大理工机械设计基础课件第21章 蜗杆传动

第二十一章蜗杆传动（一）教学要求

能根据已知条件，合理地确定普通圆柱蜗杆和蜗轮的材料、主要参数、尺寸、结构、正确啮合条件、强度计算、热平衡计算等。（二）教学的重点与难点重点：普通圆柱蜗杆传动的啮合特点、几何参数计算、正确啮合条件、强度计算。

难点：蜗杆传动的受力分析。

（三）教学内容1第二十一章蜗杆传动§21-1蜗杆机构的形成、类型及特点§21-2蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算§21-3蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择§21-4蜗杆传动的强度和刚度计算§21-5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算§21-6蜗杆和蜗轮的结构

结束2

蜗杆机构的形成、类型及特点综述：

1．2．点接触，承载能力低，3．相对滑动速度大，轮齿易磨损。一、蜗杆蜗轮的形成

1．螺旋齿轮机构

2．啮合特点：蜗杆分度圆柱面上螺旋线的导程角示意图

3蜗杆机构的形成、类型及特点返回4

蜗杆机构的形成、类型及特点

二、蜗杆蜗轮机构的分类

按蜗杆形状：圆柱蜗杆机构环面蜗杆机构锥蜗杆机构阿基米德圆柱蜗杆

按蜗杆齿廓曲线形状：渐开线圆柱蜗杆延伸渐开线蜗杆锥面包络圆柱蜗杆

●普通圆柱蜗杆传动：⑴阿基米德蜗杆（ZA）⑵法面直廓蜗杆（ZN）⑶渐开线蜗杆（ZI）⑷锥面包络圆柱蜗杆（ZK）●圆弧圆柱蜗杆（ZC）5

蜗杆机构的形成、类型及特点

四、蜗杆传动的特点

优点：①传动比大，机构紧凑；

②传动平稳、无噪音；

③反向行程时可自锁，安全保护。

缺点：①齿面相对滑动速度大，易磨损；②效率低、成本较高。示意图三、蜗杆传动的正确啮合条件

主平面：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面。

正确啮合条件：6蜗杆机构的形成、类型及特点返回7蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择

1.蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2

蜗杆头数z1=1~4：●单头：i大，易自锁，效率低，精度高。●多头：η↑，但加工困难，精度降低。蜗轮齿数z2=27~80

2.蜗杆分度圆上螺旋升角

8蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算3．蜗杆的分度圆直径d1

和直径系数q

d1=mq

9蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算二、几何尺寸计算

传动比和齿数比：

标准中心距a：三、蜗杆传动的滑动速度及转动方向的判断

1．滑动速度2.方向的判断：左右手螺旋定则

滑动速度示意图10蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算返回11

蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择

一、失效形式：

主要有点蚀、齿根折断、齿面胶合和磨损。最常见失效是齿面胶合和过度磨损。二、设计准则:

●开式传动：主要失效是齿面磨损和轮齿折断。

设计准则：按齿根弯曲疲劳强度为设计准则。

●闭式传动：主要失效是胶合和点蚀。设计准则：按齿面接触疲劳强度设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，另计算热平衡和蜗杆刚度。三、常用材料：

要求：足够的强度；良好的减摩、耐磨性；良好的抗胶合性。蜗杆材料：碳钢和合金钢。蜗轮材料：铸造锡青铜（ZCuSn10P1，ZCuSn5P65Zn5）铸造铝青铜（ZcuAl10Fe3）灰铸铁。12

蜗杆传动的强度和刚度计算

一、蜗杆传动的受力分析1．力的大小2．力的方向和蜗轮转向的判别Ft“主反从同”，

Fr指向轴线Fa1按蜗杆左（右）手螺旋定则确定。13

蜗杆传动的强度和刚度计算

二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算校核公式：设计公式：三、蜗轮齿根弯曲疲劳强度校核：四、蜗杆的刚度计算

蜗杆刚度条件：

许用最大挠度：

截面惯性矩I

：14蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算

一、蜗杆传动的效率

蜗杆效率初估

Z11，2，4，6

0.7，0.8，0.9，0.95二、蜗杆传动的润滑

目的：1）提高效率；2）降低温升，防止磨损和胶合。

方法：●蜗杆上置式浸油润滑：润滑效果较差，但搅油损失小；

●蜗杆下置式浸油润滑：润滑效果较好，但搅油损失大。三、蜗杆传动热平衡计算

●原因：摩擦热使温升较高，润滑油粘度下降，加剧磨损和胶合。●热平衡计算：

1000P1（1-）=KsA(t1-t0)

15蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算

●如t1>80°时采取措施：1．加散热片以增大散热面积。2．蜗杆轴端加风扇，用强制风冷却。3．在传动箱内安装循环冷却管路。4．采用压力喷