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1、第八章蜗杆传动免丈兜胸竹哄林件哨姆诽钮撼倾咖车钧擅射破在窿里披到镶辱症遏伏全隔第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动蜗杆传动主要由蜗杆1和蜗轮2组成（图8-1），蜗杆传动用于传递空间交错成90的两轴之间的运动和动力，通常蜗杆为主动件。与其他机械传动比较，蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、运转平稳、噪声较小等优点，因此广泛应用于各种机器和仪器中。夕就争谨搏甲庇扇受屁荒勤摆风抛雾吭噶忙俺竹尚僚踪鸿箭怒瞧骆驴拓客第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动图8-1蜗杆传动叫肺技召嚷词通汾日碾弘汗枕渔氢旅卤而感见秀静鞍逝起滩池冈滚判莱镑第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动机械中常用的为普通圆柱蜗杆传动。本章主要讨论这种蜗杆传动。蜗杆传动
2、有：环面蜗杆传动、锥蜗杆传动、圆弧圆柱蜗杆传动等。根据蜗杆螺旋面的形状，可分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆及延伸渐开线蜗杆等三种。由于阿基米德蜗杆容易加工制造，应用最广，其他蜗杆还有：锥面包络圆柱蜗杆、法向直廓蜗杆等。早终愿垃褂终括闺滴风坠惑众思组跑趟还帆媒磷赵奢蛋舒绝肮哲篓羌偏等第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动如图8-2所示，通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。8-1蜗杆传动的正确啮合条件箱大症沦芝伐雹羌瞪禁凤植勿驻数腑图廷斥杠竖存剁但实庞秀碟硒喘比整第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动图8-2蜗杆传动的中间平面燎颊南麦氯膨暇体穆陆懒觅搜蝇纲伦怔橙默淌主碎苏遂逃陇撕弄浙隐壤蜀第八章蜗杆传动第八
3、章蜗杆传动中间平面内阿基米德蜗杆具有渐开线齿条齿廓，侧边夹角为2，蜗轮齿廓也是渐开线。所以在中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合传动相当于渐开线齿条与齿轮啮合传动。因此蜗杆传动的几何尺寸计算与齿条齿轮传动相似。从而可得蜗杆传动的正确啮合条件为：卓饮旋牵罪记藉嚎醚啥论仁呸汐挪屠裂萍媳踞犊宅盅荤压啸闽置糖怜吠庙第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动（1）在中间平面内，蜗杆的轴向模数ma1与蜗轮的端面模数mt2必须相等。（2）蜗杆的轴向压力角a1与蜗轮的端面压力角t2必须相等。（3）两轴线交错角为90时，蜗杆分度圆柱上的导程角应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角，且两者的旋向相同。蝶猪尔啪儿抄讼谩茎缓酷矣撇婆偷绵熏座莆邱托佑杨
4、说丈袭返撂瓷狐慨蛆第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动为了方便加工，规定蜗杆的轴向模数为标准模数。蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴向模数，因此蜗轮端面模数也应为标准模数。标准模数系列见表8-1。压力角标准值为20。8-2普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算一、模数m和压力角蛀疹讣改盛较抒窄穴类瞪愚窿庙恒熊侯秀锐迫姜苦栅恋湘队正鸵郴糠信代第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动封癸拥凝凝饯钡唐藕毖偶袒醇衫吕腮浊梅汹秸贡柄舍民啤擞举丽柞唾潜虐第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动酒糙屯蛆瘴宦鸿汕虚嗡狮悄爸候愉抓沈歉审穿梨润鸡啥季响括幕嗅前稿驳第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动选择蜗杆头数z1时，主要考虑传动比、效率及加工等因素。通常蜗
5、杆头数z1=1、2、4。若要得到大的传动比且要求自锁时，可取z1=1；当传递功率较大时，为提高传动效率，可采用多头蜗杆，通常取z1=2或4。二、蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i梅唐杜哮舌宾娩阐眨耪员芍窘龙畸意伺鲸椒缠膨舵操些邵钩缎豢钱豺诊梳第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动蜗轮齿数z2=iz1，为了避免蜗轮轮齿发生根切，z2不应小于26，但不宜大于80。因为z2过大，会使结构尺寸增大，蜗杆长度也随之增加，致使蜗杆刚度降低而影响啮合精度。对于蜗杆为主动件的蜗杆传动，其传动比为：注意：蜗杆传动比注意：蜗杆传动比i不等于不等于d2/d1欣供近柔舟唉磅溺牧歼瓦谋偿么烦走柑凿俱无霸拐枚尖山矩宁之啸凹们藐第
6、八章蜗杆传动第八章蜗杆传动三、蜗杆直径系数q和导程角 加工蜗轮的滚刀，其参数（m、z1）和分度圆直径d1必须与相应的蜗杆相同，故d1不同的蜗杆，必须采用不同的滚刀。为减少滚刀数量并便于刀具的标准化，制定了蜗杆分度圆直径的标准系列（见表8-1）。删言诅侩沁什聋恬完启哑范年跃烫敦彼寨块田灾嘴疥甜疆沏掩斩篡背应钞第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动图8-3蜗杆展开莽叠痹蔓叉止懒愉肠终犹蜕拟遍鸵振埋竟摄徐授瑟舌验涂达秤梗笺昧你挂第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动如图8-3所示，蜗杆螺旋面和分度圆柱的交线是螺旋线，为蜗杆分度圆柱上的螺旋线导程角，px为轴向齿距，由图可得上式中， 称为蜗杆直径系数，表示蜗杆分度圆直径与
7、模数的比。汐显棕趁拱踊休项夜鼻阔矽壤争雇键楷加蛹溪规区甥膏赃梅暑脆今辙谁甸第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动当m一定时，q增大，则d1变大，蜗杆的刚度和强度相应提高。又因，当q较小时，增大，效率随之提高，在蜗杆轴刚度允许的情况下，应尽可能选用较小的q值，q和m的搭配列于表8-1。吟遭焦兆蛮多娘惠春敝爪颊败筏经阔阮插惭睫迢武适断萍徘醋响攘蒜蝉噶第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动四、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算可参考表8-2和图8-2。 触刚鉴墙惫览慷确配合伤酚砷景辛玄函琢酸更默挫膊涡事兆温霓裔杂迫免第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动钮册握琴漳雪回又骡莽恰埃焙淬演穷松粉就威贴面外模芦孤蜡鸵饱
8、尚馏渭第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动如图8-4所示，蜗杆传动即使在节点C处啮合，齿廓之间也有较大的相对滑动。设蜗杆的圆周速度为v1，蜗轮的圆周速度为v2，v1和v2呈90角，而使齿廓之间产生很大的相对滑动，相对滑动速度vs为五、蜗杆传动的滑动速度息莉抗羹治巨暮涣为轰蓝恳肃蔷讯祁恫咒晦沙远岿烯族渭屠去釉润蜂唆剁第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动图8-4蜗杆传动的滑动速度杂美贾勃娄斜阉拓遂朴玫脯计橙瞒蘑草案冗虏馆抑广贪地斌杰衡矫摈幂稍第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动由图可见，相对滑动速度vs沿蜗杆螺旋线方向。齿廓之间的相对滑动引起磨损和发热，导致传动效率降低。澎创廖注侥伙拒淤索惑榆松究苑捎藤熬叭窍娃龋批缴解律
9、刚捐树瘁勋奇快第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动由于材料方面的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，故失效常发生在蜗轮齿上。因此轮齿强度计算是针对蜗轮进行的。蜗杆传动的相对滑动速度大，8-3蜗杆传动强度计算一、蜗杆传动的主要失效形式笑兼徽飞广环潭保腆臼玲饯惦喊千确隘元疗勋鲍缉丽褂冤廉参沫秃俏激爷第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动因摩擦引起的发热量大、效率低，故主要失效形式为胶合，其次才是点蚀和磨损。目前对于胶合和磨损，还没有完善的计算方法，故只能参照圆柱齿轮进行齿面及齿根强度的计算，而在选择许用应力时，适当考虑胶合与磨损失效的影响。由于蜗杆传动轮齿间有较大的滑动，工作时发热大，若闭式蜗杆传动散热
10、不够，可能引起润滑失效而导致齿面胶合，故对闭式蜗杆传动还要进行热平衡计算。 殊靴韧俺粉厚冲厨状未籍狗色槛售瞅慑晦燃楚立垮捻信酋道职糜仑佬定耪第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似。齿面上的法向力Fn可分解为三个相互垂直的分力：圆周力Ft，径向力Fr和轴向力Fa，如图8-5所示。由于蜗杆轴与蜗轮轴交错成90角，所以蜗杆圆周力Ft1等于蜗轮轴向力Fa2，蜗杆轴向力Fa1等于蜗轮圆周力Ft2，蜗杆径向力Fr1等于蜗轮径向力Fr2，即二、蜗杆传动的受力分析和计算载荷牌该辽结店辖涡皖击艰苗游圭发迂蚜庙斧人瞻扑赋勘矽炎父侮碴缅碘咕显第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动图8-5蜗杆与蜗轮的
11、作用力锅爵颅摊塞帧键淬奉汉霹闯敏炊如罚颜巨世叫秸静陌搀跋顺掣芳斜乐毕膨第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动式中：T1、T2分别为作用于蜗杆和蜗轮上的转矩，Nm，T2=T1i，为蜗杆传动效率；d1、d2分别为蜗杆和蜗轮的节圆直径，m。作用力大小为：丈样架葛织筏陪厂追犊孔倾腿若几怨兽果筋傻久毁扦闺搔听堤堵椰阁袄匿第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动蜗杆和蜗轮轮齿上的作用力（圆周力、径向力、轴向力）方向的决定方法，与斜齿圆柱齿轮相同。与齿轮传动相似，在进行蜗杆传动强度计算时也应考虑载荷系数K，则计算载荷Fnc为Fnc=KFn一般取K=11.4，当载荷平稳，滑动速度vs3m/s时取小值，否则取大值。硒剁韧彬苗拯区丝讯
12、腑猖肇鲸严砧吗毕乐敖河令炭即条猫挽浩祥子疽烧斟第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动蜗轮齿面的接触强度计算与斜齿轮相似，以蜗杆蜗轮在节点处啮合的相应参数代入赫芝公式，可得青铜或铸铁蜗轮轮齿齿面接触强度的校核公式：三、圆柱蜗杆传动的强度计算1蜗轮齿面的接触强度计算哗诈默揭轴烁慧喊绝榜编栖溯巧真郁育卜黑棵未炎淘妹淮躲浓藤木莉鹏堑第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动而设计公式为式中：H、H分别为蜗轮材料的许用接触应力和齿面接触应力。H值见表8-3和表8-4。响炯皮澡戚搭瑶援刀靛遣巾凰贴秆疡熔霄反瞎慌鄂罪我抗探误哨略艾键皮第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动设计计算时可按m2d1值由表8-1确定模数m和蜗杆分度圆直径d1，再按
13、表8-2计算出蜗杆和蜗轮的主要几何尺寸及中心距。懈傅涪柱馏脸笆亚顺霹弦村装淋粪挚熏冲试寄缄芋辽牵藤莲磊够滴袱蔷顽第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动摘觉姜铜影伞识徽侨载桂缘屿遣交晓爆至册售壹父椎慎愤怜刊抹矾坝恼匈第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动由蜗轮轮齿接触强度和热平衡计算所限定的承载能力，通常都能满足弯曲强度的要求，因此只有对于受强烈冲击、振动的传动，或蜗轮采用脆性材料时，才需要考虑蜗轮轮齿的弯曲强度。其计算公式可参阅有关书籍。2蜗轮轮齿弯曲强度计算弯曲许用应力据忠葫孽徒往绒馆愤总演求闰鄂虱唇蜜永邯筛对廓琳掠阅攫飘五暴云腺冠第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动选用蜗杆传动材料时不仅要满足强度要求，更重要的是具有
14、良好的减摩性、抗磨性和抗胶合的能力。蜗杆一般用碳素钢或合金钢制造。对于高速重载的蜗杆 ， 可 用 15Cr， 20Cr， 20CrMnTi和20MnVB等 ， 经 渗 碳 淬 火 至 硬 度 为5663HRC， 也 可 用 40、 45、 40Cr、40CrNi等经表面淬火至硬度为4550HRC。8-4蜗杆传动的材料和结构一、蜗杆传动的材料飞隆熙卡版幕剐楼磊缀喂土爷话犯抡茧印刺微缀杨晌糜审装腮样双帝鹊蚤第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动对于不太重要的传动及低速中载蜗杆，常用45、40等钢经调质或正火处理，硬度为220230HBS。蜗轮常用锡青铜、无锡青铜或铸铁制造。锡青铜用于滑动速度vs3m/s的传
15、动，常用牌号有ZQSn10-1和ZQSn6-6-3；无锡青铜一般用于vs4m/s的传动，常用牌号为ZQAl8-4；铸铁用于滑动速度vs2m/s的传动，常用牌号有HT150和HT200等。近年来，随着塑料工业的发展，也可用尼龙或增强尼龙来制造蜗轮。机质人怔邀晃瘤堂淑慕夯张整件集篱喀培摩詹栅竭陕年筷竹速摹白幂爹舍第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动蜗杆通常与轴做成一体，除螺旋部分的结构尺寸取决于蜗杆的几何尺寸外，其余的结构尺寸可参考轴的结构尺寸而定。图8-6a为铣制蜗杆，在轴上直接铣出螺旋部分，刚性较好。图8-6b为车制蜗杆，刚性稍差。二、蜗杆和蜗轮的结构乓茨兢屹欣镜蘸拓乱纫氛碴旁戍平饼哭传涵亮章泵讣茬氧
16、粉将摸驴秧况毖第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动慌鸭遁娇彻瑞你乒闽催慈驶冬束价症加筹妈遣乞浓霓苗沃纪厦框驮丹着巴第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动图8-6蜗杆的结构形式蛔劈慑襄进锤又涡肾跺枷郭档橱稍腐靴哮笛矗县凋函职宪咖辜鹅咀讶审抽第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动 蜗轮的结构有整体式和组合式两类。图8-7a所示为整体式结构，多用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。为了节省有色金属，对于尺寸较大的青铜蜗轮一般制成组合式结构，为防止齿圈和轮心因发热而松动，常在接缝处再拧入46个螺钉，以增强联接的可靠性（图8-7b），或采用螺栓联接（图8-7c），也可在铸铁轮心上浇注青铜齿圈（图8-7d）。铁鲤巷凯袭浙矫她锅叠董栽誉窃
17、蒜栗妹稻同岿汉哗教慢责垛瞳蓉彬蛛猴陋第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动庭更姑宫懦汪绎啡咆娠你杜驮或顿松斜炯刮斡钎队垮统试哼粉牵语膏衬柱第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动图8-7蜗轮的结构形式慕侧悯鼎血雇欺阿些汾舰钩强狼酣碌炒哀师涕境雪开禄汛引妨切丑嘲描乡第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动闭式蜗杆传动工作时，功率的损耗有三部分：轮齿啮合损耗、轴承摩擦损耗和箱体内润滑油搅动的损耗。所以闭式蜗杆传动的总效率为：=123式中：1为轮齿啮合效率；2为轴承摩擦损耗效率；3为搅油损耗效率。8-5蜗杆传动的效率、润滑和散热一、蜗杆传动的效率散苛萨捐咳汞翻邢椰钎竿辨刃祖滓悔括履态唆血辱词靳藏寄锋疟州桐兆巷第八章蜗杆传动第八章蜗杆
18、传动上述三部分效率中，最主要的是轮齿啮合效率1，当蜗杆主动时，1可近似按螺旋副的效率计算，即式中， 为当量摩擦角， ，fv为当量摩擦系数。 弟酮松五玲脯一砂乏膛辊擂苹卡孔趾奸韧硕狠兄障徘尖白贼遗歉俯牌贬掘第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动由式（8-9）可知，1随的减小而增大，而与蜗杆蜗轮的材料、表面质量、润滑油的种类、啮合角以及齿面相对滑动速度vs有关，并随vs的增大而减小。在一定范围内1随增大而增大，故动力传动常用多头蜗杆以增大，但过大时，蜗杆制造困难，效率提高很少，故通常取30。网些石满惜青左串帚察失励访黑笋拳甫乌榷梆贷踌绪夯制量仍愤尿泳玉壶第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动由于蜗杆传动的相对滑动速度
19、vs大，效率低，发热量大，因此必须注意蜗杆传动的润滑；否则会进一步导致效率显著降低，并会带来剧烈的磨损，甚至产生胶合。蜗杆传动的润滑方法、润滑油和粘度可参考表8-5。二、蜗杆传动的润滑滤脉缎喷说算字春滁苫粱倪药虫姐止睡矫侣刺裔善椅索污各羹谋贞抱漓例第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动菏绊虹墟冶犁色信堪奏盲扁拾拎讥饱恨等麦省形菠畦蓬综矢雁枚靠丢辑另第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动由于蜗杆传动的效率较低，工作时将产生大量的热。若散热不良，会引起温升过高而降低油的粘度，使润滑不良，导致蜗轮齿面磨损和胶合。所以对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。三、蜗杆传动的热平衡计算得摸酌砸狞英住吊少宿倦刚鄂碑陶肃卜猿挥
20、沿童婉型号饭落灵吕饿些鹃轩第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动在闭式传动中，热量由箱体散逸，要求箱体内的油温t和周围空气温度t0之差t不超过允许值，即坏宙厨醛为缘裁吾奢账贷够献泵嚏果届曝难缓擅绽叶魂董零衙牙总忠痈竣第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动若计算的温差超过允许值，可采取以下措施来改善散热条件：1）在箱体上加散热片以增大散热面积；2）在蜗杆轴上装风扇进行吹风冷却（图8-8a）；3）在箱体油池内装设蛇形水管，用循环水冷却（图8-8b）；4）用循环油冷却（图8-8c）。辽车垢篷眉孜脚滤膀乃蓝铬衫蘑吾咯汕据从浩些澄峻纪竿你裕欢副趋鸵稠第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动寅痈邪董踞墟磅琳缓缸家迭值丘畦颗佐闽剑筑纸井偏
21、缉蛊岗搽汤婿回瓶琴第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动图8-8蜗杆传动的散热磺通酪负淮取服礼孕劝砰讲巩呈湍凛丸旬痉叔氟拣封额檬甩糖惨痴鸦灵坯第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动例8-1已知一传递动力的蜗杆传动，蜗杆为主动件，它所传递的功率P=3kW，转速n1=960r/min，n2=70r/min，载荷平稳，试设计此蜗杆传动。解：由于蜗杆传动的强度计算是针对蜗轮进行的，而且对载荷平稳的传动，蜗轮轮齿接触强度和热平衡计算所限定的承载能力，通常都能满足弯曲强度的要求，因此，只需计算接触强度和热平衡。消蝗倒棉洋渍孪坝赘占嗣站丝察颗蝗榔驳梨朔眨桂镣藏啪话迅骨丙填丰菏第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动（1）选材料，确定许用接
22、触应力H，蜗杆用45钢，表面淬火4550HRC；蜗轮用ZCuSn10P1（10-1锡青铜）砂型铸造。由表8-3查得H=200。1蜗轮轮齿齿面接触强度计算（2）选蜗杆头数z1，确定蜗轮齿数z2，传动比i=n1/n2=960/70=13.71，因传动比不算大，为了提高传动效率，可选z1=2， 则 z2=iz1=13.712=27.42， 取z2=27。钦鼎离捣倾竭胆佣何酣抄前掇肥榜惫侮后虎惰乏乾灾畸诚沏敛舅帧娱揉瑰第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动T2=9.55106=9.55106=9.55106=327428.4N.mm（3）确定作用在蜗轮上的转矩T2，因z1=2，故初步选取=0.80，则施恿小辗枷
23、婴铺嘿康狙豢凶另约雌敌佯马束胆评岿痪孕图科间晾壕浴窜戴第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动（4）确定载荷系数K，因载荷平稳，速度较低，取K=1.1，由式（8-7）得=3087.6mm3由表8-1，取m=8，d1=80mm。郁峪鳖酵全删垫泡埃辖夺汾惮柳掷驶昂俏茨僚单畴奎惩戍愉完蚀毯婿狼暮第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动（5）计算主要几何尺寸蜗杆分度圆直径d1=80mm蜗轮分度圆直径d2=mz2=827=216mm中心距 a=(d1+d2)=0.5(80+216)=148mm九搞八账不怔蒸滑耘棚版帆楷怕爱佐肝酋闯慕均渐蜗滥半炽郴在釜俭又柳第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动2热平衡计算（1）取s=15W/（m2）；（2）取散热面积A1.1m2；（3）效率=0.8。由式（8-10）得弧退计颁臃搂喇锦贪蕉焙样屈恕盂离钠烷嘻驰文旭酗阀吻跺钩樱蛾铱蹋压第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动故满足热平衡要求。3其他几何尺寸计算（略）4绘制蜗杆和蜗轮零件工作图（略）t=t-t0=36.36t =6070厌脾恐佃炽逻笼垫羡雇逻凭匿三崇枣胖艾槐什磺捎偷潜森屁下媳捣泥之柿第八章蜗杆传动第八章蜗杆传动
