机械设计基础-第八节

第八节 蜗杆传动,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,一、蜗杆传动的特点与类型,二、蜗杆传动的正确啮合条件,三、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算,模数m和压力角 蜗杆的导程角 蜗杆直径系数q 传动比 蜗杆头数 蜗轮齿数,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,1、特点2、类型,1、主要参数,2、几何尺寸计算,3、例题,五、齿轮传动受力分析,1、直齿圆柱齿轮受力分析2、斜齿轮受力分析3、蜗杆传动受力分析4、例题,四、蜗杆传动的常用材料、结构形式,1、常用材料2、结构形式,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,The end,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗杆传动的特点,蜗杆传动由蜗杆(worm)与蜗轮(worm wheel)组成，常用来传递空间两垂直交错轴的运动。,动画,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件，用于降速传动。,蜗杆的形状象螺杆，有左、右旋之分，还有单头、双头和多头的区别。,蜗轮类似于斜齿圆柱齿轮，只是齿面内凹成弧形，以便与蜗杆更好的啮合。,蜗杆传动的特点,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,与齿轮传动相比，蜗杆传动有如下优点：,齿廓间为线接触，承载能力大； 传动比大，结构紧凑；（ ） 传动平稳，噪声小（蜗杆轮齿是连续不断的螺旋齿）； 具有自锁性，在一定条件下，只能蜗杆带动蜗轮，而蜗 轮不能带动蜗杆。这对某些起重设备是很有意义的。 注意：自锁是有条件的。,其主要缺点是：,蜗杆传动的特点,效率低； 发热量大，要有良好的冷却和润滑条件； 有轴向力。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗杆传动的类型,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,圆柱蜗杆传动（阿基米德蜗杆，最常用）,在包含轴线的截面内为侧边呈直线的齿条，而在垂直于蜗杆轴线的截面内为阿基米德螺旋线。,蜗杆传动的类型,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,参与啮合的轮齿对数多，重叠系数大。,蜗杆传动的类型,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗杆传动的正确啮合条件,在蜗杆传动中，通过蜗杆轴线，并与蜗轮轴线垂直的平面称为主平面。在主平面内，蜗杆与蜗轮啮合相当于齿条和渐开线齿轮啮合。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗杆传动的正确啮合条件,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,（蜗杆与蜗轮旋向相同）,因此，蜗杆和蜗轮的正确啮合条件是：,蜗杆传动的正确啮合条件,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,模数 和压力角,在主平面内，蜗杆传动相当于齿轮齿条传动。蜗杆、蜗轮具有标准模数及标准压力角（ ），齿顶高系数 、顶隙系数 。蜗杆的轴向模数、轴向压力角取标准值；蜗轮的端面模数、端面压力角取标准值。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗杆的导程角,即,设蜗杆的头数为 ，分度圆直径为 ，蜗杆的轴向周节为，,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,导程是指一条螺纹线绕蜗杆转一圈所走的轴向距离。,蜗杆直径系数,蜗轮通常用类似蜗杆的滚刀加工的。滚刀直径 ，因此，即使加工同一模数的蜗轮，由于 和 的不同，也要配备很多直径的滚刀，这也不经济。为了限制滚刀的数目，把 规定成标准值，并把这个比值称为蜗杆直径系数，用 表示。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗杆直径系数,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,当 较小时， 较大；反之则 较小，这是为了保证蜗杆有足够的刚度。,传动比,因为,当蜗杆的头数（齿数）为 ，蜗轮的齿数为 ，则传动比,注意：,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,所以,即蜗杆传动的传动比 不仅取决于两分度圆直径，还与导程角 有关。,蜗杆头数和蜗轮齿数,单头蜗杆 ，导程角 小，传动效率低，但传动比大，自锁性好。如果要提高效率，可采用多头蜗杆，不过头数不宜过多，一般不超过4，否则加工困难。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,单头,双头,三头,蜗轮齿数,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗轮齿数 ，为了避免发生根切，保证传动的平稳性，,蜗轮愈大，蜗杆愈长，蜗杆的刚度就愈小，从而会影响蜗杆与蜗轮的正确啮合，所以 。,蜗杆传动几何尺寸计算,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,例题,【例】一蜗轮的齿数 ， ，与一单头蜗杆 啮合，试求： 、蜗轮端面模数 及蜗杆轴面模数 ； 、蜗杆的轴向周节 及导程 ； 、两轮的中心距 。,、对于蜗轮，则有 ，得,由蜗杆蜗轮正确啮合条件可知,、查蜗杆分度圆直径与其模数的匹配标准系列知， ，蜗杆直径系数 ，故中心距为,【解】,、对于蜗杆，则有,蜗杆传动的常用材料,根据蜗杆传动的特点相对滑动速度大、磨损大，因此蜗杆副材料要求有足够的强度、良好的减摩性能和抗胶合性能。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗杆与蜗轮的结构,蜗杆：绝大多数与轴制成一体，称为蜗杆轴。,蜗轮：整体式和组合式。,整体式,组合式,适用于小尺寸,适用于大尺寸,直齿圆柱齿轮受力分析,切向力,式中 小齿轮分度圆直径(mm) 分度圆压力角 小齿轮上的转矩( ),法向力,径向力,主动轮的圆周力与其回转方向相反；从动轮的圆周力与其回转方向同；径向力分别指向各轮的轮心。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,斜齿轮受力分析,切向力,法向力,径向力,轴向力的方向决定于轮齿旋向和齿轮的回转方向，可用主动轮左、右手法则判断：左旋用左手，右旋用右手。握住主动轮轴线，四指代表齿轮回转方向，拇指的指向即是主动轮上轴向力方向。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,蜗杆传动受力分析,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,和 之间满足,式中： 、 分别为蜗杆及蜗轮上的公称转矩， ； 、 分别为蜗杆及蜗轮的分度圆直径，mm； 蜗杆传递的功率； 蜗杆传动的效率。,蜗杆传动受力分析,当蜗杆为主动件时， 的方向与蜗杆齿在啮合点的运动方向相反； 的方向与蜗轮齿在啮合点的运动方向相同； 的方向在蜗杆、蜗轮上都是由啮合点指向轴心。蜗杆轴向力方向的判断与斜齿轮轴向力方向判断法则相同。,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,【例1】已知在一对斜齿圆柱齿轮传动中，2为从动轮，其螺旋线 方向为左旋，圆周力 的方向如图所示。试确定主动轮 轴向力 的方向。,例题,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,【解】,、由 方向，从动轮 转向为顺时针，则轮 1转向为逆时针。,、根据啮合条件，主动 轮1为右旋。,、根据左右手定则， 指向左端。,例题,例题,第五章 齿轮传动及其系统设计,第八节 蜗杆传动,【例2】已知蜗杆传动中，蜗