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1、 8-1 概述概述8-2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 8-3 蜗杆传动的承载能力蜗杆传动的承载能力第八章第八章 蜗杆传动蜗杆传动8-1 概述概述作用：作用： 用于传递交错轴之间的回转运动和动力用于传递交错轴之间的回转运动和动力组成组成: 蜗轮、蜗杆蜗轮、蜗杆通常两轴交错角通常两轴交错角9090蜗杆传动蜗杆传动蜗轮蜗轮蜗杆蜗杆蜗杆蜗杆蜗轮蜗轮1) 传动平稳，噪音较小。传动平稳，噪音较小。2) 传动比大，结构紧凑。传动比大，结构紧凑。 分度机构：分度机构：i 1000；动力传动：动力传动： i = 8 803)3)当当 时，具有自锁性。时，具有自锁性。一、蜗杆传动的特
2、点一、蜗杆传动的特点 4) 传动效率较低；蜗轮齿圈常用传动效率较低；蜗轮齿圈常用青铜制造青铜制造，成本较高。，成本较高。8-1 概述概述二、蜗杆传动的类型二、蜗杆传动的类型圆柱蜗杆圆柱蜗杆 环面蜗杆环面蜗杆蜗杆蜗杆环面蜗杆环面蜗杆圆柱蜗杆圆柱蜗杆渐开线蜗杆渐开线蜗杆（ZI 蜗杆）蜗杆）阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆（ZA 蜗杆）蜗杆）蜗杆旋向：蜗杆旋向：左旋、右旋左旋、右旋 ( (常用常用) )判定方法：判定方法：与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。与螺旋和斜齿轮的旋向判断方法相同。8-1 概述概述中间平面中间平面 在在中中间间平平面面内内，蜗蜗轮轮与与蜗蜗杆杆的的啮啮合合相相当当于于渐渐开开线线齿齿
3、轮轮与与齿齿条条啮啮合合。蜗蜗杆杆传传动动的的设设计计计计算算均均以以中中间间平平面面上上的的参数和尺寸关系为准。参数和尺寸关系为准。28-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、一、主要参数主要参数蜗杆传动正确啮合的条件：蜗杆传动正确啮合的条件：1. 模数模数 m 和压力角和压力角 （ZA蜗杆）蜗杆）ma1 1= mt t2 2 = m （标准值）（标准值）主要参数有 m, , z1 ,z2 等。设计时，首先要正确地选择参数。一、一、主要参数主要参数a1= t t2 = = 20- 见表见表12-1蜗杆轴向压力角蜗杆轴向压力角蜗轮端面压力角蜗轮端面压力
4、角蜗杆轴向模数蜗杆轴向模数蜗轮端面模数蜗轮端面模数8-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸d d2 2d d1 1蜗杆分度圆直径蜗杆分度圆直径 d1-表表12-1蜗轮分度圆直径蜗轮分度圆直径 d2即：即：蜗杆的导程角蜗杆的导程角 应等于蜗轮的螺旋角应等于蜗轮的螺旋角 ，且两者旋向必且两者旋向必须相同。须相同。 在在 90的蜗杆传动中，的蜗杆传动中，8-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸2. 蜗杆直径系数蜗杆直径系数 q 和导程角和导程角 蜗杆的螺旋面和分度圆柱面的交线是一条螺旋线，蜗杆的螺旋面和分度圆柱面的交线是
5、一条螺旋线，（设：蜗杆分度圆柱上的螺旋线导程角为（设：蜗杆分度圆柱上的螺旋线导程角为，蜗杆的头数为，蜗杆的头数为z1 ，则则蜗杆旋转一周，螺旋线上升的距离就是蜗杆的导程蜗杆旋转一周，螺旋线上升的距离就是蜗杆的导程 z1 px ）z1 pa1d1d1z1 pa1pa1将分度圆柱展开得：将分度圆柱展开得：螺旋线数目8-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸z1 pa1d1d1z1 pa1pa1tantan=d1 z z1 1 pa1=z z1 1md1=m z1d d1 1由由 tantan=m z1d d1 1 转化后得：转化后得： d1 1 =m Z1ta
6、ntan8-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 由公式见，对每一个标准模数由公式见，对每一个标准模数 m ，当，当 Z1和和不同不同时，可有很多不同时，可有很多不同 d d1 1。 在蜗杆传动中，为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮在蜗杆传动中，为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，就必须使加工蜗轮的滚刀与蜗杆具有同样的尺寸。合，就必须使加工蜗轮的滚刀与蜗杆具有同样的尺寸。 这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一把对应的这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一把对应的蜗轮滚刀。显然，这很不经济。蜗轮滚刀。显然，这很不经济。 为了限制刀具的数量并便于刀具的标准化，为了限
7、制刀具的数量并便于刀具的标准化，对每对每一标准模数规定了一标准模数规定了 一定数量的蜗杆的分度圆直径一定数量的蜗杆的分度圆直径d d1 1 ，国标国标 GB10085-88GB10085-88规定了规定了蜗杆分度圆直径的标准系列蜗杆分度圆直径的标准系列 见表见表12-1 d1 1 =m Z1tgtg分析：分析：比值：比值：q q = - 蜗杆直径系数蜗杆直径系数d d1 1m8-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸d d1 1 = m q q m Z1tantan= Z1 / q/ q q q = - 蜗杆直径系数蜗杆直径系数d d1 1m由由 tant
8、an=m z1d d1 13. 蜗杆传动的传动比蜗杆传动的传动比 i传动比传动比 : -d1d2d1=m q , d2=m Z2Z1= q tan= tan d1 /mn2n1i = -z1z2 = -n2n1i = -z1z2 = -= -d2 / mtan d1 /m= -d2d1 tan8-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸4. 蜗杆头数蜗杆头数 Z1 tan tan = Z1 / q Z1 i 为提高效率，可采用多头蜗杆，取为提高效率，可采用多头蜗杆，取 Z Z1 1=2 2 或或 Z Z1 1=4 4 Z1 Z Z1 1 ,蜗杆的加工愈困难。
9、蜗杆的加工愈困难。常取常取 Z Z1 1=1 1、2 2、4 4由由n2n1i = -z1z2 = -可知可知: :若要得到大传动比，可取若要得到大传动比，可取 Z1=1，但传动效率但传动效率 较低。较低。8-2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸蜗轮齿数：蜗轮齿数： Z2 = i Z1 为保证传动的平稳性：为保证传动的平稳性： Z2 26 常限制：常限制： Z2 90 时，时，须采取冷却措施，以提须采取冷却措施，以提高散热能力：高散热能力：1 1）加散热片加散热片-增大散热面积；见图增大散热面积；见图11-2211-222 2）在蜗杆轴端加装风扇在蜗杆轴
10、端加装风扇-以加速空气的流通以加速空气的流通油泵油泵冷冷却却器器冷冷却却水水3 3）在传动箱内装循环冷却水管或用循环油冷却在传动箱内装循环冷却水管或用循环油冷却一、一、蜗杆传动的失效形式及材料选择蜗杆传动的失效形式及材料选择1. 失效形式：失效形式： 胶合、点蚀与磨损。胶合、点蚀与磨损。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。 由于蜗杆传动齿面间有较大的相对滑动，从而增加由于蜗杆传动齿面间有较大的相对滑动，从而增加了产生胶合与磨损失效的可能性。因此，了产生胶合与磨损失效的可能性。因此，蜗杆传动的承蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。载能力往往受到抗胶合能力的限制。
11、蜗轮、蜗杆的材料不仅要求具有足够的强度 ，更重要的是要有良好的减摩耐磨性能和抗胶合的能力。2. 常用材料常用材料 蜗杆采用碳钢与合金钢：蜗杆采用碳钢与合金钢：表面光洁、硬度高。表面光洁、硬度高。材料材料蜗轮齿圈采用青铜：蜗轮齿圈采用青铜：减摩、耐磨性好、抗胶合。减摩、耐磨性好、抗胶合。在开式传动中蜗轮轮齿的磨损就显得突出8-3 8-3 蜗杆传动的承载能力蜗杆传动的承载能力4545、40Cr40Cr、42SiMn 42SiMn 表面淬火表面淬火 454555 HRC55 HRC20Cr20Cr、20CrMnTi 20CrMnTi 渗碳淬火渗碳淬火 565662 HRC 62 HRC 高速重载传动
12、高速重载传动 一般传动：一般传动： 4040、 45 45 调质处理调质处理 220220250 HBS蜗轮蜗轮 ZCuSnZCuSn1010P P1 1（铸造锡磷青铜（铸造锡磷青铜 S Sn n:10%:10%、p:1% p:1% ）ZCuSnZCuSn5 5PbPb5 5ZnZn5 5（铸造锡锌铅青铜）（铸造锡锌铅青铜）铸造锡青铜铸造锡青铜铸造铝铁青铜铸造铝铁青铜 ZCuAlZCuAl1010FeFe3 3 vS S 6 6 m/s/s灰铸铁（灰铸铁（HTHT150150、HTHT200200）vS S2 2 m/s/s蜗杆蜗杆vS S1212m/s/svS S1212m/s/s二、二、蜗
13、杆和蜗轮的结构（略）蜗杆和蜗轮的结构（略）8-3 8-3 蜗杆传动的承载能力蜗杆传动的承载能力法向力法向力 F Fn n 可分解为三个分力可分解为三个分力:Ft2Fr2Fa2Ft1Fr1Fa1n2n1轴向力：轴向力：Fa径向力：径向力：Fr圆周力：圆周力：Ft8-3 8-3 蜗杆传动的承载能力蜗杆传动的承载能力二、蜗杆传动的受力分析二、蜗杆传动的受力分析图图8-10 8-10 蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析轴向力：轴向力：Fa1径向力：径向力：Fr1 = Fr2 = Ft2 tan圆周力：圆周力：Ft1 =2T1 / / d1 T2= T1 i 各力的大小：各力的大小： = Fa2两轴交
14、错两轴交错90两轴交错两轴交错90= Ft2= 2T2 / / d2 T1 、T2-分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩式中式中:Ft2Fr2Fa2Ft1Fr1Fa1n2n18-3 8-3 蜗杆传动的承载能力蜗杆传动的承载能力各分力的方向：各分力的方向：圆周力圆周力: :（主）（主）F Ft1t1与与 n1 1方向相反方向相反（从）（从）F Ft2t2与与 n2 2方向相同方向相同径向力径向力: : F Fr1r1、F Fr2r2 分别指向各自的轮心分别指向各自的轮心轴向力轴向力（主）（主）F Fa1 1 按左、右手法则判断按左、右手法则判断（从）（从）F Fa2 2 与与 F Ft1t1 方向相反方向相反Ft2Fr2Fa2Ft1Fr1Fa1n2n1注：注：蜗轮、蜗杆轮齿的旋向相同蜗轮、蜗杆轮齿的旋向相同蜗轮转向蜗轮转向 n2 2 的确定的确定：首先判断首先判断 F Fa1 1F Ft2t2n2蜗杆右旋蜗杆右旋蜗轮右旋蜗轮右旋12示例示例: : 蜗杆传动受力方向的判定蜗杆传动受力方向的判定 Fa1Ft2Fr1Fr2Ft1Ft1Fa2Fa22 22 2Fr1Fr2Fa1Ft21 11 18-3 8-3 蜗杆传动的承载能力蜗杆传动的承载能力
