第九章蜗杆传动1

18《机械设计基础》教案PAGEPAGE2镇江市高等专科学校教案授课班级：机制、机电、模具、机设、机器人专业授课教师：于明教学内容第9章蜗杆传动授课时间2学时教学目的要求理解蜗杆传动的类型和特点，理解蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算内容重点蜗杆传动的类型和特点内容难点蜗杆传动的主要参数主要教学方法课堂讲授，实物教学，多媒体课件教学教学注意事项多提问多启发，理论联系实际使用教具及设备圆柱蜗杆模型；多媒体设备过程及时间教学内容及学生活动教学方法开始部分（5分钟）复习回顾前一次课内容：斜齿圆柱齿轮的受力分析、强度计算圆锥齿轮传动的受力分析课堂讲授基本部分（80分钟）§9.1蜗杆传动的类型和特点§9.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸课堂讲授，实物教学，多媒体课件教学结束部分（5分钟）本讲内容小结及作业布置蜗杆传动与齿轮传动的区别蜗杆传动主要参数和几何尺寸提问和讲评作业课后小结应比较蜗杆与直齿圆柱齿轮，是学生掌握蜗杆正确啮合条件、受力分析、主要参数和几何尺寸。[教学内容]：第11章蜗杆传动§11.1蜗杆传动的类型和特点蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。如图所示，蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件，通常交错角为90°。蜗杆传动广泛用于各种机械和仪表中，常用作减速，仅少数机械，如离心机，内燃机增压器等，蜗轮为主动件，用于增速。蜗杆的形状象个圆柱形螺纹，蜗轮形状象斜齿轮，只是它的轮齿沿齿长方向又弯曲成圆弧形，以便与蜗杆更好地啮合。蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过一齿，若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过两个齿。依此类推，设蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1~4），蜗轮齿数用Z2表示。

右旋蜗杆

左旋蜗杆单多头蜗杆

蜗杆传动的特点：1.传动比大，结构紧凑。从传动比公式可以看出，当=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比I=10-80；在分度机构中，I可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。2.传动平稳，无噪音。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪音小。3.具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。4.蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。尤其是具有自锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，一般效率只有0.70.9。5.发热量大，齿面容易磨损，成本高。二、蜗杆传动的类型按蜗杆形式：圆柱蜗杆（常用）环面蜗杆锥蜗杆（较少）普通圆柱蜗杆（在车床上用直线刀刀刃车削而得到）1.阿基米德蜗杆（ZA）——最常用，垂直于轴线平面的齿廓为阿基米德螺线，在过轴线的平面内齿廓为直线，在车床上切制时切削刃顶面通过轴线。2α0=400，加工简单，磨削有误差，精度较低，刀子轴线垂直于蜗杆轴线。单刀：导程用γ≤30；双刀：导程用γ＜302.渐开线蜗杆（ZI）——刀刃平面与蜗杆基圆柱相切，端面齿莆为渐开线，由渐开线齿轮演化而来（Z小，β大），在切于基圆的平面内一侧齿形为直线，可滚齿，并进行磨削，精度、η高。适于较高速度和较大的功率。§11.2蜗杆传动的主要参数和几何尺寸通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面称中间平面，如上图所示。在中间平面上，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条和齿轮啮合。阿基米德蜗杆传动中间平面上的齿廓为直线，夹角为2α=40°蜗轮在中间平面上齿廓为渐开线，压力角等于20°。主平面内参数：蜗杆——轴面；蜗轮——端面。一、主要参数1.模数m和压力角α显然，蜗杆轴向齿距PX=πmX1（相当于螺纹螺距）应等于蜗轮端面齿距Pt=πmt2，因而蜗杆轴向模数mX1必等于蜗轮端面模数mt2；蜗杆轴向压力αX1角必等于蜗轮端面压力角αt2，即mX1=mt2=m，αX1=αt2=α。标准规定压力角α=20°，标准模数见表7—1。正确正确合条件——2.传动比I，蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2对于减速蜗杆传动：式中n1、n2分别是蜗杆，蜗轮的转速，r/min。蜗杆头数愈多，γ角愈大，传动效率高；蜗杆头数少，升角γ也小，则传动效率低，自锁性好。一般自锁蜗杆头数取Z1=1。常用蜗杆头数Z1=1、2、4，Z1过多，制造高精度蜗杆和蜗轮滚刀有困难。蜗轮齿数Z2=iZ1。Z1和Z2推荐值见表7-2。为了避免根切，Z2不应少于26，但也不宜大于60-80。Z2过多时，会使结构尺寸过大，蜗杆支承跨距加大，刚度下降，影响啮合精度。3.蜗杆导程角（螺旋升角）γ将蜗杆分度圆上的螺旋线展开，如图7-7所示，则蜗杆的导程角为：蜗杆直径d1越小，导程角越大，则传动效率越高。≤3030’4.蜗杆分度圆直径d1，蜗杆直径系数q为了保证蜗杆与蜗轮正确啮合，蜗轮通常用与蜗杆形状和尺寸完全相同的滚刀加工。且外径比蜗杆稍大，以便切出蜗杆传动的顶隙。也就是说，切削蜗轮的滚刀不仅与蜗杆模数和压力角一样，而且其头数和分度圆直径还必须与蜗杆的头数和分度圆直径一样。即同一模数蜗轮将需要有许多把直径和头数不同滚刀。为了限制滚刀数目和有利于滚刀标准化，以降低成本，特制定了蜗杆分度圆直径系列国家标准，即蜗杆分度圆直径d1与模数m有一定的搭配关系，见表7-1，由表可见，同一模数只有有限几种蜗杆直径d1。将蜗杆的分度圆柱展开，如右图所示。蜗杆同螺旋一样如果旋转一周的周长为πd1其螺旋升角为γ，则沿轴线移动距离为PX1。令q=Z1/tanγd1=qm蜗杆直径d1太小会导致蜗杆的刚度和强度削弱，设计时应综合考虑。一般转速高的蜗杆可取较小q值，蜗轮齿数Z2较多时