗杆传动的受力分析和效率计算 §11-5 蜗杆传动的承载能力计算 §11-6 蜗杆传动的热平衡与润滑 §11-7 习题课
二、蜗杆传动分类
1、按蜗杆外形： a) 圆柱蜗杆 b) 环面蜗杆 c) 锥蜗杆
Fr1 Fr2 Ft2 tan a
Fn 2T2 d 2 cosa n cos g
式中：T2:蜗轮转矩，T2=T1iη， α:蜗杆轴向压力角，20° αn:蜗杆法面压力角，tg αn=tg α .cosγ。
普通蜗杆传动的受力分析
方向判断
蜗杆：与转向相反 圆周力： 蜗轮：与转向相同 径向力： 过接触点指向各自轮心 蜗杆：主动轮左右手定则 轴向力：
to t a
1000 P(1 h ) 可用于系统热平衡验算，一般to≤80℃ ad S 1000 P(1 h ) S 可用于结构设计 a d (to t a )
普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡
二、蜗杆传动的散热措施 1. 加装散热片
普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡4
2. 在蜗杆轴端加装风扇
（3）TI=9.55×106 P1/nⅠ=65900N.mm TⅡ= TⅠi1=158300N.mm
1
Fa1 Fa2
2
TⅢ= TⅡ i2 =307000N.mm
（4）大小：
Fa3
Fa4
2T Ⅰ Ft1 Ft 2 1 2025 N d1 TI F tga n Fr1 Fr 2 t1 753.8 N 方向如图： cos b1 Fa1 Fa 2 Ft1tg b1 435.2 N 2T3 2TII 2282 N d3 d3 F tga n Fr 3 Fr 3 t 3 845 N cos b 2 Fa 3 Fa 3 Ft 3tg b 2 426 N Ft 3 Ft 4
i
n1 z2 d u 2 n2 z1 d1
普通蜗杆传动的参数与尺寸
六、中心距a
1 1 a (d1 d 2 ) (q z2 )m 2 2
标准系列，表11-2
七、变位系数x: 蜗杆传动：蜗轮变位，蜗杆不变。
目的：（1）凑中心距
a a'
变位
1 a (d1 d 2 2 xm) 2
'
a ' a x m
（2）改变传动比（a 不变） 1 1 a (d1 mz2 ) (d1 2 xm mz2 ' ) 2 2 z z2 ' z ' z x 2 ,i 2 2 2 z1 z1
蜗杆传动的尺寸计算：表11-3（略）
普通蜗杆传动的失效形式
一、蜗杆传动的失效形式
tg1 Z1 2 5 / 60，1 22.62。 Z2
Ⅱ
Fa3
Ⅲ
4
m b 2 2 z1 z 2 ， R 1 ，d1 m1 z1，d m1 (1 0.5 R )d1 2 R P 2T TI 9.55 106 I Ft1 Ft 2 I 4263.7 N 小锥齿轮：Ft1 Fr1 Fa1 nI d m1 R r1 2 r2 2 Fr1 Fa 2 Ft1tga cos 1 1432 N Fa1 Fr 2 Ft1tga sin 1 597 N，
详细内容
蜗杆的直径系数q ：q= d1 ／m 所以：d1 =qm 三、蜗杆导程角g
普通蜗杆传动的参数与尺寸2
z1 pa z1m z1m z1 tan g d1 d1 mq q
g ：3.5°～55° g↑ →效率↑但自锁性↓
g
d1 (分度圆周长)
m
z1m
注意：正确啮合时，蜗轮蜗杆旋向相同，且g1＝b2
Fa2 Fa3
1
Fa1
2
（1）判断齿轮3旋向，使Ⅱ轴轴向力最小。
（2） β2=？，使Ⅱ轴ΣFa=0。 (3) 各轴转向和转矩。
Ⅰ
ⅡБайду номын сангаас
3
Ⅲ
4
PI, nI
（4）求齿轮各啮合点分力的大小和方向。
1
Fa1 Fa2
2
Fa3
解：
Ⅰ
Ⅱ
3
Ⅲ
4
(2)
ΣFa=0, 即 Fa2 = Fa3
PI（TI）
Fa2= Fa1= Ft1tg β1=(2TI/d1) tg β1, Fa3= Ft3tg β2=(2T3/d3) tg β2 =(2TIi1/d3) tg β2 ， i1=z2/z1，d1=mn1z1/cos β1, d3=mn2z3/cos β2 所以： sin β2=0.1874， β2=10.8°
普通蜗杆传动的参数与尺寸
四、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 Z1↑ g ↑效率↑ ，但自锁性差，加工困难； Z1：蜗杆头数 Z1=1，2，4，6 Z2 ↑，d2 ↑ ，蜗杆刚度差 。 Z2 ↓， d2 ↓ ，传动不平稳；
Z2：蜗轮齿数， Z2 =i Z1
Z2=28～100。
五、传动比 i和齿数比u
（Z1与Z2的荐用值表11-1）
散热片 溅油轮 风扇 过滤网 集气罩
空气流
空气流
普通蜗杆传动的热平衡与润滑
3. 油池内加冷却水管
4、采用外冷却压力喷油润滑
普通蜗杆传动的效率润滑 与热平衡5
冷却器
过滤器
通水
油泵
油池内装循环冷却水管
传动箱外装循环冷却器
普通蜗杆传动的效率、润滑与热平衡
三、蜗杆传动的润滑
普通蜗杆传动的效率润滑与热平衡2
方案一 方案二
z1 32 64
z2 68 136
m 8 4
b 100 100
a 400 400
解：（1）两个方案的中心距相同，因此齿面接触疲 劳强度基本相同。 （2）方案一的齿轮模数大，因此齿根弯曲疲劳 强度高。 （3）在同一对齿轮中由于材料及热处理相同， 若忽略接触次数的影响，则两个齿轮的齿面接触疲 劳强度基本相同。 （4）在同一对齿轮中材料及热处理相同，由于齿 形不同，齿形系数不同；因此大齿轮的齿根弯曲疲 劳强度高。
普通蜗杆传动的承载能力计算2
蜗轮：根据蜗杆圆周力， Fa2= -Ft1
注意：还可直接根据Fa1= -Ft2， Ft1= -Fa2判断。 举例： 例1:
普通蜗杆传动的效率
二、蜗杆传动的效率
普通蜗杆传动的效率润滑与热 平衡1
h h1 h2 h3
1、啮合效率h1
h1─啮合效率； h2─轴承效率； h3─搅油效率；
普通蜗杆传动的效率
效率与蜗杆头数的大致关系为：
蜗杆头数
总效率
１
0.70
２
0.80
４
0.90
６
0.95
普通蜗杆传动的承载能力计算
一、蜗杆传动的计算准则：
蜗轮强度较弱，主要计算①蜗轮轮齿强度。 蜗轮的强度计算包括：齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲 强度计算。 闭式传动：按接触疲劳强度设计，确定主要传动尺寸， 再校核弯曲疲劳强度。 开式传动：只进行弯曲疲劳强度设计，确定传动尺寸。 此外，还须进行②蜗杆挠度计算 和③热平衡计算。 二、蜗轮强度计算 三、蜗杆轴挠度计算
普通蜗杆承载能力计算1
蜗轮强度较弱，失效一般发生在蜗轮上。
磨损：→断齿 失效形式 胶合： 点蚀： 二、蜗杆传动的常用材料 选材要求：蜗杆副不仅具有足够的强度，还要有良好的减磨、耐磨、跑和以 及抗胶合性。 通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。 低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。（软齿面） 蜗轮常用材料有：铸锡青铜、铸铝青铜、灰铸铁等。 闭式：胶合和点蚀； 开式：磨损和断齿
普通蜗杆传动的承载能力计算
蜗杆轴的挠度主要由圆周力Ft1和径向力Fr1造成,变形量分别为：
Ft1 L' 3 Fr1 L' 3 t1 , r1 48EI 48EI