蜗杆传动教案汇总

蜗杆传动讲课设计汇总蜗杆传动讲课设计汇总蜗杆传动讲课设计汇总课题名称蜗杆传动讲课班级讲课时间课题序号17讲课课时第47到50讲课形式讲解使用教具投影仪讲课目的

1、认识蜗杆传动的原理；2、认识蜗杆传动的构成；3、认识蜗杆的特色；4、掌握蜗杆传动中蜗杆、蜗轮螺旋线方向的判断及蜗轮辗转方向的判断。讲课要点蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算讲课难点蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算更新、补充、删减无内容课外作业第十章蜗杆传动第四节圆柱蜗杆传动的受力剖析第一节蜗杆传动的特色和种类一、力的大小一、蜗杆传动的特色二、力的方向二、蜗杆传动的种类第五节圆柱蜗杆传动的强度计算三、蜗杆传动的精度等级一、蜗轮齿面接触疲备强度计算讲课主要内二、蜗轮齿根曲折疲备强度计算四、蜗杆的种类容或板书设三、蜗杆的刚度计算第二节圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计第六节圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热均衡一、圆柱蜗杆传动的主要参数:二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算计算第三节蜗杆传动的无效形式、资料和结构一、蜗杆传动的效率一、蜗杆传动的无效形式及资料选择二、蜗杆传动的润滑二、蜗杆和蜗轮的结构三、蜗杆传动的热均衡计算本章内容与上一章节齿轮近似，因此学生学习理解较简单，对本章讲课内容掌握较为讲课后记理想。课堂讲课安排讲课过程师主要讲课内容及步骤生活动设计企图等第十章蜗杆传动第一节蜗杆传动的特色和种类蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮构成的，用于传达空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90°。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。一、蜗杆传动的特色：1．传动比大，一般i=10~80，最大可达1000；2．重合度大，传动安稳，噪声低；3．结构紧凑，可实现反行程自锁；4．蜗杆传动的主要弊端齿面的相对滑动速度大，效率低；蜗轮的造价较高。主要用于中小功率，中止工作的场合。广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。二、蜗杆传动的种类本章主要介绍一般圆柱蜗杆及其设计。三、蜗杆传动的精度等级分为12个精度等级，常用5～9级。蜗杆分左旋和右旋。

导入：经过减速器减速装置导入。看打开的减速器演示PPT左右旋向与螺纹旋向判定方法同样。左旋蜗杆还有单头和多头之分。

右旋四、蜗杆的种类课前准备蜗杆一根与蜗轮一个，课堂演示蜗轮与蜗杆传动过程。比较阿基米德蜗杆与渐开线螺杆的差别，主要分析加工蜗杆时刀具安装的不同样。后两种蜗杆的加工，刀具安装较困难，生产率低，故常用阿基米德蜗杆。第二节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:1.模数m和压力角α中间平面：经过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。

讲解蜗杆主要参数的时候要与齿轮及螺纹主要参数进行对比。此中有很多相通的地方，如模数、压力角。蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面（主平面）内确立。因为蜗轮是用与蜗杆形状相仿的滚刀，按范成原理切制轮齿，因此ZA蜗杆传动中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。蜗轮蜗杆正确啮合条件是：蜗杆的轴面模数

ma1和轴面压力角αa1应分别等于蜗轮的端面模数

mt2和端面压力角αt2，即ma1=mt2=

mαa1=αt2=α模数m的标准值，见表12-1；压力角标准值为20°，ZA蜗杆取轴向压力角为标准值，ZI蜗杆取法向压力角为标准值。如图上图所示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱(或称为中圆柱)。蜗杆分度圆

(中圆)直径用

d1表示，其值见表

10-1。蜗轮分度圆直径以

d2表示。在两轴交错角为90°的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导程角γ应与蜗轮分度圆上的螺旋角β大小相等旋向同样，即γ=β2.传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2列举蜗杆蜗设蜗杆头数为z1，蜗轮齿数为z2，当蜗杆转一周时，蜗轮转过z1个齿(z1/z2轮传动事例，周)。因此，其传动比为说明该传动能应用在较大传动比场合，是该传动z1↑→↑→效率η↑，但加工困难。的长处。gz1↓→传动比i↑，但传动效率η↓。(蜗杆头数与传动效率关系)常取，z1＝1，2，4，6。可依据传动比，参照表10-2中的荐用值采纳。z=iz1。如z太小，将使传动安稳性变差。如z太大，蜗轮直径将增大，使222蜗杆支承间距加大，降低蜗杆的曲折刚度。一般取z2＝32～80。（Z1与Z2的荐用值表：12-2）蜗杆直径系数q和导程角γ因为蜗轮是用与蜗杆尺寸同样的蜗轮滚刀配对加工而成的，为了限制滚刀的数量，国家标准对每一标准模数规定了必定数量的标准蜗杆分度圆直径直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数q。即：

d1（拜见表

12-1）。

让学生分组议论导程角对加工制造与自锁的关系。当模数m一准时，q值增大则蜗杆直径d1增大，蜗杆的刚度提升。因此，对于小模数蜗杆，规定了较大的q值，以保证蜗杆有足够的刚度。以以以下图蜗杆螺旋面与分度圆柱的交线为螺旋线。导程pzz1px1z1mz1pxz1mz1tgd1qd1齿面间滑动速度vs蜗杆传动即使在节点C处啮合，齿廓之间也有较大的相对滑动，滑动速度vs沿蜗杆螺旋线方向。设蜗杆圆周速度为vl、蜗轮圆周速度为v2，由图可得vsv12v22v1m/scos滑动速度的大小，对齿面的润滑状况、齿面无效形式、发热以及传动效率等都有很大影响。中心距a当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动，此中心距计算式为a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)注意：a≠0.5m(z1+z2)。中心距的常用值见表10-3注。二、圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算设计蜗杆传动时，一般是先依据传动的功用和传动比的要求，选择蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2，此后再按强度计算确立模数m和蜗杆分度圆直径10-3计算出蜗杆、蜗轮的几何尺寸(两轴交错角为90°、标准传动表10-3蜗杆传动的几何尺寸计算

d1(或q)，再依据表)。讲明判断传动转向的方法，举例讲解其应用。蜗轮的转向左右手法：左旋左手，右旋右手，四指转向

1，拇指反向；即为

v2。头数

例10-1在带传动和蜗杆传动构成的传动系统中，初步计算后取蜗杆模数z1=2、分度圆直径d1=40mm，蜗轮齿数z2=39，试计算蜗杆直径系数

m=4mm、q、导程角γ及蜗杆传动中心距

a。解(1)蜗杆直径系数=40/4=10(2)导程角由式（12-2）得=2/10=0.2γ=11.3099°(11°18‘36“)(3)传动中心距a=0.5(q+z2)=0.5×4×(10+39)=98mm议论①也可将蜗轮齿数改为z2=40，即中心距圆整为a=0.5×4×(10+40)=100mm。由此引起的传动比的变化可在传动系统内部作合适调整。②假如是单件生产又赞成采纳非标准中心距，就取a=98mm。③在不改变传动比的状况下，若想将中心距圆整为a=100mm，就只好采纳变位传动了。方法是在切制蜗轮时将滚刀外移2mm，马上滚刀与被切蜗轮的中心距由98mm增添到100mm。有关变位蜗杆传动的计算，拜见机械设计手册。第三节蜗杆传动的无效形式、资料和结构一、蜗杆传动的无效形式及资料选择对传动无效1.主要无效形式：胶合、磨损、点蚀等。形式的掌握在润滑优异的闭式传动中，若不可以及时散热，胶合是其主要的无效形式。在开式有例于学生和润滑密封不良的闭式传动中，蜗轮轮齿的磨损特别明显。在今后使用2.设计准则过程中合理的保护蜗轮、蜗杆，因此要让学生掌握这部分内容。常用资料因为蜗杆传动的特色，蜗杆副的资料不仅需求有足够的强度，更重要的是拥有良好的减摩耐磨和抗胶合性能。为此常采纳青铜作蜗轮齿圈，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相般配。蜗杆的常用资料为碳钢和合金钢。高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。精度要求高的蜗杆需经磨削。二、蜗杆和蜗轮的结构因为蜗杆的直径不大，因此常和轴做成一个整体（蜗杆轴），当蜗杆的直径较大时，可以将轴与蜗杆分开制作。无退刀槽，加工螺旋部分时只好用铣制的方法。有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加工，但该结构的刚度较前一种差。为了减摩的需要，蜗轮平时要用青铜制作。为了节约铜材，当蜗轮直径较大时，采纳组合式蜗轮结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或碳素钢。常用蜗轮的结构形式以下：第四节圆柱蜗杆传动的受力剖析蜗杆传动的受力剖析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿所受法向力为：径向力Fr、周向力

Fn可分解Ft、轴向力Fa。一、力的大小当两轴交错角为小为：

90°时，各力大

受力剖析是讲课的难点，此内容不需要讲解过细，让学生大体认识。式中：T2=T1iη，η为蜗杆传动的效率。二、力的方向①当蜗杆主动时，各力方向判断如下：②蜗杆上的圆周力

Ft1

的方向与蜗杆转向相反。③蜗杆上的轴向力Fa1的方向可以依据蜗杆的螺旋线旋向和蜗杆转向，用（左）右手定章判断。④蜗轮上的圆周力Ft2的方向与蜗轮的转向同样（与蜗杆上的轴向力Fa1的方向相反）。⑤蜗轮上的轴向力Fa2的方向与蜗杆上的圆周力Ft1的方向相反。⑥蜗杆和蜗轮上的径向力Fr1、Fr2的方向分别指向各自的轴心。主动轮（蜗杆）：左旋用左手右旋用右手四指------方向拇指-------Fa1方向从动轮（蜗轮）：Ft2与Fa1反向，由此确立其转向。例1：标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。例：传动系统如图，已知轮4为输出轮，转向如图，试：1、合理确立蜗杆、蜗轮的旋向；2、标出各轮受力方向。蜗杆传动的主要无效形式是胶合和磨损。但目前依据胶合和磨损的强度计算缺少靠谱的方法和数据，因此平时沿用接触疲备强度和曲折疲备强度计算蜗杆传动的承载能力，而在采纳许用应力时合适考虑胶合和磨损无效要素的影响，故其强度计算公式是条件性的。因为蜗杆齿是连续的螺旋，其资料的强度又很高，因此无效总是出此刻蜗轮上，因此蜗杆传动只需对蜗轮轮齿进行强度计算。第五节圆柱蜗杆传动的强度计算一、蜗轮齿面接触疲备强度计算目的：防范“点蚀”和“胶合”无效。强度条件：σH≤[σH]以蜗杆蜗轮节点为计算点，计算齿面接触应力校核公式:

σH

。设计公式：上两式中KA为载荷系数，一般取KA=1.1~1.3。当载荷安稳，蜗轮圆周速度≤3m/s和7级精度以上时，取小值，不然取大值。当蜗轮资料为锡青铜时，其资料拥有优异的抗胶合能力,蜗轮的损坏形式主假如疲

v2劳点蚀，其承载能力取决于轮齿的接触疲备强度。因此，许用接触应力与应力循环次数N、资料及相对滑动速度v2有关。可按表12-4选择。当蜗轮资料为无锡青铜、黄铜或铸铁时，资料的强度较高，抗点蚀能力强，蜗轮的损坏形式主假如胶合，其承载能力取决于其抗胶合能力，与应力循环次数没关，因此，许用接触应力可从表12-5查取。二、蜗轮齿根曲折疲备强度计算目的：防范“疲备断齿”。强度条件：σF≤[σF]校核公式：

要修业生试着查表找数据进行，代入公式进行强度验算。设计公式：三、蜗杆的刚度计算:蜗杆较修长，支承距离大，若受力后产生的挠度过大，则会影响正常的啮合传动。蜗杆产生的挠度应小于许用挠度。由切向力和径向力产生的挠度分别为：合成总挠度为：第六节圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热均衡计算一、蜗杆传动的效率与齿轮传动近似，闭式蜗杆传动的功率耗资包含三部分：轮齿啮合摩擦耗资，轴承中摩擦耗资以及搅动箱体内润滑油的油阻耗资。其总效率为=η1η2η3此中最主要的是啮合效率，当蜗杆主动时，啮合效率可按螺旋传动的效率公式求出。因此考虑η2η3后，蜗杆传动的总效率为式中：γ为蜗杆导程角；ρ′为当量摩擦角，ρ′=arctgf′。当量摩擦系数f′主要与蜗杆副资料、表面状况以及滑动速度等有关(见表10-7)。因为tanz1mz1↑→γ↑→η↑因此d1预计蜗杆传动的总效率时，可取以下数值：闭式传动z1=124η=0.70~0.750.75~0.820.87~0.92开式传动z1=1、2η=0.60~0.70二、蜗杆传动的润滑目的：减摩、散热。润滑油的粘度和给油方法可参照表10-5采纳。一般依据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法。为减小搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。蜗杆线速度v2>4m/s时，常将蜗杆置于蜗轮之上，形成上置式传动，由蜗轮带油润滑。润滑方式的选择：当vs≤5~10m/s时，采纳油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深。当v1>4m/s时，采纳蜗杆在上的结构。当vs>10~15m/s时，采纳压力喷油润滑。三、蜗杆传动的热均衡计算因为蜗杆传动效率低、发热量大，若不及时散热，会引起箱体内油温高升、润滑无效，以致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热均衡计算。热均衡：在单位时间内，摩擦产生的热量等与发散的热量。在闭式传动中，热量系经过箱壳闲逸，且要求箱体内的油温t(℃)和四周空气温度t0(℃)之差不超出赞成值1000P1(1)tttA式中：△t——温度差，△t=t-t0;P1——蜗杆传