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1、第14章 蜗杆传动本章要点l 了解蜗杆传动的类型和特点l 掌握蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算l 掌握蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构l 掌握蜗杆传动的强度计算l 掌握蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算图14-1 蜗杆传动在运动转换中，常需要进行空间交错轴之间的运动转换，在要求大传动比的同时，又希望传动机构的结构紧凑，采用蜗杆传动机构则可以满足上述要求。蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成，用来传递空间两交错轴的运动和动力。如图14-1所示。通常两轴交错角为90,蜗杆为主动件。14.1蜗杆传动的类型和特点14.1.1蜗杆传动的类型如图14-2所示，根据蜗杆的形状，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动（图
2、a），环面蜗杆传动（图b）,和锥面蜗杆传动(图c)。a) b) c)图14-2 蜗杆传动的类型圆柱蜗杆传动，按蜗杆轴面齿型又可分为普通蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。普通蜗杆传动多用直母线刀刃的车刀在车床上切制，可分为阿基米德蜗杆（ZA型）、渐开蜗杆（ZI型）和法面直齿廓蜗杆（ZH型）等几种。如图14-3所示，车制阿基米德蜗杆时刀刃顶平面通过蜗杆轴线。该蜗杆轴向齿廓为直线，端面齿廓为阿基米德螺旋线。阿基米德蜗杆易车削难磨削，通常在无需磨削加工情况下被采用，广泛用于转速较低的场合。图14-3 阿基米德蜗杆 图14-4 渐开线蜗杆如图14-4所示，车制渐开线蜗杆时，刀刃顶平面与基圆柱相切，两把刀具分
3、别切出左、右侧螺旋面。该蜗杆轴向齿廓为外凸曲线，端面齿廓为渐开线。渐开线蜗杆可在专用机床上磨削，制造精度较高，可用于转速较高功率较大的传动。蜗杆传动类型很多，本章仅讨论目前应用最为广泛的阿基米德蜗杆传动。14.1.2蜗杆传动的特点(1)传动比大，结构紧凑。单级传动比一般为1040(40 z14342323121 z2283227522872 5081288040 2.模数m和压力角由于蜗杆传动在主平面内相当于渐开线齿轮与齿条的啮合，而主平面是蜗杆的轴向平面又是蜗轮的端面（见图14-5），与齿轮传动相同，为保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数ma1应等于蜗轮的端面模数mt2；蜗杆的轴向压力角应等于
4、蜗轮的端面压力角；蜗杆分度圆导程角应等于蜗轮分度圆螺旋角，且两者螺旋方向相同。即：3.蜗杆的分度圆直径d1和导程角图14-6 分度圆柱展开图如图14-6所示，将蜗杆分度圆柱展开，其螺旋线与端平面的夹角称为蜗杆的导程角。可得： (14-2)式中：pa1为蜗杆轴向齿距(mm)；d1为蜗杆分度圆直径（mm）。蜗杆的螺旋线与螺纹相似也分左旋和右旋，一般多为右旋。对动力传动为提高效率应采用较大的值，即采用多头蜗杆；对要求具有自锁性能的传动，应采用的蜗杆传动，此时蜗杆的头数为1。由式14-2得： (14-3)式中：称为蜗杆的直径系数，当m一定时，q值增大，则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提高。小模数蜗杆一般
5、有较大的q值，以使蜗杆有足够的刚度。蜗杆与蜗轮正确啮合，加工蜗轮的滚刀直径和齿形参数必须与相应的蜗杆相同，为限制蜗轮滚刀的数量，d1亦标准化。d1与m有一定的匹配如表14-2所示。 表14-2 蜗杆基本参数（= 90）(摘自GB/T10085-88)模数m(mm)分度圆直径d1(mm)蜗杆头数z1直径系数qm2d1(mm)3模数m(mm)分度圆直径d1(mm)蜗杆头数z1直径系数qm2d1(mm)3118118.000186.3(80)1, 2, 412.69831751.2520116.00031.25112117.778444522.4117.920358(63)1, 2, 47.8754
6、0321.6201, 2, 412.50051.2801, 2, 4, 610.000537628117.50071.68(100)1, 2, 412.50064002(18)1, 2, 49.00072140117.500896022.41, 2, 4, 611.20089.610(71)1, 2, 47.1007100(28)1, 2, 414.000112901, 2, 4, 69.000900035.5117.750142(112)1, 2, 411.200112002.5(22.4)1, 2, 48.960140160116.00016000281, 2, 4, 611.200175
7、12.5(90)1, 2, 47.20014062(35.5)1, 2, 414.200221.91121, 2, 48.9601750045118.000281(140)1, 2, 411.200218753.15(28)1, 2, 48.889278200116.0003125035.51, 2, 4, 611.2735216(112)1, 2, 47.00028672451, 2, 414.286447.51401, 2, 48.7503584056117.778556(180)1, 2, 411.250460804(31.5)1, 2, 47.875504250115.62564000
8、401, 2, 4, 610.00064020(140)1, 2, 47.00056000(50)1, 2, 412.5008001601, 2, 48.0006400071117.7501136(224)1, 2, 411.200896005(40)1, 2, 48.0001000315115.750126000501, 2, 4, 610.000125025(180)1, 2, 47.200112500(63)1, 2, 412.60015752001, 2, 48.00012500090118.0002250(280)1, 2, 411.2001750006.3(50)1, 2, 47.
9、 9361985400116.000250000631, 2, 4, 610.0002500注：表中模数和分度圆直径仅列出了第一系列的较常用数据。括号内的数字尽可能不用。4.中心距a蜗杆传动中，当蜗杆节圆与蜗轮分度圆重合时称为标准传动，其中心距为： （14-4）规定标准中心距为40、50、63、80、100、125、160、（180）、200、（225）、250、（280）、315、（355）、400、（450）、500。在蜗杆传动设计时中心距应按上述标准圆整。14.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算标准阿基米德蜗杆传动主要几何尺寸计算公式如表14-3所示。表14-3 阿基米德蜗杆传动的几何尺寸计算
10、名 称计 算 公 式蜗 杆蜗 轮齿顶高和齿根高ha1= ha2 = m， hf1= hf2=1.2 m分度圆直径d1= mqd2= mz2齿顶圆直径da1= m(q+2)da2= m(z2+2)齿根圆直径df1= m(q2.4)df2= m(z22.4)顶隙C = 0.2 m蜗杆轴向齿距 蜗轮端面齿距Pa1= pt2=m蜗杆分度圆导程角蜗轮分度圆螺旋角中心距a蜗杆螺纹部分长度蜗轮齿顶圆弧半径z1=1、2, L（110.06z2）mz1=3、4, L(12.5+0.09z2) m蜗轮外圆直径z1=1, de2da2+2 mz1=2、3, de2da2+1.5 mz1=46, de2da2+ m蜗轮轮缘宽度z1=1、2 b0.75da1 z1=46, b0.67 da114.3蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构14.3.1蜗杆传动的失效形式和设计准则1.齿面相对
