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蜗杆传动—1 蜗杆传动的特点、应用和类型 一、蜗杆传动的特点和应用 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。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。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。发热量大，齿面容易磨损，成本高。—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°。一、主要参数 1.模数m和压力角α 显然，蜗杆轴向齿距（相当于螺纹螺距）应等于蜗轮端面齿距，因而蜗杆轴向模数必等于蜗轮端面模数；蜗杆轴向压力角必等于蜗轮端面压力角，即= mt2=m，=αt2=α。标准规定压力角α=20°，标准模数见表。 2. 传动比I 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=1。常用蜗杆头数=1、2、4，过多，制造高精度蜗杆和蜗轮滚刀有困难。蜗轮齿数=i Z1。和推荐值见表。为了避免根切，不应少于26，但也不宜大于60-80。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。蜗杆螺旋升角γ 将蜗杆分度圆上的螺旋线展开，如图所示，则蜗杆的导程角为： 蜗杆直径越小，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，即蜗杆分度圆直径与模数m有一定的搭配关系，见表，由表可见，同一模数只有有限几种蜗杆直径。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π其螺旋升角为γ，则沿轴线移动距离为。蜗杆直径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，蜗轮齿数较多时可取较大q值。5. 中心距a 标准蜗杆传动的中心距为：—3 蜗杆传动的失效形式、材料和精度 一、齿面间滑动速度V 如图所示，蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度Vs方向沿轮齿齿向。 其大小为： 较大的VS引起： 1、易发生齿面磨损和胶合 2、如润滑条件良好（形成油膜条件）则较大的VS则有助于形成润滑油膜，减少摩擦、磨损，提高传动效率。 二、轮齿传动的失效形式和设计准则在蜗杆传动中，由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高干蜗轮轮齿强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。由于蜗杆传动中的相对速度较大，效率低，发热量大，所以蜗杆传动的主要失效形式是蜗轮齿面胶合、点蚀及磨损。由于对胶合和摩损的计算目前还缺乏成熟的方法。因而通常是仿照设计圆柱齿轮的方法进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的计算，但在选取许用应力时，应适当考虑胶合和磨损等因素的影响。 对闭式蜗杆传动，通常是先按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲强度进行校核。对于开式蜗杆传动，则通常只需按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算。此外，闭式蜗杆传动。由于散热困难，还应进行热平衡计算。蜗杆、蜗轮常用材料—4 蜗杆传动的强度计算 一、蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析与斜齿轮传动相似。通常不考虑摩擦力的影响。蜗杆传动时，齿面间相互作用的法向力可分解为三个相互垂直的分力：切向力，径向力和轴向力，如图所示。蜗杆，蜗轮所受各分力大小和相互关系如下： 式中：、、分别为蜗杆所受的切向力，轴