第6章 蜗杆传动设计

机械设计 高等教育出版社

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蜗杆传动组成——由蜗轮和蜗杆组成蜗轮

蜗杆

a) 蜗杆下置

b) 蜗杆上置

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蜗杆传动的应用 蜗杆传动用于传递空间两交错轴之间的运动和转矩，两轴 线之间交错的夹角可以是任意的，但最常用的是两轴在空

间相互垂直，轴交角∑为90°。蜗杆 类型、特点，几何尺寸计算 传动 主要参数及其选择，轮齿受力分析—重点

本章

主要内容 蜗杆传动承载能力计算— 蜗轮轮齿强度、蜗杆刚

度计算蜗杆传动热平衡计算——控制温升，防止胶合破坏

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§6-1

蜗杆传动的类型及特点1.结构紧凑，传动比大(动力传动中， 一般单级传动比 i =8~80,在分度传 动中，可达1000) 2. 传动平稳，振动、冲击和噪声均很 小，在一定的条件下具有自锁性等

蜗杆传 动优点 一.蜗杆 传动的特 点

传动缺点——在制造精度和传动比相同的情况下， 蜗杆传动的摩擦发热大，效率比齿轮传动低，只 宜用于中、小功率的场合

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普通圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 二、蜗杆传 动的分类 环面蜗杆传动 锥面蜗杆传动 n1 环面蜗杆传动 n2 圆弧圆柱蜗杆传动 n2

n1 圆柱蜗杆传动

n2

n1

锥蜗杆传动

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一)普通圆柱蜗杆传动普通圆柱蜗杆的齿面一 般是在车床上用直线刀刃的 车刀车制的(ZK型蜗杆除外)。 车刀安装位置的不同，所加 工出的蜗杆齿面在不同截面 按蜗杆旋向分类 中的齿廓曲线也不同。 按蜗杆头数分类

左旋 右旋 单头 多头

按齿廓曲 线分类

1. 阿基米德圆柱蜗杆(ZA蜗杆) 2. 渐开线圆柱蜗杆(ZI蜗杆)--国标推荐采用 3. 法向直廓圆柱蜗杆(ZN蜗杆) 4. 锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)--国标推荐采用

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1. 阿基米德圆柱蜗杆(ZA蜗杆)蜗杆齿廓特点：N-N 凸廓 I-I 直廓 阿基米德螺旋线

通过蜗杆轴线的剖 面上为直线齿廓；I

2 0

N N I

垂直于轴线的剖面 上齿廓为阿基米德 螺旋线；

2 0

不便加工，且难于磨削，不易保证精度，用于低速、轻 载或不太重要的传动。

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蜗轮齿廓及蜗杆蜗轮传动特点：中间平面A

A阿基米德圆柱蜗杆传动

蜗轮齿廓——在中间平面上(通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线 的平面)蜗轮齿廓为渐开线 蜗杆蜗轮传动特点——在中间平面上蜗杆蜗轮的啮合如齿轮、齿 条的啮合关系

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2. 渐开线圆柱蜗杆(ZI蜗杆) --国标推荐采用 渐开线

上车制。加工时，两 把车刀的刀刃平面一 上一下与基圆相切， 被切出的蜗杆齿面是 渐开线螺旋面，端面 的齿廓为渐开线。

I-I凸廓 直廓

0

0

凸廓

蜗杆齿廓特点：蜗杆齿面为渐开螺旋面，端面齿廓为渐开线 蜗杆可以磨削，易保证加工精度，用于头数较多、转速较高和 较精密的传动。

db

蜗杆可用两把直 线刀刃的车

刀在车床

I

I

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3. 法向直廓圆柱蜗杆(ZN蜗杆) 车制时刀刃顶面置于螺旋线的法面上，蜗杆在法向剖面上 具有直线齿廓，在端面上为延伸渐开线齿廓。

IN

I

2 0N-N 直廓

I-I 延伸渐开线凸廓

蜗杆齿廓特点：蜗杆法面齿廓为直线齿廓，端面齿廓为延伸渐开 线齿廓 蜗杆加工简单，可以磨削，用于多头精密蜗杆传动。

d0

N

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4. 锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)--国标推荐采用锥面包络圆柱蜗杆是一种 非线性螺旋齿面蜗杆，采 用盘状锥面铣刀或盘状锥 面砂轮加工而成，刀具绕 自身轴线做回转运动，刀 具的轴线相对蜗杆的轴线 倾斜一个蜗杆的导程角， 刀具回转曲面的包络面即 为蜗杆的螺旋齿面，它在 任意截面上的齿廓均为曲 线齿形。

蜗杆齿廓特点：蜗杆齿面为圆锥面族的包络曲线，在各个剖面上均为曲线。蜗杆切削和磨削容易，易于获得高精度，应用广泛。

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二) 圆弧圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱 蜗杆的齿 形分为 蜗杆轴向剖面为圆弧形齿廓，用圆弧形车刀车削。 用轴向剖面为圆弧的环面砂轮，装在蜗杆螺旋线的 法面上，由砂轮面包络而成。 . N-N . . .. . . . .. ... . ... . .... ... . .. .. .... .... .. .... ... ... .

I

I N I-I

N

阿基米德螺旋线

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圆弧圆柱蜗杆传动的特点： 1)在主剖面上蜗杆齿廓为凹弧形，与之配合的蜗轮齿廓 为凸弧形；

vs t v

接触线

2)凹凸弧齿廓啮合传动，也是线接触的啮合传动，接触 处的综合曲率半径大，承载能力高，比普通圆柱蜗杆 高50%~150%; 3)瞬时接触线与滑动速度交角大，有利于啮合面间油膜 形成，摩擦小，效率高，蜗杆可磨削，精度高，用于 冶金、矿山、化工、起重运输机械。

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§6-2

普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何关系b1 2 pz df1 d1 da1

一.蜗杆传动的主要参数及其选择 R1 R2

d2 d

f2