蜗轮蜗杆传动概要课件

机械技术应用基础5.1蜗杆传动的组成和特点5.2蜗杆传动的主要参数5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择5.4蜗杆传动的效率与热平衡计算第五章蜗杆传动机械技术应用基础5.1蜗杆传动的组成和特点第五章蜗杆传动机械技术应用基础

1、蜗杆传动的组成蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般两轴交角为90°。蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成。一般蜗杆主动、蜗轮从动，具有自锁性，作减速运动。蜗杆传动广泛应用与各种机械和仪器设备之中。5.1蜗杆传动的组成和特点机械技术应用基础1、蜗杆传动的组成5.1蜗杆传动的组机械技术应用基础

◆蜗杆和蜗轮：分左旋和右旋——用右手定则判断。◆蜗杆和蜗轮转向关系：左旋伸左手，右旋伸右手，半握拳,四指顺着蜗杆回转方向,与大拇指指向相反方向即为蜗轮上节点速度方向——左右手定则。机械技术应用基础◆蜗杆和蜗轮：分左旋和右旋——用右手定则机械技术应用基础

2、蜗杆传动的特点

(1)传动平稳传动连续，传动平稳，噪声小。

(2)传动比大传动比i＝5～80。分度传动时i可达1000，与齿轮传动相比则结构紧凑。

(3)具有自锁性即蜗杆能带动蜗轮旋转，而蜗轮不能带动蜗杆。

(4)传动效率低齿面间相对滑动速度大，一般只有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构，效率则一般不大于0.5。

(5)制造成本高蜗轮齿圈常用贵重的铜合金制造，成本较高。机械技术应用基础2、蜗杆传动的特点机械技术应用基础蜗杆传动的应用机械技术应用基础蜗杆传动的应用机械技术应用基础规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。

5.2蜗杆传动的主要参数机械技术应用基础规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间机械技术应用基础

1.模数和压力角

在中间平面平面内，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。中间平面内的参数均是标准值。蜗杆轴向模数mx1和轴向压力角x1

；蜗轮端面模数mt2和端面压力角t22．蜗杆头数z1，蜗轮齿数z2

蜗杆头数z1一般取1、2、4。头数z1增大，可以提高传动效率，但加工制造难度增加。

3．传动比蜗轮齿数与蜗杆头数的比值。机械技术应用基础1.模数和压力角2．蜗杆头数z1，蜗机械技术应用基础

4．蜗杆导程角γ

导程角小时传动效率低，但可实现自锁；导程角大时传动效率高，但蜗杆加工难度大。一般导程角γ=3.5°～27°.机械技术应用基础4．蜗杆导程角γ机械技术应用基础5．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q加工蜗轮时，用的是与蜗杆具有相同尺寸的滚刀,滚刀直径:

因此，即使加工同一模数的蜗轮，也需配备很多直径的滚刀，这很不经济。为限制滚刀的数量，把z1/tanγ规定成标准值，并把这个比值称为蜗杆直径系数，用q表示。

模数一定时，q值增大则蜗杆的直径d1=m.q增大、刚度提高。因此，为保证蜗杆有足够的刚度，小模数蜗杆的q值一般较大。机械技术应用基础5．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q因机械技术应用基础5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择

一、蜗杆传动的失效形式和设计准则

1、失效形式由于材料和结构的原因,蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度,所以失效常发生在蜗轮轮齿上。蜗轮传动其主要失效形式是蜗轮齿面的胶合、点蚀和磨损。

2、设计准则对于闭式蜗杆传动，通常按接触疲劳强度设计，再进行蜗杆传动热平衡计算。如果是冲击载荷，还要校核齿轮的弯曲疲劳强度。机械技术应用基础5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择一、蜗机械技术应用基础2、蜗杆、蜗轮的材料选择有足够的强度和良好的减摩、耐磨和抗胶合的能力。实践表明，较理想的蜗杆副材料是：青铜蜗轮齿圈匹配淬硬磨削的钢制蜗杆。（1）蜗杆材料一般蜗杆:45钢、40Cr等，经表面淬火或调质处理。高速重载:20Cr、20CrMnTi等，经渗碳淬火和磨削。（2）蜗轮材料锡青铜：ZCuSnl0Pl等，性能最好，但价格较高,常用于vs≥3m/s的重要传动；铝铁青铜：ZCuAl10Fe3,价格便宜,但性能不如锡青铜一般用于vs≤6m/s的传动；灰铸铁：HT200等，用于vs≤2m／s的不重要场合。

机械技术应用基础2、蜗杆、蜗轮的材料选择机械技术应用基础

由于蜗杆传动相对滑动速度大,发热量大,若不及时散热,则会导致润滑不良而使轮齿磨损加剧,甚至产生胶合,因此,对闭式蜗杆传动应进行热平衡计算。

蜗杆传动转化为热能所消耗的功率Ps为:

Ps=1000(1-η)P1W

P1——蜗杆的输入功率，KW;

η——蜗杆传动的效率.

5.4蜗杆传动的效率与热平衡计算机械技术应用基础由于蜗杆传动相对滑动速度大,发热量大,机械技术应用基础

经箱体散发热量的相当功率Pc为:

Pc=ks.A(t1-t0)

ks——散热系数，一般取10～17，通风良好取大值；

A——箱体散热面积，m2;t1

——润滑油的工作温度，通常允许油温[t1]=60～70℃,最高不超过80℃。

t0——周围空气温度，常温情况下可取20℃。

机械技术应用基础经箱体散发热量的相当功率Pc为:机械技术应用基础

达到平衡时,Ps=Pc,因此可得到热平衡时润滑油的工作温度t1的计算公式:

◆散热措施如果润滑油的工作温度超过许用值,则可采用下述冷却措施:(1)增加散热面积。合理设计箱体结构,在箱体上铸出或焊上散热片。

(2)提高表面传热系数。在蜗杆轴上装置风扇,或在箱体池内装设蛇形冷却水管,或用循环油冷却机械技术应用基础达到平衡时,Ps=Pc,因此可得到机械技术应用基础蜗杆传动的散热方法机械技术应用基础蜗杆传动的散热方法机械技术应用基础5.1蜗杆传动的组成和特点5.2蜗杆传动的主要参数5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择5.4蜗杆传动的效率与热平衡计算第五章蜗杆传动机械技术应用基础5.1蜗杆传动的组成和特点第五章蜗杆传动机械技术应用基础

1、蜗杆传动的组成蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般两轴交角为90°。蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成。一般蜗杆主动、蜗轮从动，具有自锁性，作减速运动。蜗杆传动广泛应用与各种机械和仪器设备之中。5.1蜗杆传动的组成和特点机械技术应用基础1、蜗杆传动的组成5.1蜗杆传动的组机械技术应用基础

◆蜗杆和蜗轮：分左旋和右旋——用右手定则判断。◆蜗杆和蜗轮转向关系：左旋伸左手，右旋伸右手，半握拳,四指顺着蜗杆回转方向,与大拇指指向相反方向即为蜗轮上节点速度方向——左右手定则。机械技术应用基础◆蜗杆和蜗轮：分左旋和右旋——用右手定则机械技术应用基础

2、蜗杆传动的特点

(1)传动平稳传动连续，传动平稳，噪声小。

(2)传动比大传动比i＝5～80。分度传动时i可达1000，与齿轮传动相比则结构紧凑。

(3)具有自锁性即蜗杆能带动蜗轮旋转，而蜗轮不能带动蜗杆。

(4)传动效率低齿面间相对滑动速度大，一般只有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构，效率则一般不大于0.5。

(5)制造成本高蜗轮齿圈常用贵重的铜合金制造，成本较高。机械技术应用基础2、蜗杆传动的特点机械技术应用基础蜗杆传动的应用机械技术应用基础蜗杆传动的应用机械技术应用基础规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。

5.2蜗杆传动的主要参数机械技术应用基础规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间机械技术应用基础

1.模数和压力角

在中间平面平面内，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。中间平面内的参数均是标准值。蜗杆轴向模数mx1和轴向压力角x1

；蜗轮端面模数mt2和端面压力角t22．蜗杆头数z1，蜗轮齿数z2

蜗杆头数z1一般取1、2、4。头数z1增大，可以提高传动效率，但加工制造难度增加。

3．传动比蜗轮齿数与蜗杆头数的比值。机械技术应用基础1.模数和压力角2．蜗杆头数z1，蜗机械技术应用基础

4．蜗杆导程角γ

导程角小时传动效率低，但可实现自锁；导程角大时传动效率高，但蜗杆加工难度大。一般导程角γ=3.5°～27°.机械技术应用基础4．蜗杆导程角γ机械技术应用基础5．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q加工蜗轮时，用的是与蜗杆具有相同尺寸的滚刀,滚刀直径:

因此，即使加工同一模数的蜗轮，也需配备很多直径的滚刀，这很不经济。为限制滚刀的数量，把z1/tanγ规定成标准值，并把这个比值称为蜗杆直径系数，用q表示。

模数一定时，q值增大则蜗杆的直径d1=m.q增大、刚度提高。因此，为保证蜗杆有足够的刚度，小模数蜗杆的q值一般较大。机械技术应用基础5．蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q因机械技术应用基础5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择

一、蜗杆传动的失效形式和设计准则

1、失效形式由于材料和结构的原因,蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度,所以失效常发生在蜗轮轮齿上。蜗轮传动其主要失效形式是蜗轮齿面的胶合、点蚀和磨损。

2、设计准则对于闭式蜗杆传动，通常按接触疲劳强度设计，再进行蜗杆传动热平衡计算。如果是冲击载荷，还要校核齿轮的弯曲疲劳强度。机械技术应用基础5.3蜗杆传动的失效形式及材料选择一、蜗机械技术应用基础2、蜗杆、蜗轮的材料选择有足够的强度和良好的减摩、耐磨和抗胶合的能力。实践表明，较理想的蜗杆副材料是：青铜蜗轮齿圈匹配淬硬磨削的钢制蜗杆。（1）蜗杆材料一般蜗杆:45钢、40Cr等，经表面淬火或调质处理。高速重载:20Cr、20CrMnTi等，经渗碳淬火和磨削。（2）蜗轮材料锡青铜：ZCuSnl0Pl等，性能最好，但价格较高,常用于vs≥3m/s的重要传动；铝铁青铜：ZCuAl10Fe3,价格便宜,但性能不如锡青铜一般用于vs≤6m/s的传动；灰铸铁：HT200等，用于vs≤2m／s的不重要场合。

机械技术应用基础2、蜗杆、蜗轮的材料选择机械技术应用基础

由于蜗杆传动相对滑动速度大,发热量大,若不及时散热,则会导致润滑不良而使轮齿磨损加剧,甚至产生胶合,因此,对闭式蜗杆传动应进行热平衡计算。

蜗杆传动转化为热能所消耗的功率Ps为:

Ps=1000(1-η)P1W

P1——蜗杆