机械设计第五章第八节

1、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1、蜗杆传动的特点2、蜗杆传动的类型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The end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。一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件，用于降速传动。蜗杆传动的特点螺旋齿轮传动蜗杆传动(

2、斜齿轮传动， )，斜齿轮蜗杆蜗杆传动的特点蜗杆的形状象螺杆，有左、右旋之分，判别方法同斜齿轮。蜗杆有单头、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，蜗轮也分左、右旋。与齿轮传动相比，蜗杆传动有如下优点：蜗杆传动的特点 传动比大，结构紧凑；( )； 齿廓间为线接触，承载能力大； 传动平稳，噪声小(蜗杆轮齿是连续不断的螺旋齿)； 注意：自锁是有条件的。 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。蜗杆传动主要缺点： 效率低；蜗杆传动的特点 发热量大，要有良好的冷却和润滑条件； 有轴向力。蜗杆传动的类型按蜗

3、杆形状圆柱蜗杆传动环面蜗杆传动锥面蜗杆传动阿基米德蜗杆(ZA)渐开线蜗杆(ZI)法向直廓蜗杆(ZN)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。最常用。阿基米德蜗杆凸廓直廓齿廓特点：渐开线蜗杆在切于基圆柱的剖面内，齿廓一侧为直线，另一侧为外凸曲线，而其端面齿廓为渐开线，齿面为渐开线螺旋面。齿廓特点：端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线。轴面齿廓为凸齿廓。刀面在垂直于齿槽（或齿厚）中点的螺旋线的法面内齿廓特点：法向直廓蜗杆蜗轮在蜗杆的周向包向蜗杆，蜗杆在蜗轮的周向包向蜗轮，参与啮合的轮齿对数多，承载能力大。环面蜗杆传动锥面蜗杆传动重叠系数大，安装精度高，传动

4、比大，侧隙便于调整。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。主平面蜗杆蜗轮在主平面内，蜗杆与蜗轮啮合相当于齿条和齿轮啮合。蜗杆传动的正确啮合条件主平面蜗杆传动的正确啮合条件蜗杆传动的正确啮合条件蜗轮螺旋角 ：蜗轮螺旋线方向与其回转轴线夹角。蜗杆螺旋角 ：蜗杆螺旋线方向与其回转轴线夹角。蜗杆导程角 ：蜗杆螺旋线方向与其端面夹角。P蜗杆传动的正确啮合条件（蜗杆与蜗轮旋向相同）因此，蜗杆和蜗轮的正确啮合条件：模数 和压力角在主平面内，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 。在主平面内，蜗杆传动相当于齿轮齿条传动。蜗杆的轴向模数、

5、轴向压力角取标准值；蜗杆轴向模数 值模数 和压力角蜗轮的端面模数、端面压力角取标准值。蜗杆的导程角蜗杆分度圆柱：齿厚与齿槽宽相等的圆柱。其直径用 表示。导程：一条螺旋线绕蜗杆转一圈所走的轴向距离。蜗杆轴向周节：相邻两齿同侧齿廓之间的距离，用 表示。蜗杆头数：蜗杆上螺旋线的条数，用 表示。阿基米德蜗杆为模数蜗杆， 。导程=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 ，蜗杆直径系数滚刀直径 。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。蜗轮通常用类似蜗杆的滚刀加工的。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。蜗杆直径系数

6、蜗杆的模数 与分度圆直径 皆为标准值。传动比因为当蜗杆的头数(或齿数)为 ，蜗轮的齿数为 ，则传动比所以即蜗杆传动的传动比 不仅取决于两分度圆直径，还与蜗杆导程角 有关。传动比注意：蜗杆头数单头双头三头蜗杆头数1246总效率0.70.80.90.95蜗杆头数如果要提高效率，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。单头蜗杆 ，导程角 小，传动效率低，但传动比大，自锁性好( )。蜗杆与蜗轮当量摩擦角通常 。1、2、4蜗轮齿数蜗轮齿数 ，为了避免发生根切，保证传动的平稳性，当 时， ； 当 时， ； 蜗轮齿数愈多，蜗轮愈大，相应的蜗杆愈长，蜗杆的刚度就愈低，从而影响蜗杆与蜗轮的

7、正确啮合，所以 。避免根切传动平稳蜗杆传动蜗杆传动几何尺寸计算例题【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蜗杆材料：一般蜗杆用碳素钢调质处理， 高速重载蜗杆用合金钢。蜗轮材料：青铜、球墨铸铁或灰铸铁。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。抗胶合性能机械中的胶合胶合会对齿面产生

8、严重破坏，影响齿轮传动的稳定性，并且会影响齿轮寿命。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。适用于小尺寸适用于大尺寸整体式组合式直齿圆柱齿轮受力分析法向力径向力切向力式中 小齿轮分度圆直径 分度圆压力角 小齿轮上的转矩( ) 主动轮的圆周力(或切向力)的方向与其回转方向相反；从动轮的圆周力与其回转方向相同；径向力的方向分别指向各轮的轮心。主动轮斜齿轮受力分析切向力法向力径向力轴向力主动轮的圆周力(或切向力)的方向与其回转方向相反；从动轮的圆周力与其回转方向同；径向力的方向分别指向各轮的轮心。主动轮主动轮轴向力的方向取决于轮齿的旋向和齿轮的回转方向，可用主动

9、轮左、右手法则判断：左旋用左手，右旋用右手。握住主动轮的轴线，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。主动轮注意：不能用在从动轮上。斜齿轮受力分析主动轮和 之间满足蜗杆切向力蜗杆轴向力蜗杆径向力式中： 、 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， ； 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；蜗杆传动受力分析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。【例1】已知在一对斜齿圆柱齿轮传动中，2为从动

10、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21【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。例题12、根据左右手定则， 指向左端。【例2】已知蜗杆传动中，蜗杆为主动轮，蜗杆与蜗轮的转向如 图所示。试确定各轮的螺旋线方向和各分力方向。 主动例题【解】、根据从动轮转向， 指向左。主动、根据两轮分力关 系， 指向右。、由转向和轴向力方向，蜗杆的螺旋线为右旋。则蜗轮也 为右旋。、根据蜗杆转向， 指向左， 指向右。例题(5)、径向力各自指向其轮心。例题工具显微镜头部采用了蜗轮蜗杆、斜齿轮斜齿条作升降机构，其参数如图所示