机械设计蜗杆传动

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1、第6章蜗杆传动基本要求及重点、难点6.1蜗杆传动的特点和类型6.2圆柱蜗杆传动的主要参数6.3蜗杆传动的失效形式、材料及结构6.4圆柱蜗杆传动的受力分析6.5普通圆柱蜗杆传动的强度计算6.6蜗杆的刚度计算6.7圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算计划学时：6h/4h制作人：向敬忠基本要求:1）掌握蜗杆传动的特点和类型。2）掌握蜗杆传动的主要参数。3）掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算。4）掌握蜗杆传动的润滑及热平衡问题。重点：1）蜗杆传动的特点。2）圆柱蜗杆传动的主要参数。3）蜗杆传动的受力分析。4）蜗杆传动的强度计算及热平衡计算。难点：1）蜗杆传动的受力分析。

2、2）蜗杆传动的强度计算。作业:教材2：6-2；6-4；大作业6-13。6.1蜗杆传动的特点和类型蜗杆传动是由一个带有螺纹的蜗杆和一个带有齿的蜗轮组成，用于传递两交错轴之间的回转运动和动力，通常交错角为90º。传动中一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。6.1.1蜗杆传动的组成中间平面——通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面。6.1.2蜗杆传动的优缺点1.主要优点1）蜗杆传动单级传动比大，具有大的减速、大的增大扭矩的作用。在动力传动中，通常一级传动的传动比i=8~100；在分度机构中，一级传动的传动比可高达1000。2）结构紧凑、简单。3）由于蜗杆轮齿是连续不断的螺旋齿，

3、它与蜗轮轮齿的是逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合，故传动平稳、噪音小。4）当蜗杆的导程角小于当量摩擦角时，可实现反向自锁，即具有自锁性。2.主要缺点1）因为传动时啮合齿面间相对滑动速度大，故摩擦损失大，效率低，自锁蜗杆传动的效率低于50%。所以在传动设计时需要考虑散热问题；蜗杆传动不宜用于大功率传动（一般不超过100kW）。2）为了减轻齿面的磨损及防止胶合，蜗轮一般使用贵重的减摩材料制造，故成本高。3）对制造和安装误差较为敏感，安装时对中心距的尺寸精度要求较高。6.1.3蜗杆传动的类型1.按螺旋线方向分蜗杆分为左旋、右旋，常用的是右旋蜗杆。2.按蜗杆头数不同分蜗杆分

4、为单头蜗杆与多头蜗杆。单头蜗杆主要用于大传动比的场合，要求自锁的蜗杆传动必须采用单头蜗杆。多头蜗杆主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。3.按蜗杆的形状分蜗杆传动分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。1)圆柱蜗杆传动分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。（1）普通圆柱蜗杆传动根据齿廓曲线的形状可分为：阿基米德蜗杆（ZA蜗杆），渐开线蜗杆(ZI蜗杆)，法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)，锥面包络蜗杆(ZK蜗杆)。ZA蜗杆加工简单，与梯形螺纹相似，可用车刀或斜齿插刀加工，加工时应使切削刃顶平面通过蜗杆轴线。蜗杆在轴向剖面Ⅰ-Ⅰ内具有梯形齿条形的直齿廓，而在法向剖面

5、N-N内为外凸齿廓，在垂直于轴线的端面内，齿廓曲线为阿基米德螺旋线。难以磨削，故精度低。因其加工和测量较方便，故在导程角较小（一般≼15）和无磨削加工情况下应用广泛。常用于中小载荷，中小速度及间歇工作场合。ZI蜗杆制造精度高，适于批量生产及大功率、高速和要求精密的多头蜗杆传动。但需用专用机床磨削，应用范围不如阿基米德蜗杆传动。加工该蜗杆时，车刀切削刃顶面切于蜗杆基圆柱。ZI蜗杆端面为渐开线，在切于基圆柱的轴向截面内，齿形一侧为直线，另一侧为凸面曲线。该蜗杆可用滚铣刀滚铣(蜗杆可看成是一个少齿数、大螺旋角的渐开线斜齿圆柱齿轮)，也可用平面砂轮磨削。ZN蜗杆车

6、制该蜗杆时，将车刀刀刃置于垂直螺旋线的法面N—N内，切制出的蜗杆法面齿形为直边梯形，端面内的齿形为延伸渐开线。该蜗杆可用直母线砂轮磨齿。加工简单，可用直母线砂轮磨齿，常用于机床的多头精密蜗杆传动。ZK蜗杆采用直母线双锥面盘铣刀或砂轮置于蜗杆齿槽内加工制成，加工时盘铣刀或砂轮在蜗杆的法面内绕其轴线做回转运动，蜗杆做螺旋运动，这时铣刀或砂轮回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面。在蜗杆的任意断面Ⅰ—Ⅰ及N—N内，蜗杆的齿形都是曲线。便于磨削，加工精度高，但齿形复杂，设计、测量困难。用于中速，中载的动力蜗杆传动。（2）圆弧圆柱蜗杆(ZC型)这种蜗杆的齿廓螺旋面是用刃边为

7、凸弧形的刀具加工而成的，加工方法及刀具安装方式与车制ZA蜗杆一样，同时蜗杆可用轴向截面为圆弧形的砂轮精磨，在中间平面内，蜗杆的齿形为凹弧形，而蜗轮的齿形为凸弧形。蜗轮用范成法制成。在中间平面内，蜗杆的齿形为凹弧形，而蜗轮的齿形为凸弧形，工作时有利于油膜的形成，因此在基本条件相同时，圆弧圆柱蜗杆传动的承载能力比普通圆柱蜗杆传动高出50％~150％以上。当蜗杆主动时，效率可达95％以上。传递相同功率时，这种蜗杆传动体积小，结构紧凑。它的缺点是传动的中心距难于调整，对中心距的误差较敏感。这种传动广泛用于冶金，矿山、化工、建筑、器重等机械设备的减速机构中。2）环面蜗杆

8、在轴向的形状是以蜗杆轴线为旋转中心、凹