第六章蜗杆传动

cngear · 发表于 2007-4-3 19:06

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蜗杆传动 worm gearing
蜗杆 worm
蜗轮 wormwheel

6-1 蜗杆传动的特点和类型一、特点
①传递相错轴间的运动和动力，常用

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②传动比大、准确恒定，

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③传动平稳、噪声小（蜗杆的齿连续啮合）
④可以实现自锁
⑤效率低，

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=1，η=（0.7~0.75）；

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=2，η=(0.75~0.82)；

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=3~4，η=(0.82~0.92)
⑥齿面间滑动速度大,发热量大（热平衡计算）
⑦技术数据：

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=4000 r/min,

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=69 m/s,

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=1000 kW,

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=700 kNm

二、类型
按蜗杆的形状分

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（一）、圆柱蜗杆

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1、阿基米德蜗杆（ZA）
①加工方法：梯形直刃车刀加工，刀刃在轴截面内（与加工普通梯形螺纹时相同）
②齿形：蜗杆：轴垂面内—齿廓曲线为阿基米德螺线
轴剖面内—齿廓为直线，轴面齿形角

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（直齿条齿廓）

蜗轮：中间平面内—齿廓为渐开线
③特点：加工简便，应用最广；不便磨削，精度较低

2、渐开线蜗杆（ZI）
①加工方法：两把梯形直刃刀加工，刀具切削刃面与蜗杆基圆柱相切
②齿形：蜗杆：轴垂面内—齿廓为渐开线
轴剖面内—齿廓为凸齿廓；法面齿形角

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基圆柱切面内—齿廓为直线
③特点：可滚切、可磨削，制造精度较高

3、延伸渐开线蜗杆（ZN）
①加工方法：直刃车刀切削刃在蜗杆螺旋线的法面内
②齿形：蜗杆：轴垂面内—齿廓曲线为延伸渐开线
轴剖面内—齿廓为凸齿廓

蜗杆齿法面—齿廓直线，法面齿形角

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③特点：可车、用指状铣刀或盘铣刀加工；磨削困难

4、锥面包络圆柱蜗杆
①加工方法：直刃铣刀或砂轮在蜗杆螺旋线齿间法面内
②齿形：蜗杆：轴垂面内—齿廓曲线为近似阿基米德螺线
轴剖面内—齿廓为凸齿廓

蜗杆齿法面—齿廓凸齿廓
③特点：不能车、可磨获得高精度，应用日趋广泛

5、圆弧圆柱蜗杆
①加工方法：凸圆弧形切削刃车刀加工
②齿形：蜗杆：轴剖面内—凹弧形
蜗轮：端面齿廓—凸圆弧（范成法加工）
③特点：效率90%以上，承载能力比普通蜗杆高50~150%，广泛应用于各类减速机中。

（二）、环面蜗杆
①加工方法：平面二次保络
②齿形：蜗杆轴面和蜗轮端面—均为直线齿廓

蜗轮节圆在蜗杆节弧面上
② 特点：润滑角近似90o,利于润滑油模形成

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对制造和安装精度要求高

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（三）、锥蜗杆
①蜗杆—节锥面上分布等导程螺旋线齿
蜗轮—类似螺旋锥齿轮（用与锥蜗杆一致的锥滚刀在滚齿机上加工）
②特点：同时接触点数多、重合度大、承载大
传动比达10~360；

三、圆柱蜗杆精度
精度等级：GB10089-88规定，圆柱蜗杆分精度分12级，1~12精度降低
精度选择：传动功率、使用条件、蜗轮圆周速度（P141表6-1）

cngear · 发表于 2007-4-3 19:07

6-2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸一、主要参数与选择
1、模数m与齿形角α
（1）中间平面：过蜗杆轴线、垂直蜗轮轴线的平面
（2）模
数：中间平面内，蜗轮与蜗杆的啮合相当于齿轮和齿条啮合

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（3）基准蜗杆齿形角：阿基米德蜗杆（ZA）:

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延伸渐开线蜗杆（ZN）:

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渐开线蜗杆（ZI）:

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法面齿形角与轴面齿形角间关系：

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2、蜗杆分圆直径

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：

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（直径系数：

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）

分析：蜗轮滚刀的形状、尺寸和与之啮合的蜗杆相同（相差仅径向间隙）。因此，对应同一模数, 由于齿数或导程角不同, 刀具直径不同, 即理论上同一模数对应无数把刀。

**为限制滚刀数目, 国家标准规定每一个模数

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对应有限个

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值。（P143表62-2）

3、齿数

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（P143表6-3）—按传动比与效率要求选定

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机构紧凑，加工方便，i大,效率低

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：效率高、蜗杆加工困难

原则：①要求传动比

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大时，取小的z1（避免z2大，蜗轮太大）；

②要求传递功率大，效率高时，取大的z1（避免功率损失大，发热量大）
③

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=1，2，4，6（易于分度）
④

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=27~81
z1=2时，

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>27 啮合区减小；

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<80 d2不变时，z2
↑,m↓,齿根弯曲强度低
m不变时，z2
↑，d2↑，蜗杆支撑跨距大，刚度低）
⑤设计时参考表6-3选取

4、主要尺寸

蜗杆蜗轮

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（

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，

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）

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（取标准值）

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二、蜗杆传动变位
1、变位目的：(1)凑中距
(2)提高承载能力和传动效率
2、变位特点：刀具相对蜗轮轮坯径向移动，刀具参数不变；

3、变位传动：蜗轮变位、蜗杆不变
蜗轮尺寸改变，分圆节圆重合

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蜗杆尺寸不变，节圆与分度圆不重合

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4、变位系数：
中心距

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变位系数

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蜗杆传动变位图

cngear · 发表于 2007-4-3 19:07

6-3蜗杆传动的失效形式、设计准则、常用材料

一、失效形式和设计准则

1、蜗杆：齿的强度较高，仅计算蜗杆轴的强度和刚度计算

2、蜗轮：

闭式传动：齿面胶合、磨损、点蚀（断齿很少）

按齿面接触强度设计（抗点蚀为主，降低许用应力考虑磨损、胶合影响）；

校核齿根弯曲强度

开式传动：按齿根弯曲强度设计

3、热平衡计算：闭式蜗杆传动校核热平衡

二、蜗杆的常用材料

要求：强度足够，良好的减摩性、耐磨性、抗胶合能力

蜗杆：高速重载—合金钢渗碳淬火(15Cr，20Cr，20CrMnTi)、硬度58~62HRC

表面淬火(45，40Cr，40CrNi) 、硬度45~50HRC

一般低速重载—碳钢(40，45)调质，硬度200~300HBS

蜗轮：锡青铜(ZCuSn10Pb1 、ZcuSn5Pb5Zn5)，耐磨好，价格高，用于

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3 m/s的传动

铝青铜(ZCuAl19Mn2、ZCuAl10Fe3)，耐磨差，强度高，价格低，用于

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4 m/s的传动

铸铁，耐磨差，强度低，价格最低，用于

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2 m/s的传动，有自锁要求时

cngear · 发表于 2007-4-3 19:08

6-4蜗杆传动的受力分析、转向判定及滑动速度一、受力分析

数值：

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蜗轮扭矩：

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方向：

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：指向各自的轮心

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主动轮左旋（右旋）用左手（右手），

四指握指蜗杆回转方向，

拇指指向为蜗杆轴向力方向

关系：

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，

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，

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，

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二、转向判定

1、圆周力

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2、主动轮左右手定则

三、滑动速度

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m/s（vs大，发热量大，易磨损、胶合）

cngear · 发表于 2007-4-3 19:08

6-4 蜗杆传动承载能力计算

一、计算载荷

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二、蜗轮齿面接触强度计算（按齿轮的计算方法推导整理）

（中间平面上，蜗杆蜗轮相当于齿轮齿条啮合，按齿条与蜗轮的当量斜齿轮啮合计算）

1、
接触应力计算式

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（1）

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（2）接触线长

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（3）

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（4）

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（钢蜗杆铜蜗轮或铸铁蜗轮）

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（5）接触应力

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2、接触强度条件式

校核式：

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设计式：

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式中：

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三、蜗轮齿根弯曲强度计算（视蜗轮为斜齿轮，按斜齿轮的计算方法近似计算）

验算式：

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设计式：

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mm3

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四、蜗杆轴的刚度计算

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Ft1——蜗杆的圆周力

Fr1——蜗杆的径向力

L’ ——蜗杆轴支撑跨距，初步计算可取L’=0.9d2

[y] ——许用挠度，[y]=d1/1000,mm

五、蜗杆传动的效率与热平衡计算

1、闭式蜗杆传动效率

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总效率：

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2、热平衡计算（连续工作的闭式蜗杆传动）

发热功率：

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散热功率：

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热平衡条件：

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式中:

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— 油温

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— 环境温度

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— 输入功率

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— 散热系数

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— 散热面积，内表面浸油或被溅油，外表面与流通空气接触的箱体外表面积

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— 油的允许温度 (75~85℃)

3、若

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应采取的措施

①加散热片

②蜗杆轴加风扇（这时加散热片，注意方向）

③箱体油池中加冷却水管，用循环水冷却油

④压力喷油润滑，油外部循环冷却

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cngear · 发表于 2007-4-3 19:09

6-5 蜗杆和蜗轮的结构

1、蜗杆常与轴制成一体，称为蜗杆轴——铣制蜗杆

车制蜗杆

2、蜗轮
——组装式：齿圈用青铜，轮芯用铸铁（为节省青铜）

整体式：铸铁蜗轮，尺寸很小的青铜蜗轮

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yylan520 · 发表于 2008-5-1 11:34

怎么看不到图呀,能否修改下呢

15096398837 · 发表于 2009-11-15 11:05

用附件传啊啊

zcjpg497 · 发表于 2009-12-4 10:20

还能传图纸呢，我的兄弟。

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