蝸桿傳動是用來傳遞空間交錯軸之間的運動和動力最常用

1、 蝸桿傳動是用來傳遞空間交錯軸之間的運動和動力。最常用的是軸交角=90的減速傳動。蝸桿傳動能得到很大的單級傳動比，在傳遞動力時，傳動比一般為580，常用1550；在分度機(jī)構(gòu)中傳動比可達(dá)300，若只傳遞運動，傳動比可達(dá)1000。蝸輪蝸桿傳動工作平穩(wěn)無噪音。蝸桿反行程能自鎖。第第1313章章 蝸桿傳動蝸桿傳動基本要求重點難點主要內(nèi)容13.1 13.1 概述概述13.1.1 13.1.1 特點和應(yīng)用特點和應(yīng)用13.1.2 分類 蝸桿傳動的特點應(yīng)用圖應(yīng)用圖蝸桿傳動的分類圓柱蝸桿傳動普通圓柱蝸桿阿基米德蝸桿（ZA）漸開線蝸桿（ZI）法向直廓蝸桿（ZN）圓弧圓柱蝸桿(ZC)環(huán)面蝸桿傳動 錐蝸桿傳動 右旋左

2、旋多頭單頭按外形分類按外形分類圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖按旋向和頭數(shù)分類按旋向和頭數(shù)分類13.1.3 13.1.3 精度等級的選擇精度等級的選擇規(guī)定了規(guī)定了12 12 個精度等級（個精度等級（1 1，,12,12）表）表13.213.2列出了列出了6 69 9級應(yīng)用范圍等級應(yīng)用范圍等 。 與齒輪傳動相似，有點蝕、膠合、磨損、與齒輪傳動相似，有點蝕、膠合、磨損、輪齒折斷等。輪齒折斷等。 更易產(chǎn)生更易產(chǎn)生磨損和膠合磨損和膠合。一般情況下，失效總是發(fā)生在蝸輪蝸輪上。13.2 13.2 蝸桿傳動的失效形式、材料選擇蝸桿傳動的失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)13.2.1 13.2.1 失效形式失效形式13.

3、2.2 13.2.2 材料材料1 1 蝸輪材料蝸輪材料 2. 2. 蝸桿蝸桿分：硬面蝸桿和調(diào)質(zhì)蝸桿。 優(yōu)先考慮選用硬面蝸桿，一般需磨削； 缺乏磨削設(shè)備時才選用調(diào)質(zhì)蝸桿。要求減摩性、耐磨性好。 常據(jù)滑動速度來選（P259）：1）鑄錫青銅；2）鑄鋁青銅；3）鑄鋁黃銅；4）鑄鐵等13.2.3 蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu) 蝸桿傳動在中間平面上相當(dāng)于齒條與齒輪的蝸桿傳動在中間平面上相當(dāng)于齒條與齒輪的嚙合傳動，故設(shè)計時，均取中間平面上的參嚙合傳動，故設(shè)計時，均取中間平面上的參數(shù)（如數(shù)（如m,m,等）和尺寸（如齒頂圓、分度圓等）和尺寸（如齒頂圓、分度圓 等）為基準(zhǔn)。等）為基準(zhǔn)。 13.3 13.3 圓

4、柱蝸桿傳動的基本參數(shù)圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù) 中間平面中間平面過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面。直的平面。中間平面中間平面13.3.1 基本齒廓在給定平面上的基本齒廓漸開線輪齒的基本在給定平面上的基本齒廓漸開線輪齒的基本齒廓。齒廓。C=0.2m,C=0.2m,f f=0.3mm=0.3mm。名名 稱稱符號符號說明說明模數(shù)模數(shù)m m蝸桿軸向模數(shù)蝸桿軸向模數(shù)m ma1a1= =蝸輪端面模數(shù)蝸輪端面模數(shù)m mt2t2= =模模數(shù)數(shù)m m按按GBGB（表（表13.413.4）取標(biāo)準(zhǔn)值）取標(biāo)準(zhǔn)值齒形角齒形角ZAZA、 ZIZI蝸桿軸向齒形角蝸桿軸向齒形角X1X1=0 0=20=20

5、0 0；ZNZN蝸桿法向壓力角蝸桿法向壓力角n n=0 0=20=200 0蝸桿分度圓蝸桿分度圓直徑直徑d d1 1為了蝸輪刀具規(guī)定尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化、系為了蝸輪刀具規(guī)定尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化將列化將d1d1定為標(biāo)準(zhǔn)值表定為標(biāo)準(zhǔn)值表13.4 13.4 ，以限制，以限制切制蝸輪時所需要的滾刀數(shù)目，提高切制蝸輪時所需要的滾刀數(shù)目，提高生產(chǎn)率。生產(chǎn)率。圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù)蝸桿直徑系數(shù)蝸桿直徑系數(shù)q q蝸桿分度圓直徑蝸桿分度圓直徑d1d1與模數(shù)與模數(shù)m m ，q=dq=d1 1/m /m 。q q為導(dǎo)出值，不一定是整數(shù)。為導(dǎo)出值，不一定是整數(shù)。蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z z1 1通常取通常取z

6、 z1 1=1=1、2 2、4 4、6 6，頭數(shù)多，效率，頭數(shù)多，效率高，會使加工困難；頭數(shù)少，效率低，高，會使加工困難；頭數(shù)少，效率低，發(fā)熱量大。要求反程自鎖發(fā)熱量大。要求反程自鎖z z1 11 1。蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z z2 2為了保證始終有兩對以上齒嚙合，通為了保證始終有兩對以上齒嚙合，通常規(guī)定常規(guī)定z z2 230,30,以增加傳動的平穩(wěn)性。以增加傳動的平穩(wěn)性。100z100z2 22828。傳動比傳動比i i1212 齒數(shù)比齒數(shù)比u uu=u=蝸輪齒數(shù)蝸輪齒數(shù)z z2 2/ /蝸桿頭數(shù)蝸桿頭數(shù)z z1 1，減速傳動，減速傳動時時u=iu=i1221ddnni蝸桿蝸桿tg=z1/q，要求

7、有自鎖性能時，要求有自鎖性能時，應(yīng)小，即應(yīng)小，即應(yīng)取頭數(shù)應(yīng)取頭數(shù)z1=1;多在多在3.533之間。之間。小小易自鎖，易自鎖，大傳動效率高，但蝸桿加工困大傳動效率高，但蝸桿加工困難難中心距中心距aA是蝸桿傳動最基本的尺寸，它反映傳遞是蝸桿傳動最基本的尺寸，它反映傳遞功率的大小和傳動的外廓尺寸，常用中功率的大小和傳動的外廓尺寸，常用中心距見心距見p264蝸輪蝸輪x21）變位的主要目的是配湊中心距和湊傳）變位的主要目的是配湊中心距和湊傳動比，使之符合標(biāo)準(zhǔn)或推薦值。動比，使之符合標(biāo)準(zhǔn)或推薦值。2）為保持加工蝸輪時的滾刀尺寸不變，）為保持加工蝸輪時的滾刀尺寸不變，蝸桿是不變位的。蝸桿是不變位的。3） 當(dāng)

8、配湊中心距時當(dāng)配湊中心距時:齒數(shù)不變，正變位齒數(shù)不變，正變位x2=（a-a）/m；湊傳動比：中心距不變，齒數(shù)變化，湊傳動比：中心距不變，齒數(shù)變化，x=1/2(z2-z2/)導(dǎo)程角導(dǎo)程角變位系數(shù)變位系數(shù)正確嚙合條件：正確嚙合條件：旋向相同,22121txtxmmm13.4 13.4 圓柱蝸桿傳動的幾何計算圓柱蝸桿傳動的幾何計算13.5 13.5 蝸桿傳動的受力分析和效率計算蝸桿傳動的受力分析和效率計算13.5.1 13.5.1 作用力作用力與斜齒圓柱齒輪傳動受力相似與斜齒圓柱齒輪傳動受力相似作用點：作用點：節(jié)點節(jié)點力分析圖力分析圖圓周力圓周力F Ft t 蝸桿蝸桿上它為阻力，其方向與主動輪節(jié)點上

9、它為阻力，其方向與主動輪節(jié)點的運動方向相反。的運動方向相反。力的方向：力的方向： 蝸輪蝸輪上它為驅(qū)動力，其方向與蝸輪在節(jié)點上它為驅(qū)動力，其方向與蝸輪在節(jié)點的運動方向相同；的運動方向相同；軸向力軸向力主動輪上其方向判斷同斜齒輪。主動輪上其方向判斷同斜齒輪。徑向力徑向力F Fr r 沿半徑指向各自的輪心。沿半徑指向各自的輪心。反向與反向與反向與212121rrtaatFFFFFF12圖示，蝸桿圖示，蝸桿1主動，其旋主動，其旋向、轉(zhuǎn)向已知。向、轉(zhuǎn)向已知。試確定試確定1）蝸輪的轉(zhuǎn)向、）蝸輪的轉(zhuǎn)向、旋向；旋向； 2）在圖中標(biāo)出蝸桿和蝸）在圖中標(biāo)出蝸桿和蝸輪上作用力的方向。輪上作用力的方向。不計摩擦?xí)r：不

10、計摩擦?xí)r： r122t1t2222t2FtanFFtanFd2TFttraFF 考慮效率時：考慮效率時：tancot211111111artatnFFFFdTFF（以蝸輪為受力體）（以蝸輪為受力體）（分別計算）（分別計算）力的大小：力的大?。毫Ψ治鰣D力分析圖蝸輪受力圖蝸輪受力圖tantantan22222222222ttattrtnFFFFFdTFFiTT12蝸桿主動：/12uTT蝸輪主動：ntnFFcoscos22 ； 321嚙合效率；199. 022時的效率；油的攪動和飛濺損耗99. 098. 0;33軸承效率 式中式中 13.5.2 效率效率)tan(tan1v主要影響因素：主要影響因素

11、：嚙合效率嚙合效率蝸桿主動蝸桿主動tan)tan(1v蝸輪主動蝸輪主動導(dǎo)程角當(dāng)量摩擦角)2( ;) 1 (v嚙合效率的主要影響因素：嚙合效率的主要影響因素：（1 1）當(dāng)量摩擦角與蝸桿副的材料、）當(dāng)量摩擦角與蝸桿副的材料、潤滑油、嚙合角、滑動速度潤滑油、嚙合角、滑動速度VsVs有關(guān)。有關(guān)。cos1vvs（表（表136）24501vddqz1tan由由（2）導(dǎo)程角）導(dǎo)程角一般一般,導(dǎo)程角導(dǎo)程角 越大，嚙合效率越高越大，嚙合效率越高,見見圖圖13.10.z1越大，導(dǎo)程角越大，效率越高。越大，導(dǎo)程角越大，效率越高。q越小，導(dǎo)程角越大，效率越高。越小，導(dǎo)程角越大，效率越高。導(dǎo)程角、導(dǎo)程角、Vs、材料、潤

12、滑油等，其中、材料、潤滑油等，其中導(dǎo)導(dǎo)程角程角起主導(dǎo)因素。起主導(dǎo)因素。小結(jié)：小結(jié)：影響效率的因素：影響效率的因素：閉式傳動閉式傳動 溫度計算蝸桿撓度計算蝸輪彎曲疲勞強(qiáng)度接觸疲勞強(qiáng)度13.6 圓柱蝸桿傳動的強(qiáng)度計算圓柱蝸桿傳動的強(qiáng)度計算 溫度計算蝸桿撓度計算蝸輪彎曲疲勞強(qiáng)度 開式傳動開式傳動 傳動功率、載荷性質(zhì)、轉(zhuǎn)速情況、蝸桿主動或傳動功率、載荷性質(zhì)、轉(zhuǎn)速情況、蝸桿主動或從動，蝸桿上置（或下置）、環(huán)境狀況、允許從動，蝸桿上置（或下置）、環(huán)境狀況、允許傳動的最高溫度等。傳動的最高溫度等。 蝸桿傳動的設(shè)計：蝸桿傳動的設(shè)計： 蝸桿副的材料，傳動的基本參數(shù)、尺寸，蝸桿、蝸桿副的材料，傳動的基本參數(shù)、尺寸

13、，蝸桿、蝸輪的工作圖等。蝸輪的工作圖等。原始數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)：d1/a 選取見圖選取見圖13.1113.6.1 初選初選d1/a 13.6.2 蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算1 公式公式minlim32HHhnHHAEHSZZaTKZZ設(shè)計計算式：設(shè)計計算式：32limmin2)(HHhnEASZZZZTKa（13.14）（13.15）iiimttTTT222nZ轉(zhuǎn)速系數(shù)2.參數(shù)說明參數(shù)說明1） T2蝸輪轉(zhuǎn)矩蝸輪轉(zhuǎn)矩 載荷不變載荷不變 T2名義轉(zhuǎn)矩名義轉(zhuǎn)矩 2）載荷變化載荷變化812) 18(nZn 轉(zhuǎn)速不變時轉(zhuǎn)速不變時轉(zhuǎn)速變化時轉(zhuǎn)速變化時212iininttZZ812) 18

14、(ininZhZ壽命系數(shù)6 . 12500061hhLZ3）hLhLhh1500,，載荷不變時的壽命時數(shù)hLhv，載荷變化時的壽命時數(shù)3232323223221321.viiviihvTtTTtTtTtTLZ接觸系數(shù)4）考慮齒面曲率、接觸線傳動長度對接觸應(yīng)考慮齒面曲率、接觸線傳動長度對接觸應(yīng)力的影響。力的影響。見圖見圖13.12.875. 011168. 0/adaadd或121,/ )4 . 27(uzzuaz2/)7 . 14 . 1 (zam 111/tandzmqz 設(shè)計計算時，求出設(shè)計計算時，求出a需圓整為標(biāo)準(zhǔn)值需圓整為標(biāo)準(zhǔn)值,進(jìn)而進(jìn)而求求d1、z1、m求出導(dǎo)程角求出導(dǎo)程角d1 、

15、m 應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值，z2 、z1應(yīng)取整數(shù)應(yīng)取整數(shù)minlim222222FFFFAtAFSdmbTKmbFK4 . 1minFS 13.6.3 蝸輪輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計算蝸輪輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計算 強(qiáng)度取決于強(qiáng)度取決于m大小大小,輪齒齒形較復(fù)雜，進(jìn)行輪齒齒形較復(fù)雜，進(jìn)行條件性計算。條件性計算。（13.24）EIlFtt48311EIlFrr48311 ，13.7 蝸桿軸撓度計算蝸桿軸撓度計算 必要性：必要性： 蝸桿軸嚙合部位受力后蝸桿軸嚙合部位受力后軸產(chǎn)生撓曲軸產(chǎn)生撓曲影響嚙影響嚙合合局部偏載、干涉局部偏載、干涉 蝸桿軸撓曲蝸桿軸撓曲主要由圓周力和徑向力造成的，軸向力可以忽略主要由圓周力和

16、徑向力造成的，軸向力可以忽略 不計。不計。撓度計算：設(shè)軸為自由支承撓度計算：設(shè)軸為自由支承,004. 0m桿取許用最大撓度；淬火蝸L兩支承間距離；兩支承間距離；6441dI)(tantan4822322121vtttrEIlF式中式中 I蝸桿軸中間截面的慣性矩蝸桿軸中間截面的慣性矩模數(shù)；調(diào)質(zhì)蝸桿取mm,01. 0效率低效率低產(chǎn)生較多熱量產(chǎn)生較多熱量壽命降低，甚至膠合壽命降低，甚至膠合13.8 溫度計算溫度計算閉式傳動閉式傳動需進(jìn)行溫度計算需進(jìn)行溫度計算溫度計算的原因：溫度計算的原因：到達(dá)熱平衡時：到達(dá)熱平衡時：)()1 (1000011ttAPw80)1 (100001tAPtw13.8.1

17、潤滑油工作溫度潤滑油工作溫度表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)w（W/m2. 0C），單位箱體面積、單位溫度差時），單位箱體面積、單位溫度差時由箱體傳給大氣的熱量。一般工況：由箱體傳給大氣的熱量。一般工況：1218。13.8.2 冷卻方法和計算冷卻方法和計算 減少發(fā)熱量增加散熱面積，增加散熱能力。減少發(fā)熱量增加散熱面積，增加散熱能力。圖圖13.13 風(fēng)扇冷卻、外冷卻壓力噴油潤滑、內(nèi)水管風(fēng)扇冷卻、外冷卻壓力噴油潤滑、內(nèi)水管冷卻。冷卻。13.9 蝸桿傳動的潤滑蝸桿傳動的潤滑13.9.1 潤滑油粘度和潤滑方法潤滑油粘度和潤滑方法表表13.713.9.2 蝸桿布置與潤滑方式蝸桿布置與潤滑方式 油池潤滑油池潤滑 (V10m/

18、s) 一般蝸桿布置在一般蝸桿布置在下方下方，油池潤滑時，蝸油池潤滑時，蝸桿浸油深度至少能浸入螺旋的牙高，且油面桿浸油深度至少能浸入螺旋的牙高，且油面不應(yīng)超過滾動軸承最低滾動體的中心。不應(yīng)超過滾動軸承最低滾動體的中心。 蝸桿布置在上方時，蝸輪浸油深度允許蝸桿布置在上方時，蝸輪浸油深度允許達(dá)到蝸輪半徑的達(dá)到蝸輪半徑的1/61/3.1/61/3.蝸桿傳動的特點優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)緊湊；2）工作平穩(wěn)、無噪聲； 3）傳動比大，動力傳動：i8100，常用的：1550；機(jī)床工作臺：i幾百1000。缺點：缺點：1 1）效率較低（與齒輪傳動比）；）效率較低（與齒輪傳動比）；2 2）蝸輪需用貴重的減摩材料，成本高等。）

19、蝸輪需用貴重的減摩材料，成本高等?；疽? 1、掌握蝸桿傳動的幾何參數(shù)的計算及選擇方法，、掌握蝸桿傳動的幾何參數(shù)的計算及選擇方法，著重了解桿徑系數(shù)著重了解桿徑系數(shù)q q的含義及引入此系數(shù)的重的含義及引入此系數(shù)的重要性；要性； 2 2、掌握蝸桿傳動的受力分析及強(qiáng)度計算；潤滑、掌握蝸桿傳動的受力分析及強(qiáng)度計算；潤滑方法方法3 3、了解蝸桿傳動的熱平衡原理和計算方法；、了解蝸桿傳動的熱平衡原理和計算方法； 4 4、了解蝸桿的種類、特點、變位及蝸桿軸的撓、了解蝸桿的種類、特點、變位及蝸桿軸的撓度計算；度計算； 5 5、了解蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu)、了解蝸桿、蝸輪的結(jié)構(gòu). .返回返回重點：重點：蝸桿傳動的失效

20、形式和計算準(zhǔn)則；蝸桿傳動的失效形式和計算準(zhǔn)則；蝸桿傳動的受力分析；設(shè)計參數(shù)；蝸桿傳動的受力分析；設(shè)計參數(shù)；蝸桿傳動的強(qiáng)度計算；蝸桿傳動的強(qiáng)度計算；蝸桿傳動的效率和熱平衡計算蝸桿傳動的效率和熱平衡計算. . 蝸輪轉(zhuǎn)向的確定和蝸桿傳動的設(shè)計蝸輪轉(zhuǎn)向的確定和蝸桿傳動的設(shè)計難點：難點：13.1 13.1 概述概述13.2 13.2 蝸桿傳動的失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu)蝸桿傳動的失效形式、材料選擇和結(jié)構(gòu)13.3 13.3 圓柱蝸傳動的基本參數(shù)圓柱蝸傳動的基本參數(shù)13.6 圓柱蝸桿傳動的強(qiáng)度計算13.7 蝸桿軸撓度計算13.8 溫度計算13.9 蝸桿傳動的潤滑13.5 13.5 蝸桿傳動受力分析和效率計算蝸

21、桿傳動受力分析和效率計算返回13.4 13.4 圓柱蝸桿傳動的幾何計算圓柱蝸桿傳動的幾何計算 變位以后，只是蝸桿節(jié)圓有所改變，而變位以后，只是蝸桿節(jié)圓有所改變，而蝸輪節(jié)圓永遠(yuǎn)與分度圓重合蝸輪節(jié)圓永遠(yuǎn)與分度圓重合。 在蝸桿傳動中，蝸桿相當(dāng)于齒條，蝸輪在蝸桿傳動中，蝸桿相當(dāng)于齒條，蝸輪相當(dāng)于齒輪，所以相當(dāng)于齒輪，所以被變動的只是蝸輪尺寸，被變動的只是蝸輪尺寸，而蝸桿尺寸保持不變。而蝸桿尺寸保持不變。變位目的：變位目的： 一般為湊傳動比或中心距，使之符合推一般為湊傳動比或中心距，使之符合推薦值薦值，強(qiáng)度方面是次要的。與齒輪傳動相同，也是在切削時把刀具移位。13.3.9 13.3.9 變位系數(shù)變位系數(shù)

22、 圖13.6 未變位和變位的蝸桿傳動c) 變位湊傳動比例，X0未變位，x=01aa未變位蝸桿傳動的中心距未變位蝸桿傳動的中心距)(2121dda1）湊中心距：）湊中心距：)2(2121dxmdamaax變位系數(shù)變位系數(shù)5 . 05 . 0 x 當(dāng)當(dāng)中心距不變中心距不變，傳動比需略作調(diào)整時，可，傳動比需略作調(diào)整時，可將蝸輪齒數(shù)增加或減少一二齒，這時變更了將蝸輪齒數(shù)增加或減少一二齒，這時變更了傳動的嚙合節(jié)點，其中心距公式傳動的嚙合節(jié)點，其中心距公式amzxmddda)2(21)(2121212 2）湊傳動比：）湊傳動比：)(2122zzxa1未變位，x=0變位湊中心距例，X0ac) 變位湊傳動比例，X3時時)車削加工。安車削加工。安裝刀具時，裝刀具時，切削刃的頂面必須通過蝸桿的軸線切削刃的頂面必須通過蝸桿的軸線。這種。這種蝸桿磨削困難，當(dāng)導(dǎo)程角較大時加工不便