重点与难点

1. 重点与难点 1、重点：蜗杆传动的失效形式和计算准则；蜗杆传动的受力分析；蜗杆传动的强度计算；蜗杆传动的效率和热平衡计算. 2、难点：蜗轮转向的确定和蜗杆传动的设计

2. 13.1 概述 13.1.1 特点和应用 蜗杆传动的特点 13.1.2 分类

3. 13.1.3 精度等级的选择 规定了12 个精度等级（1，，，……,12）表13.1列出了6～9级应用范围等 。

4. 13.2 蜗杆传动的失效形式、材料选择 和结构 13.2.1 失效形式 与齿轮传动相似，有点蚀、胶合、磨损、 轮齿折断等。 更易产生磨损和胶合。 一般情况下，失效总是发生在蜗轮上。 13.2.2 材料

5. 1． 蜗轮材料 要求减摩性、耐磨性好。 常据滑动速度来选（P259）：1）铸锡青铜；2）铸铝青铜；3）铸铝黄铜；4）铸铁等 2. 蜗杆分：硬面蜗杆和调质蜗杆。 优先考虑选用硬面蜗杆，一般需磨削； 缺乏磨削设备时才选用调质蜗杆。 13.2.3 蜗杆和蜗轮的结构

6. 13.3 圆柱蜗杆传动的基本参数 中间平面－过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂 直的平面。 中间平面 蜗杆传动在中间平面上相当于齿条与齿轮的 啮合传动，故设计时，均取中间平面上的参 数（如m,α等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆 等）为基准。 13.3.1 基本齿廓 在给定平面上的基本齿廓＝渐开线轮齿的基本齿廓。C=0.2m,ρf=0.3mm。

7. 正确啮合条件：

9. 导程角 变位系数

10. 作用点： 节点 13.4 圆柱蜗杆传动的几何计算 13.5 蜗杆传动的受力分析和效率计算 13.5.1 作用力 与斜齿圆柱齿轮传动受力相似 力分析图 大小：

11. 不计摩擦时： 考虑效率时：

12. ；

13. 力的方向： 圆周力Ft 蜗轮上它为驱动力，其方向与蜗轮在节点 的运动方向相同； 蜗杆上它为阻力，其方向与主动轮节点 的运动方向相反。 径向力Fr ——沿半径指向各自的轮心。 轴向力—主动轮上其方向判断同斜齿轮。

14. 2 1 图示，蜗杆1主动，其旋向、转向已知。 试确定1）蜗轮的转向、旋向； 2）在图中标出蜗杆和蜗轮上作用力的方向。

15. 13.5.2 效率 式中 主要影响因素：啮合效率 蜗杆主动

16. 蜗轮主动 啮合效率的主要影响因素： （1）当量摩擦角－与蜗杆副的材料、 润滑油、啮合角、滑动速度Vs有关。 （表13－6）

17. （2）导程角 一般,导程角 越大，啮合效率越高,见图13.10. 由 z1越大，导程角越大，效率越高。 q越小，导程角越大，效率越高。

18. 小结： 影响效率的因素： 导程角、Vs、材料、润滑油等，其中导 程角起主导因素。

19. 13.6 圆柱蜗杆传动的强度计算 闭式传动 开式传动

20. 原始数据： 传动功率、载荷性质、转速情况、蜗杆主动或 从动，蜗杆上置（或下置）、环境状况、允许 传动的最高温度等。 蜗杆传动的设计： 蜗杆副的材料，传动的基本参数、尺寸，蜗杆、蜗轮的工作图等。 13.6.1 初选[d1/a] [d1/a] 选取见图13.11

21. 13.6.2 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 1 公式 （13.14） 设计计算式： （13.15）

22. 2） 转速不变时 2.参数说明 1） T2－蜗轮转矩 载荷不变 T2－名义转矩 载荷变化

23. 3） 转速变化时

24. 4） －考虑齿面曲率、接触线长度对接触应力的影响。 见图13.12.

25. 求出导程角 设计计算时，求出a需圆整为标准值,进而 求d1、z1、m d1、 m 应取标准值，z2、z1应取整数

26. 13.6.3 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算 强度取决于m大小,轮齿齿形较复杂，进行 条件性计算。 （13.24）

27. 13.7 蜗杆轴挠度计算 必要性： 蜗杆轴啮合部位受力后→轴产生挠曲→影响啮合→局部偏载、干涉 蜗杆轴挠曲 主要由圆周力和径向力造成的，轴向力可以忽略 不计。 挠度计算：设轴为自由支承 ，

28. 式中 I－蜗杆轴中间截面的惯性矩 L—两支承间距离；

29. 温度计算的原因： 效率低→产生较多热量→寿命降低，甚至胶合 13.8 温度计算 13.8.1 润滑油工作温度 闭式传动需进行温度计算 到达热平衡时：

30. （W/m2. 0C），单位箱体面积、单位温度差时 由箱体传给大气的热量。一般工况：12～18。 13.8.2 冷却方法和计算 减少发热量－增加散热面积，增加散热能力。 图13.13 风扇冷却、外冷却压力喷油润滑、内水管冷却。

31. 13.9 蜗杆传动的润滑 13.9.1 润滑油粘度和润滑方法 表13.7 13.9.2 蜗杆布置与润滑方式 油池润滑 (V<10m/s ) ； 喷油润滑(v>10m/s)

32. 一般蜗杆布置在下方，油池润滑时，蜗杆浸油深度至少能浸入螺旋的牙高，且油面不应超过滚动轴承最低滚动体的中心。一般蜗杆布置在下方，油池润滑时，蜗杆浸油深度至少能浸入螺旋的牙高，且油面不应超过滚动轴承最低滚动体的中心。 蜗杆布置在上方时，蜗轮浸油深度允许达到蜗轮半径的1/6~1/3. 结束

33. 蜗杆传动的特点 优点： 1）结构紧凑；2）工作平稳、无噪声； 3）传动比大，动力传动：i＝8—100，常用的：15－50；机床工作台：i＝几百－1000。 缺点： 1）效率较低（与齿轮传动比）； 2）蜗轮需用贵重的减摩材料，成本高等。

34. 基本要求 1、掌握蜗杆传动的几何参数的计算及选择方法，着重了解杆径系数q的含义及引入此系数的重要性； 2、掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算；润滑方法 3、了解蜗杆传动的热平衡原理和计算方法； 4、了解蜗杆的种类、特点、变位及蜗杆轴的挠度计算； 5、了解蜗杆、蜗轮的结构.

35. 重点与难点 1、重点：蜗杆传动的失效形式和计算准则；蜗杆传动的受力分析；蜗杆传动的强度计算；蜗杆传动的效率和热平衡计算. 2、难点：蜗轮转向的确定和蜗杆传动的设计 返回

36. 13.3.9 变位系数 与齿轮传动相同，也是在切削时把刀具移位。 在蜗杆传动中，蜗杆相当于齿条，蜗轮相当于齿轮，所以被变动的只是蜗轮尺寸，而蜗杆尺寸保持不变。 变位以后，只是蜗杆节圆有所改变，而蜗轮节圆永远与分度圆重合。 变位目的： 一般为凑传动比或中心距，使之符合推 荐值，强度方面是次要的。

37. 未变位蜗杆传动的中心距 1）凑中心距： 变位系数

38. 2）凑传动比： 当中心距不变，传动比需略作调整时，可将蜗轮齿数增加或减少一二齿，这时变更了传动的啮合节点，其中心距公式

40. 蜗杆导程角 导程角与导程的关系

43. 环面蜗杆传动 蜗杆的节弧沿蜗轮的节圆包着蜗轮。在中间平面内，蜗杆和蜗轮都是直线齿廓。由于同时相啮合的齿对数多，轮齿的接触线与蜗杆齿运动的方向近似于垂直，改善了轮齿受力情况和润滑油膜形成的条件，承载能力约为阿基米德蜗杆传动的2～4倍，效率一般高达0.85～0.9；但它需要较高的制造和安装精度。　　

44. 锥蜗杆传动 一种空间交错轴之间的传动，两轴交错角通常为90°。蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋所形成的，故称为锥蜗杆。而蜗轮在外观上就象一个曲线齿锥齿轮，它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机上加工而成的，故称为锥蜗轮。锥蜗杆传动的特点是：同时接触的点数较多，重合度大；传动比范围大(一般为10～360)，承载能力和效率较高；侧隙便于控制和调整；能作离合器使用；可节约有色金属；制造安装简便，工艺性好。但由于结构上的原因传动具有不对称性，因而正、反转时受力不同，承载能力和效率也不同。

45. 阿基米德蜗杆 端面齿廓为阿基米德螺旋线, 轴向齿廓为直线，其齿形角α0=20°。它可在车床上用直线刀刃的单刀(当导程角γ≤3°时)或双刀(当γ>3°时)车削加工。安装刀具时，切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线。这种蜗杆磨削困难，当导程角较大时加工不便。

46. 渐开线蜗杆(ZI蜗杆) 蜗杆齿面为渐开螺旋面，端面齿廓为渐开线。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切。可以磨削，易保证加工精度。一般用于蜗杆头数较多，转速较高和较精密的传动。

47. 法向直廓蜗杆 法面(N-N)齿廓为直线，端面齿廓为延伸渐开线，用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工。车削时车刀刀刃平面置于螺旋线的法面上，加工简单，可用砂轮磨削，常用于多头精密蜗杆传动。

48. 圆弧圆柱蜗杆见图13.3 螺旋面是用刃边为凸圆弧形的刀具切制的，而蜗轮是用范成法制造的。在中间平面(即蜗杆轴线和蜗杆副连心线所在的平面)上，蜗杆的齿廓为凹弧，而与之相配的蜗轮的齿廓则为凸弧形。所以，圆弧圆柱蜗杆传动是一种凹凸弧齿廓相啮合的传动，也是一种线接触的啮合传动。其主要特点为:效率高，一般可达90%以上；承载能力高，一般可较普通圆柱蜗杆传动高出50%～150%；体积小；质量小；结构紧凑。这种传动已广泛应用到冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设备的减速机构中。

49. 思考题 • 1、 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ • 2、与齿轮传动相比，蜗杆传动的失效形式有 何特点？ • 3、为什么闭式蜗杆传动要进行温度计算？ • 4、影响蜗杆传动效率的主要因素和参数有哪些？为什么传动大功率时很少用蜗杆传动？ • 5、在蜗杆传动中，为什么只验算蜗轮的强度，而不验算蜗杆的强度？ • 6、蜗杆传动变位的目的是什么？ • 7、蜗杆传动的传动比是否等于蜗轮、蜗杆分度圆直径之比？为什么？ • 8、蜗杆传动的参数： 中，哪些应取标准值，哪些应取整数？

50. 2 1 图示，蜗杆1主动，其转向、蜗轮转向已知。 试确定1）蜗杆、蜗轮的旋向； 2）在图中标出蜗杆和蜗轮上作用力的方向。