机械设计基础 课件 07蜗杆传动.pptx

;课程内容;第七章蜗杆传动;蜗杆传动是一种结合实际工作需求设计的一种轮和轴之间动力的传递方式，两者的传动轴的轴线不平行，不同于齿轮之间的传动。蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般两轴交角为90°。蜗杆传动广泛应用于机床、汽车、冶金机械、仪器和起重设备之中，最大传动功率可达750kW，通常在50kW以下使用，如图7-1所示。;【机器人的核心零部件——减速器】——随着工业技术的发展，在航空航天、新能源、机器人和医疗器械等领域，对减速器提出了新的要求，蜗轮减速器因其结构简单紧凑、传动链短、传递功率大、噪声低、传动平稳，并具有较高运行精度而被广泛使用。当前的机器设备也日益完善，尤其是工业机器人的广泛应用，大大增加了对减速器的需求量，这也给减速器提供了更广阔的应用舞台。因此，我们需要深刻理解相应的理论知识，熟练掌握机构的设计与校核，可以在今后的设计与检修等工作打下坚实的基础，增强未来的职业竞争力。;一、蜗杆传动的特点

1.传动比大，结构紧凑。蜗杆传动的单级传动比在传递动力时，i=5~80，常用的为i=15~50。分度传动时i可达1000。

2.传动平稳、噪声低。由于蜗杆的齿是连续不断的螺旋齿，蜗轮轮齿和蜗杆是逐渐进入啮合并逐渐退出啮合的，同时啮合的齿数较多。

3.具有自锁性。蜗杆传动可设计成具有自锁性能的传动，当蜗杆的导程角小于当量摩擦角γ＜ρv时，具有自锁性能，如：起重机运输机械、铸造浇注机械等。

4.传动效率较低。蜗杆传动的传动效率一般为70～80%，当具有自锁性的蜗杆传动，其效率小于50%。

5.制造成本较高。为了减磨和耐磨，提高齿面抗胶合能力，蜗轮常采用贵重的铜合金制造，因此成本较高。;二、蜗杆传动的类型

蜗杆传动按照蜗杆的形状不同分可为圆柱涡杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动三种类型。

;二、蜗杆传动的类型

蜗杆传动按照蜗杆的形状不同分可为圆柱涡杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动三种类型。

1．圆柱蜗杆传动

圆柱蜗杆制造简单，应用广泛。蜗杆有左、右旋之分，常用的齿数（头数）z1=1～4。按蜗杆的齿廓形状不同分为：

1）阿基米德蜗???：该蜗杆的端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向齿廓为直线，其加工方法与普通梯形螺纹相似。阿基米德蜗杆加工容易，但难以磨削，所以齿的精度和表面质量不高，多用于载荷较小、低速或不重要的场合。

2）法向直廓蜗杆：该蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，可进行磨削，齿的加工精度和表面质量高，常用于机床的紧密传动中。

3）渐开线蜗杆：该蜗杆的端面齿廓为渐开线。渐开线蜗杆可以用滚刀加工，并可在专用机床上磨削。制造精度较高，适用于成批生产、大功率、高速和精密传动的场合。;二、蜗杆传动的类型

2．环面蜗杆传动

环面蜗杆传动啮合润滑条件好，同时接触的齿数较多，承载能力大，但加工困难，精度要求较高，齿轮间具有较好的油膜形成条件，因而抗胶合的承载能力和效率都较高。

;二、蜗杆传动的类型

3．锥面蜗杆传动

锥面蜗杆传动如图所示，其啮合齿数多，重合度大，传动平稳，承载能力高。蜗轮能用淬火钢制造，可以节约有色金属。;对于普通蜗杆，通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面（主平面），如图7-3所示。

根据啮合原理，蜗轮与蜗杆在中间平面上的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。因此，蜗杆传动尺寸计算以中间平面内的参数和几何关系为基准，引用渐开线圆柱齿轮传动的计算关系。

;一、主要参数

1．模数m和压力角α

根据GB/T10088-2018规定，将中间平面的蜗杆轴向模数mx1和轴向压力角αx1规定为标准值，模数标准值见表7-1，压力角αx1=20°。在中间平面内，蜗轮与蜗杆的啮合相当于齿轮与齿条的啮合，蜗轮与蜗杆的正确啮合条件为：

其中：mt2、αt2、β分别为蜗轮的模数、压力角和螺旋角；γ为蜗杆的导程角，其推荐值见表7-2。;表7-1圆柱蜗杆的模数m和分度圆直径d1的匹配值

注：括号内的数字尽可能不采用;表7-2蜗杆导程角γ的推荐范围

注：括号内的数字尽可能不采用

2．蜗杆导程角γ

蜗杆螺旋面与分度圆柱面的交线为螺旋线，将分度圆柱面展成平面后，蜗杆分度圆柱上的导程角为γ。如图7-4所示。

设蜗杆头数为z1，分度圆直径d1，轴向齿距px1=πm，则

（7-2）

蜗杆导程角γ的大小与传动效率η和加工工艺有关，γ越大，η越高，加工越困难，一般γ=3.5°～33°。

若要求效率η较高的传动时：常取γ=15°～30°，采用多头蜗杆；若要求蜗杆反向传动自锁时，常取γ≤3°40′的单头蜗杆。