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机械设计基础课件第六章蜗杆传动

目录蜗杆传动概述蜗杆传动的工作原理蜗杆传动的参数与性能蜗杆传动的设计与计算蜗杆传动的制造与装配蜗杆传动的应用实例与维护保养

01蜗杆传动概述

蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的交错轴间的一种传动，通常两轴交错角为90°。定义传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小，但效率低、易磨损。特点定义与特点

分普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动承载能力和传动效率较高，多用于动力传动；圆弧圆柱蜗杆传动啮合性能好、效率高，多用于高速重载传动。圆柱蜗杆传动由环面蜗杆和与之相配的蜗轮组成。按形成原理不同，环面蜗杆可分为直廓环面蜗杆、平面包络环面蜗杆和锥面包络环面蜗杆。环面蜗杆传动蜗杆传动的类型

利用蜗杆传动比较大的传动比实现减速，如机床、汽车、仪器等中的减速装置。用于减速装置通过蜗杆传动将原动机的扭矩增大，以满足工作机的需求，如起重机、卷扬机等。用于增大扭矩利用蜗杆传动的自锁性，可将蜗轮固定于某一位置以实现调整或定位，如机床分度头、汽车转向器等。用于调整位置蜗杆传动的应用

02蜗杆传动的工作原理

蜗杆与蜗轮的啮合类似于螺旋齿轮的啮合，蜗杆的螺旋面与蜗轮的齿面形成点接触。蜗杆的螺旋角通常小于蜗轮的齿形角，这使得蜗杆传动具有自锁性，即只能由蜗杆带动蜗轮转动，而不能由蜗轮带动蜗杆转动。蜗杆传动的中心距可调，因此可以通过调整中心距来消除啮合间隙，提高传动的精度和稳定性。蜗杆与蜗轮的啮合原理

蜗杆传动的传动效率相对较低，一般在0.7～0.9之间，主要是由于啮合摩擦和轴承摩擦引起的功率损失。为了提高传动效率，可以采用硬齿面蜗杆和蜗轮、减小轴承摩擦等措施。蜗杆传动的速度比等于蜗杆头数与蜗轮齿数的比值，因此可以通过改变蜗杆头数或蜗轮齿数来调整速度比。蜗杆传动的速度比与传动效率

在蜗杆传动中，蜗杆主要承受轴向力和径向力，而蜗轮主要承受圆周力和径向力。由于蜗杆传动的啮合点不断变化，因此受力情况比较复杂，需要采用动态分析方法进行精确计算。在设计蜗杆传动时，需要考虑受力情况对轴承寿命、轴刚度等因素的影响，以确保传动的可靠性和稳定性。蜗杆传动的受力分析

03蜗杆传动的参数与性能

蜗杆传动的参数模数m和压力角α蜗杆传动的主要参数，模数m通常取标准值，压力角α一般为20°。蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2蜗杆头数z1通常为1~4，蜗轮齿数z2则根据传动比和中心距确定。蜗杆分度圆直径d1和蜗轮分度圆直径d2d1=mz1，d2=mz2。中心距a中心距a=(d1+d2)/2，对于标准中心距，有标准值可供选用。

蜗杆传动的性能特点传动比大通常为i=5~80，甚至更大，适用于降速传动。传动平稳、噪声小蜗杆传动为滑动摩擦传动，传动平稳，噪声小。结构紧凑蜗杆传动结构紧凑，占用空间小，适用于空间受限的场合。具有自锁性当蜗杆导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。

优点结构紧凑、重量轻、体积小、传动比大。运转平稳、噪音小、振动小。蜗杆传动的优缺点

具有自锁性，可实现反向自锁。传动效率高，一般可达0.95以上。蜗杆传动的优缺点

缺点蜗杆需用贵重的减摩有色金属（如青铜）制造，成本较高。啮合传动时存在着相对滑动，摩擦损失大、效率低。发热量大且散热困难，容易胶合杆传动的优缺点

04蜗杆传动的设计与计算

蜗杆传动的主要失效形式包括胶合、磨损和轮齿弯曲疲劳折断。在闭式传动中，如果润滑不良或散热条件差，容易发生胶合；开式传动中，由于多尘和润滑条件差，常导致磨损加剧；当蜗杆或蜗轮的齿根弯曲应力过大时，会发生轮齿弯曲疲劳折断。失效形式为了防止上述失效形式的发生，蜗杆传动的设计应满足以下准则：对于闭式传动，应以保证散热良好及抗胶合能力为主，同时考虑提高抗磨损能力；对于开式传动，应以保证足够的抗磨损能力为主，同时考虑提高抗胶合能力。设计准则蜗杆传动的失效形式及设计准则

材料选择蜗杆材料应具有较高的强度和良好的耐磨性，常用碳钢或合金钢制造。蜗轮材料应具有足够的强度和耐磨性，同时要求与蜗杆材料有良好的配对性能，常用青铜、铸铁或铝合金制造。热处理为了提高蜗杆传动的承载能力和使用寿命，需要对蜗杆和蜗轮进行热处理。对于碳钢或合金钢制造的蜗杆，通常采用淬火和回火处理；对于青铜制造的蜗轮，可采用时效处理或固溶处理。蜗杆传动的材料选择及热处理

润滑良好的润滑是保证蜗杆传动正常工作的重要条件。根据传动形式和工作环境的不同，可选用不同的润滑剂。对于闭式传动，一般采用油池润滑或喷油润滑；对于开式传动，可采用定期加油或浸油润滑。密封为了防止润滑剂泄漏和灰尘等杂质进入传动装置内部，需要对蜗杆传动进行密封。常用的密封方式有接触式密封和非接触式密封两种。接触式密封包括毡圈密封、油封密封等；非接触式密封包括迷宫密封、间隙