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蜗轮蜗杆的设计方案

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中国减速机网 http://www.wandu.cc/ 第 1 页 2013-8-3 了解蜗杆传动的特点，它的适用场合。了解蜗杆传动的主要参数，如模数、压力角、螺旋头数、螺旋导程角、螺旋螺旋角、螺旋分度圆等。 • 熟悉蜗杆、蜗轮构造，蜗杆与蜗轮常用什么材料制造,那个易被损害。 • 掌握蜗杆传动效率低的机理，蜗杆传动中箱体内的润滑油温度过高有什么危害，如何降低。 第一节 概 述 蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的（图3－52），用于传递交错轴之间的运动和动力，通常两轴交错角为90°。在一般蜗杆传动中，都是以蜗杆为主动件。 从外形上看，蜗杆类似螺栓，蜗轮则很象斜齿圆柱齿轮。工作时，蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。为了改善轮齿的接触情况，将蜗轮沿齿宽方向做成圆弧形，使之将蜗杆部分包住。这样蜗杆蜗轮啮合时是线接触，而不是点接触。

蜗杆传动具有以下特点： 1．传动比大，且准确。通常称蜗杆的螺旋线数为螺杆的头数，若蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，则蜗杆传动的传动比为 2＝n1/n2＝z2/z11/i＝ （3－60） 通常蜗杆头数很少（z1=1～4），蜗轮齿数很多(z2=30～80)，所以蜗杆传动可获得很大的传动比而使机构比较紧凑。单级蜗杆传动的传动比 i≤100～300；传递动力时常用 i＝5～83。 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。 0 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。 =0.4～0.45。=0.82～0.92。具有自锁时，=0.75～0.82；z1＝3～4时，=0.7～0.75；z1=2时， 4．传动效率比较低。当z1＝1时，效率 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。 由于普通蜗杆传动效率较低，所以一般只适用于传递功率值在50～60kW以下的场合。一些高效率的新型蜗杆传动所传递的功率可达500kW，圆周速度可达50m/s。 第二节 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 本节只讨论普通圆柱蜗杆传动，或称阿基米德圆柱蜗杆传动（在垂直于蜗杆轴线的剖面中，齿廓线是一条阿基米德螺旋线，故称为阿基米德螺杆）。 ＝40°；而蜗轮的齿廓为渐开线，即在主平面内，蜗杆与蜗轮的啮合如同齿条与齿轮的啮合一样。如图3－53所示，通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为主平面。在主平面上，蜗杆的齿廓与齿条相同，两侧边为直线，夹角2因此，蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算大致与齿轮传动相同，并且在设计、制造中皆以主平面上的参数和尺寸为基准。普通圆柱蜗杆传动参数已标准化。

（一）蜗杆传动的主要参数 1.模数 m和压力角 为20°。规定为标准值。圆柱蜗杆传动的标准模数见表3－21。蜗杆传动标准压力角相等。为了制造方便，把蜗轮的端面模数m及端面压力角因为在主平面上蜗杆中国减速机网 http://www.wandu.cc/ 第 2 页 2013-8-3 传动相当于齿条与齿轮的啮合，所以，蜗杆的轴向齿距等于蜗轮的端面周节p(图3－53)，即蜗杆的轴向模数与蜗轮的端面模数m相等，蜗杆的轴向压力角与蜗轮的端面压力角 表3-21 圆柱蜗杆传动的m与d1搭配值 摘自GB 10085-88

m 1 1.25 1.6 2 2.5 d1 18 20 22.4* 20 28* (18) 22.4 (28) 35.5* (22.4) 28 (35.5) 45* m 3.15 4 5 d1 (28) 35.5 (45) 56* (31.5) 40 (50) 71* (40) 50 (63) 90* m 6.3 8 10 d1 (50) 63 (80) 112* (63) 80 (100) 140* (71) 90 (112) 160 m 12.5 16 20 d1 (90) 112 (140) 200 (112) 140 (180) 250 (140) 160 (224) 315

和蜗轮螺旋角2．螺杆导程角  螺杆螺旋线一般用右旋。设螺杆螺旋的导程为S，将蜗杆分度圆上螺旋线展开后,由图3-54所示,可得其导程 与蜗轮螺旋角 S=Pa1z1 mm （3-61） 式中 Pa1--螺杆的轴向齿距, mm； z1--螺杆头数。 螺杆分度圆柱上的导程角 d1=z1Pa1/πd1=z1m/d1 （3－62）=s/tg 式中 d1--螺杆分度圆直径，mm。 应数值相等、旋向相同（图3－55）。与蜗杆的导程角 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

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m表示，即q=d1/m。 4．蜗杆头数z1与蜗轮齿数z2 也随之减小，使传动效率较低。当传递较大功率时，为提高效率，可采用多头蜗杆，一般取z1＝2、3或4。通常蜗杆头数可根据传动比按表3－22选取。 蜗杆头数一般取z1=1～4。若要得到大的传动比，可取z1＝1，但当z1减少时，蜗杆的导程角 表3－22 蜗杆头数的选取 传动比 i 5～8 7～16 15～32 30～80 中国减速机网 http://www.wandu.cc/ 第 3 页 2013-8-3 蜗杆头数 z1 6 4 2 1 蜗轮齿数 z2，对于动力传动，一般 z2=29-80。 z2过小时，蜗轮齿容易发生根切。 z2太大时，为使传动尺寸不致过大，往往减少模数，这就导致蜗轮轮齿弯曲强度显著降低。 （二）蜗杆传动的几何尺寸计算 设计标准蜗杆传动时，一般先选定蜗杆头数 z1和蜗轮齿数 z2，然后按强度计算确定模数 m和蜗杆直径系数 p。当上述主要参数确定后，可根据表3－23计算出蜗杆、蜗轮的几何尺寸。 表3－23 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算（见图3－53） 名 称 计算公式 蜗 杆 蜗 轮 分度圆直径 d1= mq d2= m z2 齿顶高 ha=m ha=m 齿根高 hf=1.2m hf=1.2m 顶圆直径 da1=m(q+2) da2=m(z2+2) 根圆直径 df1=m(q-2.4) df2=m(z2-2.4) 蜗杆轴向齿距pa1 m蜗轮端面周节pt2 pa1=pt2=p=

径向间隙 c=0.20m 中心距 a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2) 第三节 蜗杆传动的滑动速度与效率 （一）蜗杆传动的滑动速度 蜗杆传动相当于螺杆与螺母的传动。蜗杆与蜗轮轮齿啮合时，轮齿间有很大的相对滑动，蜗杆与蜗轮轮齿在节点处的相对速度称为滑动速度，用 vs表示，由图3－56

可知 m/s （3－63） m/s m/s 式中 n1、n1--分别为蜗杆、蜗轮转速，r/min； d1、d2--蜗杆、蜗轮分度圆直径，mm； --蜗杆分度圆的导程角 滑动速度较大时，当润滑条件充分时，在啮合处容易形成润滑油膜，因而润滑情况良好；但滑动速度太大，容易使轮齿产生胶合和磨损破坏。一般允许 vs≤15m/s。 （二）蜗杆传动的效率 3，即2以及箱体内润滑油搅动时摩擦损耗的效率1，有关轴承摩擦损耗的效率 闭式蜗杆传动的效率包括三部分：有关轮齿啮合摩擦损耗的效率 3 （3－64）21= 其主要部分为啮合效率，当蜗杆主动时， v) （3－65）+/tan(1=tan 式中 v--当量摩擦角，它与蜗杆摩擦副的材料、加工精度及滑动速度等有关。 中国减速机网 http://www.wandu.cc/ 第 4 页 2013-8-3 1越高。v越小，则啮合效率 钢制蜗杆与青铜蜗轮配对时，减摩耐磨效果好；蜗杆齿面的表面粗糙度越低，滑动速度越大，润滑油膜易形成， 近似计算时，蜗杆传动的总效率 可取下列数值： 蜗杆头数z1 1 2 4或6 1 0.7 0.8 传动效率 0.9 v时蜗杆传动具有自锁性，取1≤ <0.5。 第四节 蜗杆传动的强度计算 （一）受力分析 如图3－57所示的蜗杆传动中，在蜗杆与蜗轮的啮合点C上，作用着大小相等、方向相反的法向力Fn。这法向力Fn可以分解成三个互相垂直的分力：切向力Ft、轴向力Fx及径向力Fr。由于蜗杆轴与蜗轮轴交错成90°，故蜗杆切向力Ft1等于蜗轮轴向力Fx2，蜗杆轴向力Fx1等于蜗轮切向力Ft2，蜗杆径向力Fr1等于蜗轮径向力Fr2。它们分别是一对作用力与反作用力。即： Ft1=Fx2=2T1/d1 (3-66) Ft2=Fx2=2T1/d2 (3-67) (3-68)Fr2=Fr1=Ft2tg 式中 T1、T2--分别为作用在蜗杆与蜗轮上的转矩，T2=iT1； i--蜗杆传动的传动比； --蜗杆传动效率； d1、d2--分别为蜗杆与蜗轮的分度圆直径； =20°。--压力角，通常 

（二）齿面接触强度计算 蜗杆一般为钢制，其强度较高，通常不损坏，故一般不进行强度计算。 蜗轮多数由青铜制造，青铜的强度与硬度比钢差。蜗轮轮齿损坏形式与齿轮相似，有齿面磨损、胶合、点蚀及齿根折断。其中胶合及磨损破坏较为常见。 胶合，磨损随滑动速度及接触应力的增大而加剧，为此，除选用减摩性材料和保证良好润滑外，还必须限制接触应力。因此，蜗轮齿面接触强度计算是蜗杆传动的重要部分。它的设计公式为 （3－69） 式中 T2--作用在蜗轮上的转矩，N•mm； K--载荷系数，K＝1～1.4。当载荷平稳，滑动速度 vs小于等于3m/s及精度较高时，取低值。 ]H--蜗轮的许用接触应力，MPa，见表3－24。 [ 其它符号意义同前 按式（3－69）算出m2d1后，可查表3－21，再确定标准的m及d1。 蜗轮轮齿弯曲强度所限定的承载能力，往往超过热平衡计算和齿面点蚀所限定的承载能力。因此，在一般条件下，不进行其弯曲强度计算。 表3－24 ]H MPa蜗轮的许用接触应力[ b≥300MPa的青铜蜗轮灰铸铁或强度极限 配对材料 滑动速度(m/s) 蜗杆 蜗轮 0.25 0.5 1 2 3 4 20钢、20Cr渗碳45钢淬火 HT150 166 150 127 95 - - HT200 202 182 154 115 - -

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蜗杆传动设计

蜗杆传动设计


14
3.34
15
3.22
16
3.07
17
2.96
18
2.89
19
2.82
20
2.76
22
2.66
24
2.57
26
2.51
Z2 YF2
28 2.48
30 2.44
35 2.36
40 2.32
45 2.27
50 2.24
60 2.20
70 2.17
80 2.14
90 2.12
100 2.10
150 2.07
Fnc = K Fn
载荷系数K=l～1.4
3、蜗轮齿面的接触强度计算
校核公式： 设计公式：
H 500
KT2 KT 500 2 2 2 [ H ] d1d2 2 m d1 z2
2
500 2 m d1 KT2 z2 [ H ]
4、蜗轮轮齿齿根弯曲强度计算
1.53KT2 cos YF 2 F 校核公式： F d1d 2 m 1.53KT2 cos 设计公式： m2 d1 YF 2 z2 F
表2-9-6 蜗轮的齿形系数YF2（α=20°，ha*=1）
Z2
YF2
10
4.55
11
4.14
12
3.70
13
3.55
（a）圆柱蜗杆传动
（b）圆环面蜗杆传动
（c）锥面蜗杆传动
阿基米德蜗杆
渐开线蜗杆
法向直廓蜗杆 圆弧圆柱蜗杆
（2）按蜗杆旋向不同来分类，蜗杆传动可以分成左旋和右旋蜗杆 传动两种类型 。 （3）按工作条件不同分类蜗杆传动可以分为闭式蜗杆传动和开式 蜗杆传动两种类型。 2、蜗杆传动的特点 （1）蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。i=10～40，最 大可达80。若只传递运动（分度运动），其传动比可达1000。 （2）传动平稳、噪声小 （3）可制成具有自锁性的蜗杆 （4）传动效率低 （5）制造成本高 二、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 中间平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。 在中间平面上蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。 因此蜗杆传动的设计计算都以中间平面上的参数和几何关系为准。
机械设计(蜗轮蜗杆)

机械设计(蜗轮蜗杆)

青岛理工大学课程设计说明书课题名称：机械设计课程设计学院：专业班级：学号：学生：指导老师：青岛理工大学教务处年月日《机械设计课程设计》评阅书题目单级蜗轮蜗杆减速器的设计学生姓名学号指导教师评语及成绩指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩教师签名：年月日教研室意见总成绩：室主任签名：年月日摘要本次课程设计是设计一个单级减速器，根据设计要求确定传动方案，通过比较所给的方案，选择蜗轮蜗杆的传动方案，作为设计方案。

设计过程根据所给输出机的驱动卷筒的圆周力、带速、卷筒直径和传动效率。

确定所选电动机的功率，再确定电动机的转速范围，进而选出所需要的最佳电动机。

计算总传动比并分配各级传动比，计算各轴的转速、转矩和各轴的输入功率。

对传动件的设计，先设计蜗杆，从高速级运动件设计开始，根据功率要求、转速、传动比，及其其他要求，按蜗杆的设计步骤设计，最后确定蜗杆的头数，模数等一系列参数。

本次课程设计我采用的是普通圆柱蜗杆传动，蜗轮蜗杆减速器的优点是，传动比大，传动效率高，传动平稳，降低噪音。

之后设计蜗轮的结构，按《机械设计》所讲的那样设计，接下来对箱体进行大体设计，设计轴的过程中将完成对箱体的总体设计，设计轴主要确定轴的各段轴径及其长度，在此设计过程中完成了对一些附加件的设计包括对轴承的初选，主要是根据轴的轴向及周向定位要求来选定，然后对轴进行强度校核，主要针对危险截面。

这个过程包括一般强度校核和精密校核。

并对轴承进行寿命计算，对键进行校核。

设计过程中主要依据《课程设计》，对一些标准件和其他的一些部件进行选择查取，依据数学公式和经验进行对数据的具体确定。

关键字：减速器，蜗杆，轴，轴承，键目录摘要 (I)1 设计任务 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计要求 (1)1.3 课程设计的数据 (1)2 传动方案拟定 (2)2.1 确定传动方案 (2)2.2 选择单级蜗轮蜗杆减速器 (2)3 电动机的选择 (3)3.1 电动机功率计算 (3)3.2 电动机类型的选择 (3)4 计算传动比及运动和动力参数 (4)4.1 总传动比 (4)4.2 运动参数及动力参数的计算 (4)5 确定蜗轮蜗杆的尺寸 (5)5.1 选择蜗杆传动的类型及材料 (5)5.2 按齿面接触疲劳强度进行设计 (5)5.3 计算蜗轮和蜗杆的主要参数与几何尺寸 (5)5.4 校核齿根弯曲疲劳强度 (6)6 轴的设计计算 (9)6.1 蜗杆轴的设计计算 (9)6.2 蜗轮轴的设计和计算 (10)7 滚动轴承的选择及校核计算 (14)7.1 轴承的选择 (14)7.2 计算轴承的受力 (14)8 键联接的选择及校核计算 (16)8.1 选择键联接的类型和尺寸 (16)8.2 校核键联接的强度 (16)9 联轴器的选择 (18)10 减速器箱体的选择 (19)11 减速器的润滑与密封 (20)11.1 减速器蜗轮蜗杆的传动润滑方式 (20)11.2 减速器轴承润滑方式 (20)11.3 减速器密封装置的选择,通气孔类型 (20)总结 (21)参考文献 (22)1 设计任务1.1 课程设计的目的该课程设计是继《机械设计》课程后的一个重要实践环节，其主要目的是：（1）综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固和拓展所学的知识。

蜗轮蜗杆减速器设计说明书

蜗轮蜗杆减速器设计说明书

蜗轮蜗杆减速器设计说明书蜗轮蜗杆减速器设计说明书1. 引言本设计说明书旨在详细介绍蜗轮蜗杆减速器的设计过程和技术要求，为生产和使用蜗轮蜗杆减速器提供指导。

2. 设计要求2.1 减速比要求根据使用需求，确定蜗轮蜗杆减速器的减速比，确保输出转速满足要求。

2.2 功率传递要求根据输入功率和减速比，计算出减速器的输出功率，确保减速器能够稳定可靠地传递所需的功率。

2.3 结构材料要求选择适当的材料用于蜗轮蜗杆减速器的各个部件，考虑与其他部件的配合要求、强度要求和耐磨损要求等。

2.4 运行安全要求设计减速器时需考虑运行过程中的安全事项，例如温升、冷却要求、噪音控制等。

2.5 可维修性要求对于蜗轮蜗杆减速器的设计，应考虑到其维修和保养过程中的便捷性，方便进行零件更换和维修。

3. 设计参数3.1 输入转速和功率确定减速器的输入转速和功率，作为设计过程的基本参数。

3.2 输出转速和减速比根据输入转速和所需输出转速，计算蜗轮蜗杆减速器的减速比。

3.3 模块尺寸根据减速器的减速比、输入输出轴的直径，计算蜗轮蜗杆减速器的模块尺寸。

3.4 效率和传动比计算减速器的传动效率和传动比，以评估其性能。

4. 结构设计4.1 蜗轮和蜗杆的选择选择合适的蜗轮和蜗杆，确保配合公差满足要求，并且尽量减小间隙，以提高减速器的传动效率。

4.2 轴承选型选择适当的轴承，确保在减速器运行过程中承受的负载和力矩能得到有效的支撑和传递。

4.3 油封设计设计合适的油封结构，确保减速器不会发生润滑油泄漏问题，保持良好的工作环境。

4.4 外壳设计设计合理的外壳结构，使减速器的内部部件得到良好的保护，并方便进行维修和保养。

5. 附件本文档涉及附件，请参考附件表格。

6. 法律名词及注释6.1 著作权法著作权法是指保护作品权益的法律规定，包括著作权的取得、行使和保护等方面。

6.2 专利法专利法是指保护发明创造的法律规定，包括专利权的取得、行使和保护等方面。

6.3 商标法商标法是指保护商标权益的法律规定，包括商标的注册、使用和保护等方面。

kisssoft 蜗轮蜗杆设计

kisssoft 蜗轮蜗杆设计

kisssoft 蜗轮蜗杆设计1. 简介蜗轮蜗杆是一种常见的传动机构，被广泛应用于工业机械领域。

在设计蜗轮蜗杆时，需要考虑许多因素，如传动比、传动效率以及材料选择等。

kisssoft是一款专业的机械设计软件，可以帮助工程师快速高效地进行蜗轮蜗杆的设计。

2. kisssoft软件介绍kisssoft是一款专业的机械设计软件，提供了丰富的工具和功能，用于各种传动系统的设计、分析和优化。

该软件具有友好的用户界面和强大的计算能力，为工程师提供了设计高效、可靠的蜗轮蜗杆的完整解决方案。

3. 蜗轮蜗杆设计的基本原理蜗轮蜗杆传动是基于蜗杆的螺旋运动和蜗轮的圆周运动实现的。

蜗杆是一种具有螺旋形状的直线齿轮，而蜗轮则是一种具有螺旋形状的齿轮。

通过蜗杆和蜗轮之间的啮合，可以实现较大的减速比，并且具有较高的传动效率。

4. kisssoft蜗轮蜗杆设计步骤设计蜗轮蜗杆的基本步骤如下：步骤1：输入设计参数在kisssoft中，首先需要输入设计参数，包括转速、额定功率、传动比、材料等。

这些参数将用于后续的计算和分析。

步骤2：蜗杆参数计算根据给定的设计参数，kisssoft可以自动计算蜗杆的参数，包括螺旋角、分度圆直径和导程等。

这些参数将用于下一步的蜗轮设计。

步骤3：蜗轮参数计算在蜗轮设计中，kisssoft可以根据蜗杆的参数自动生成合适的蜗轮几何形状。

此外，还可以根据材料选择和传动效率要求，调整蜗轮的齿轮模数、模数系数等参数。

步骤4：蜗轮蜗杆啮合分析完成蜗轮和蜗杆的设计后，kisssoft可以进行蜗轮蜗杆的啮合分析。

该分析可以评估传动效率、承载能力、接触强度等因素，并帮助优化设计。

步骤5：结果分析和优化根据啮合分析的结果，可以进行蜗轮蜗杆设计的结果分析，并进行必要的优化。

kisssoft提供了丰富的分析工具，如强度校核、啮合几何和动力学分析等。

5. kisssoft蜗轮蜗杆设计的优势kisssoft蜗轮蜗杆设计具有以下优势：•准确性：kisssoft利用先进的计算方法和建模技术，可以准确计算蜗轮蜗杆的几何参数和性能指标。