第十二章 蜗杆传动

1、第十二章 蜗杆传动12-1 蜗杆传动的特点和类型特点：特点：单级传动比大单级传动比大;结构紧凑结构紧凑;传动平稳，噪音小传动平稳，噪音小;可自锁可自锁;传动效率低传动效率低;成本高。成本高。应用：应用：机床：机床：数控工作台、分度数控工作台、分度汽车：汽车：转向器转向器冶金：冶金：材料运输材料运输矿山：矿山：开采设备开采设备起重运输：起重运输：提升设备、电梯、自动提升设备、电梯、自动扶梯扶梯蜗杆传动的类型蜗杆传动的类型按蜗杆形状分按蜗杆形状分环面蜗杆传动环面蜗杆传动锥蜗杆传动锥蜗杆传动圆柱蜗杆传动圆柱蜗杆传动按螺旋面的形状分按螺旋面的形状分阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆车刀切削刃夹角2a=40，切削

2、时切削刃平面通过蜗杆轴线，因此，在通过蜗杆轴线的平面内，蜗杆为齿条，在垂直于蜗杆轴线的平面内，为阿基米德螺旋线渐开线蜗杆的齿形，在包含蜗杆轴线的截面内为凸廓曲线，在垂直于蜗杆轴线的截面内为渐开线。以右旋圆柱面阿基米德蜗杆最为常用。12-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、圆柱蜗杆传动的主要参数、模数m和压力角a通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面蜗轮是用与蜗杆相仿的滚刀按范成法加工中间平面内，蜗轮与蜗杆的啮合相当于齿轮与齿条的啮合。蜗杆传动的设计计算以中间平面内的参数为准。22121tatammm蜗杆上，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆的分度圆柱（中

3、圆柱，d1），蜗轮上与之相切的圆柱成为蜗轮分度圆柱d2蜗杆分度圆柱蜗轮分度圆柱蜗轮蜗杆的正确啮合条件：在中间平面内，蜗杆的轴向模数ma1和轴向压力角aa1力分别等于蜗轮的端面模数mt2和端面压力角at2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，且两者的旋向必须相同2、传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆的头数即为蜗杆螺旋线的线数，蜗杆转一圈，蜗轮转过z1个齿，也就是z1/ z2圈，因此传动比i= n1 / n2 = z2 / z1 z1 取1、2、4， z1 =1，大传动比低效率。传递功率较大，多头蜗杆。蜗轮的齿数低于26，会发生根切，通常也不宜大于80，否则，结构尺寸大，蜗杆变

4、长，刚度低3 、蜗杆直径系数q和导程角为了限制蜗轮滚刀的数目并便于滚刀的标准化，为了限制蜗轮滚刀的数目并便于滚刀的标准化，对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径直径d11,dqm称为蜗杆直径系数 标准化111111tan/aZ PdZ m dZq导程角：4、相对滑动速度S221211 1cos60 1000cossd n（m/s）式中：d1-蜗杆分度圆直径，mmn1-蜗杆的转速，r/min-蜗杆分度圆上的导程角, 度5、中心距蜗杆节圆（与蜗轮分度圆相切的圆）与其分度圆重合时，称为标准传动，中心距为：12211()()22addm qz121()2a

5、m zz二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算12.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构一、蜗杆传动的失效形式和材料选择失效形式：失效形式：主要是齿面胶合、点蚀和磨损。主要是齿面胶合、点蚀和磨损。设计准则：设计准则：通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条件计算蜗通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力。杆传动的承载能力。在选择许用应力时，要适当考虑胶合和磨损失效因素的影在选择许用应力时，要适当考虑胶合和磨损失效因素的影响。响。对闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆强度和刚度对闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆强度和刚度进行计算。进行计算。对蜗杆和蜗轮材料的要求：对蜗杆和蜗轮材料的要求：不

6、仅要求具有足够的强度，更不仅要求具有足够的强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性能。重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性能。蜗杆材料：蜗杆材料：一般用碳素钢或合金钢制成一般用碳素钢或合金钢制成蜗轮材料：蜗轮材料：一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁二、蜗杆和蜗轮的结构二、蜗杆和蜗轮的结构蜗杆的结构车削：有退刀槽车削：有退刀槽蜗轮的结构蜗轮可制成整体式或装配式整体式齿圈压配式 螺栓联接式螺栓联接式镶铸式镶铸式12-4 圆柱蜗杆传动的受力分析圆柱蜗杆传动的受力分析1121212212122taatrraTFFdTFFdFFF tg思

7、考：力的方向？12-5 圆柱蜗杆传动的强度计算失效形式：蜗轮齿面胶合胶合、点蚀点蚀和磨损磨损，Z280时会发生蜗轮轮齿疲劳折断对于闭式蜗轮蜗杆传动，通常按蜗轮齿面疲劳接触强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核开式蜗轮蜗杆传动-如何设计？一、蜗轮齿面疲劳接触强度计算23230.87512():(0.30.5)12 11:0.682AHEHEAHEAHk Tz zaz zak Tzzkaadmz11材料综合弹性系数，只与蜗轮蜗杆材料对有关d接触系数，按查表a使用系数 1.11.4许用接触应力，若蜗轮材料是铸锡青铜，查表124 其他查表125d二、蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算2212221221231.53cos1.53cos :11 8cosAFFaFAFaFFFavk TYd d mk Tm dYz mzYz 蜗杆导程角蜗轮许用弯曲应力，查表126蜗轮齿形系数，由当量齿数