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机械设计基础之蜗杆传动蜗杆传动是一种高效率的变速传动方式，广泛应用于机械制造、重工业、冶金工业、矿山机械等多个领域。
本文将由以下几个方面来谈论蜗杆传动的基本概念、工作原理以及应用。
一、蜗杆传动的基本概念蜗杆传动是由一对蜗杆与蜗轮组成，通过蜗杆扭转蜗轮的齿轮来实现工作的。
其中蜗轮的斜齿线与蜗杆的螺旋线成一定角度，因此蜗轮只能通过蜗杆旋转而不能回转，同时在传动过程中，蜗轮的速度是滞后于蜗杆的速度，因此能够实现较大的减速比。
蜗杆传动的减速比是由蜗杆设计参数所决定的，包括螺旋角、蜗杆齿数、蜗杆直径等，不同的传动比可以根据具体需要来进行设计。
通常情况下，蜗杆传动的减速比在5-100之间，但也有特殊情况下减速比高达1000以上。
二、蜗杆传动的工作原理蜗杆传动的工作原理是由蜗杆带动蜗轮来实现传动，蜗杆的螺旋线与蜗轮的斜线齿之间的紧密配合可以实现传动功能。
因为蜗杆的螺旋线的斜度比蜗轮的齿线的斜度小很多，所以在传动过程中，螺旋线的每次旋转只能推动蜗轮前进一颗齿，因此能实现大的减速比。
同时由于蜗杆传动的特有设计，使其具有良好的自锁性，可以起到防止倒车的作用。
这种自锁性的原理是钢制蜗杆和铜制蜗轮的制作材料不同，钢的硬度比铜高，蜗杆在向前旋转时，铜制蜗轮受力对硬度较小的钢制蜗杆产生摩擦，并将其牢固紧密地压在一起。
由于钢制蜗杆的硬度高于铜制蜗轮，所以传动的不平衡力可以被牢固地锁住，从而保证了高效稳定的传动效果。
三、蜗杆传动的应用蜗杆传动具有很多优点，如紧凑的结构、高效率、高扭矩、稳定性等。
同时也有一些缺点，如制造难度较大、制造成本高、传动效率低等。
因此，在选择使用蜗杆传动时，需要全面考虑其优缺点和应用情况。
一个常见的应用场景是纺织机械，在制造纤维纺纱机时，采用蜗杆传动来传递较大的扭矩，实现布带收卷以及其他布料加工链环中的转动。
同时，由于蜗杆传动的复杂性，目前也在工业机器人、汽车和液压泵等领域得到广泛应用，也可以用于电动自行车、自行车和其他迷你设备，因其噪声小，结构紧凑等特点。
机械设计基础复习题（二）第八章蜗杆传动复习题⒈判断题(1) 所有蜗杆传动都具有自锁性。
（×）(2) 蜗杆传动的接触应力计算，其目的是为防止齿面产生点蚀和胶合失效。
（√）(3) 蜗杆传动中，为了使蜗轮滚刀标准化、系列化，新标准中，将蜗杆的分度圆直径定为标准值。
（√）⒉选择题1. 两轴线 C 时，可采用蜗杆传动。
a．相交成某一角度 b．平行 c．交错 d．相交成直角2 计算蜗杆传动比时，公式 C 是错误的。
a．i＝ω1/ ω2 b．i＝z2/ z1 c．i＝d2/ d13. 轴交角为90˚的阿基米德蜗杆传动，其蜗杆的导程角γ＝8˚8΄30˝（右旋），蜗轮的螺旋角应为 B 。
a．81˚51΄30˝ b．8˚8΄30˝ c．20˚ d．15˚4. 对于重要的蜗杆传动，应采用 B 作蜗轮齿圈材料。
a．HT200 b．ZCuSn10Pb1 c．40Cr调质 d．18CrMnTi渗碳淬火5. 当蜗杆头数增加时，传动效率 B 。
a．减小 b．增加 c．不变⒊问答题(1) 蜗杆传动有哪些特点？适用于哪些场合？为什么？大功率传动为什么很少用蜗杆传动？(2) 何谓蜗杆传动的中间平面？何谓蜗杆分度圆直径？(3) 一对阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮的正确啮合条件是什么？(4) 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？为什么蜗杆传动的效率低？(5) 蜗杆传动中，为什么要规定d1与m 对应的标准值？第九章轮系复习题1 选择题(1) _C___轮系中的两个中心轮都是运动的。
a．行星 b．周转 c．差动(2) __A__轮系中必须有一个中心轮是固定不动的。
a．行星 b．周转 c．差动(3) 要在两轴之间实现多级变速传动，选用A轮系较合适。
a．定轴 b．行星 c．差动(4) 自由度为1的轮系是B。
a．周转 b．行星 c．差动(5) 差动轮系的自由度为 C 。
a．1 b．1或2 c．2(6) 在平面定轴轮系中，传动比的符号可由B决定。
机械设计基础复习题(二)第八章蜗杆传动复习题1. 判断题(1) 所有蜗杆传动都具有自锁性。
(X )(2) 蜗杆传动的接触应力计算，其目的是为防止齿面产生点蚀和胶合失效。
(V )(3) 蜗杆传动中，为了使蜗轮滚刀标准化、系列化，新标准中，将蜗杆的分度圆直径定为标准值。
(V )2. 选择题1. __________ 两轴线 C _时，可采用蜗杆传动。
a .相交成某一角度b .平行c .交错d .相交成直角2计算蜗杆传动比时，公式_C _是错误的。
a . i = 3 1/ 3 2b . i =乙/ z ic . i = d2/d i3. 轴交角为90?勺阿基米德蜗杆传动，其蜗杆的导程角丫= 8?8?30?(右旋)，蜗轮的螺旋角应为_B _。
a . 81?51?30?b . 8?8?30?c . 20?d . 15?4. 对于重要的蜗杆传动，应采用_B —作蜗轮齿圈材料。
a . HT200b . ZCuSn10Pb1c . 40Cr 调质d . 18CrMnTi 渗碳淬火5. 当蜗杆头数增加时，传动效率 _____ B _____ 。
a .减小b .增加c .不变3•问答题(1) 蜗杆传动有哪些特点？适用于哪些场合？为什么？大功率传动为什么很少用蜗杆传动？(2) 何谓蜗杆传动的中间平面？何谓蜗杆分度圆直径？(3) 一对阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮的正确啮合条件是什么？(4) 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？为什么蜗杆传动的效率低？(5) 蜗杆传动中，为什么要规定d1与m对应的标准值？第九章轮系复习题1选择题(1) _aC 轮系中的两个中心轮都是运动的。
.行星b.周转c.差动⑵A轮系中必须有•个中心轮是固定不动的。
a.行星b.周转c.差动⑶要在两轴之间实现多级变速传动，选用A轮系较合适。
a.定轴b.行星c.差动⑷自由度为1的轮系是 B 。
a.周转b. 行星c.差动差动轮系的自由度为 C 。
（a ）圆柱蜗杆传动 （b ）环面蜗杆传动 （c ）锥面蜗杆传动图8.2 蜗杆传动的类型机械设计基础讲义第八章蜗杆传动具体内容 蜗杆传动特点与类型；蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算；蜗杆传动的效率、热平衡计算及润滑；蜗杆传动受力分析与计算载荷；蜗杆传动失效形式与设计准则；蜗杆传动材料与许用应力；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算；蜗杆传动的结构设计。
重点 蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算；蜗杆传动受力分析；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算。
难点 蜗杆传动受力分析。
第一节 蜗杆传动的特点与类型蜗杆传动由蜗杆与蜗轮构成（图8.1），用于传递交错轴之间的运动与动力，通常两轴间的交错角︒=∑90。
通常蜗杆1为主动件，蜗轮2为从动件。
一、蜗杆传动的特点1、优点传动比大；工作平稳，噪声低，结构紧凑；在一定条件下可实现自锁。
2、缺点发热大，磨损严重，传动效率低（通常为0.7～0.9）；蜗轮齿圈常使用铜合金制造，成本高。
二、蜗杆传动的类型根据蜗杆形状的不一致，蜗杆传动可分为圆杆蜗杆传动、环面蜗杆传动与锥面蜗杆传动三种类型，如图8.2所示。
图8.1 蜗杆传动 1－蜗杆，2－蜗轮根据加工方法不一致，圆柱蜗杆传动又分为阿基米德蜗杆传动（ZA型）、法向直廓蜗杆传动（ZN型）、渐开线蜗杆传动（ZI型）与圆弧圆柱蜗杆传动（ZC型）等。
前三种称之普通圆柱蜗杆传动，见图8.3所示。
（a）阿基米德蜗杆（b）法向直廓蜗杆（c）渐开线蜗杆图8.3 普通蜗杆的类型第二节圆柱蜗杆传动的基本参数与几何尺寸计算在普通圆柱蜗杆传动中，阿基米德蜗杆传动制造简单，在机械传动中应用广泛，而且也是认识其他类型蜗杆传动的基础，故本节将以阿基米德蜗杆传动为例，介绍蜗杆传动的一些基本知识与设计计算问题。
一、蜗杆传动的基本参数通过蜗杆轴线并垂直于蜗杆轴线的平面称之中间平面，见图6.4。
在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条与齿轮的啮合。
因此，设计圆柱蜗杆传动时，均取中间平面上的参数与几何尺寸作为基准。
蜗杆传动工作原理蜗杆传动是一种常用的传动方式，它由蜗杆和蜗轮组成。
蜗杆是一种螺旋线形状的齿轮，蜗轮则是一种圆盘状的齿轮。
蜗杆传动主要通过蜗杆的螺旋线与蜗轮的齿轮咬合来传递动力。
蜗杆传动具有传动比大、传动平稳、噪音小等优点，因此广泛应用于各个领域。
蜗杆传动的工作原理如下：1.螺旋线齿形：蜗杆的齿形是螺旋线形状的。
螺旋线的角度越大，齿数越少，蜗杆传动的传动比就越大；反之，传动比较小。
螺旋线的螺距越大，传动效率就越高。
2.齿轮齿形：蜗轮的齿形是圆柱面的。
蜗轮的齿数越多，传动效率就越高。
蜗轮的齿数与蜗杆的螺旋线角度呈正比，与蜗杆的螺距呈反比。
3.咬合过程：当蜗杆转动时，蜗轮受到蜗杆螺旋线作用力的影响，开始进行旋转。
蜗轮的旋转产生的力会使蜗杆进行推动，从而实现动力传递。
4.传动比：传动比是指蜗轮转一圈，蜗杆转动的圈数。
传动比等于蜗轮的齿数除以蜗杆的齿数。
蜗杆传动具有以下几个特点：1.传动比大：蜗杆传动的传动比一般较大，通常为1:20至1:300之间。
这使得蜗杆传动适用于需要减速的场合。
2.传动平稳：由于螺杆的齿数较少，蜗杆传动的传动平稳，减小了机械设备的振动和冲击。
因此，蜗杆传动常被用于需要平稳传动的场合。
3.传动效率低：蜗杆传动的咬合面积较小，齿面摩擦力大，因此传动效率低。
一般情况下，蜗杆传动的传动效率约为30%至80%之间。
4.可逆性：蜗杆传动具有较好的不可逆性。
在停机状态下，蜗杆无法迅速被蜗轮带动，相反，蜗轮却可以被蜗杆带动。
5.噪音小：由于蜗杆传动的咬合面积小，齿面摩擦力小，因此产生的噪音也较小。
总结起来，蜗杆传动是一种通过螺旋线齿形的蜗杆和圆齿轮的蜗轮进行咬合来传递动力的传动方式。
它具有传动比大、传动平稳、噪音小等优点，因此被广泛应用于各个领域。
然而，由于传动效率较低，蜗杆传动常常需要与其他传动方式进行组合使用，以提高效率。
机械设计课程设计蜗杆传动一、课程目标知识目标：1. 理解蜗杆传动的原理、类型及适用条件；2. 掌握蜗杆传动的设计方法、步骤及注意事项；3. 了解蜗杆传动的强度计算、传动效率及润滑方式；4. 掌握蜗杆、蜗轮的加工工艺及装配要求。
技能目标：1. 能够运用所学知识进行蜗杆传动的设计，并绘制出完整的零件图和装配图；2. 学会使用计算软件进行蜗杆传动的强度计算及优化；3. 能够分析蜗杆传动在实际应用中的优缺点，并提出改进方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的创新意识和实践能力，激发他们对机械设计的兴趣；2. 增强学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 引导学生关注蜗杆传动在工业生产中的应用，认识到机械设计在国民经济发展中的重要性。
课程性质：本课程为机械设计课程设计的一部分，旨在让学生通过实际操作，掌握蜗杆传动的设计方法和过程。
学生特点：学生已具备一定的机械设计基础，具有较强的动手能力和一定的创新能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和设计水平。
在教学过程中，注重培养学生的独立思考能力和团队协作精神，使他们在完成设计任务的同时，提升自身的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够达到预定的学习成果，为后续的专业课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 蜗杆传动原理及类型- 蜗杆传动的定义、工作原理- 蜗杆传动的类型、特点及适用范围2. 蜗杆传动设计方法与步骤- 蜗杆、蜗轮的设计计算- 蜗杆传动强度计算与校核- 蜗杆传动设计步骤及注意事项3. 蜗杆传动零件加工与装配- 蜗杆、蜗轮的加工工艺- 零件公差与配合的选择- 蜗杆传动装配工艺及要求4. 蜗杆传动在实际应用中的案例分析- 分析蜗杆传动在工程实际中的应用案例- 探讨蜗杆传动的优缺点及改进措施5. 蜗杆传动课程设计实践- 完成蜗杆传动设计任务，绘制零件图和装配图- 使用计算软件进行蜗杆传动强度计算及优化- 撰写课程设计报告，总结设计过程及心得教学内容安排与进度：第一周：蜗杆传动原理及类型第二周：蜗杆传动设计方法与步骤第三周：蜗杆传动零件加工与装配第四周：蜗杆传动在实际应用中的案例分析第五周：蜗杆传动课程设计实践教材章节关联：本教学内容与教材中关于蜗杆传动章节相关内容紧密关联，涵盖了蜗杆传动的基本原理、设计方法、加工装配及实际应用等方面，确保学生能够系统地掌握蜗杆传动的相关知识。
