第5章 蜗杆传动

第5章 蜗杆传动本章主要内容： 蜗杆传动的类型，基本参数和几何尺寸，失效形 式，受力分析，强度计算。 本章重点：

蜗杆传动的基本参数、受力分析和强度计算。

学习方法: 与齿轮传动比较，抓住不同点 。 ⑴ 传动的特点； ⑵ 参数尺寸特点； ⑶ 材料和结构特点； ⑷ 受力特点； ⑸ 强度计算特点；

5.1

概

述

一、蜗杆传动的特点及应用蜗杆传动是一种在空间交错轴间传递运动的机构。两 轴线交错的夹角可为任意值，常用的为90 。 组成： 蜗杆：螺旋角很大的斜齿轮， 形如螺杆。 蜗轮：特殊的斜齿轮，螺母的 一部分 。

从整体看，蜗杆蜗轮齿面间的相对运动类似于螺 旋传动。传动连续平稳、无噪音。

因而可直接应用螺旋传动的某些结论(例如传动效 率、自锁条件等等)。

蜗杆传动的主要特点：1.传动比大，一般为i=10 80,大的可达1000以上； 2.重合度大，传动平稳，噪声低； 3.可以实现自锁；

4.摩擦磨损问题突出，磨损是主要的失效形式；5.传动效率低，具有自锁性时，效率低于40%。 由于上述特点，蜗杆传动主要用于运动传递，而 在动力传输中的应用受到限制。

二、蜗杆传动的类型阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 其齿面一般是在车床上用直线刀刃的 普通圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆 传动 圆弧圆柱蜗杆传动车刀切制而成，车刀安装位置不同， 加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。

法向直廓蜗杆

锥面包络圆柱蜗杆

环面蜗杆传动

平面二次包络环面蜗杆

锥蜗杆传动

平面包络蜗杆副的形成原理： 平面二次包络环面蜗杆副的形成过程主要包括两 次包络运动 1. 第一次包络运动是以一个平面齿蜗轮的齿面为 母面与蜗杆以一定的相对运动，包络出蜗杆的螺旋齿 面； 2. 第二次包络运动是以第一次包络运动形成螺旋 曲面为母面与蜗轮通过共轭运动包络出蜗轮齿面。

平面包络蜗杆副啮合过程有以下特点： 1. 蜗杆轴向齿廓呈弧分布，同时接触齿数： 3—7个齿。 2. 蜗杆齿面经硬化处理后精确磨削而成，齿 面硬度：HRC 50,粗糙度Ra 0.8 3. 加工工艺过程和成形过程完全一致，能够 可靠的保证制造精度和啮合的理论状态。 4. 齿面接处面积大于：70%

5. 蜗轮齿面上每时每刻都有两条同时出现的沿齿宽方向不断从两端向中间推进的接触线，而且接触线与相 对速度方向的夹角接近90度。 6. 齿面润滑角度大、动压油膜的形成及保持性好。 因以上特点，所以它在当今世界上应用最普遍的五

种蜗杆运动中，以承载能力最大、传动效率最高、使用寿命最长而越来越受到广大用户的欢迎。 缺点：蜗杆轴面或法面齿形均为曲线，制造与之

相同齿 形的滚刀时无法精确刃磨和高效铲磨出切削后角的切削

刃来，这就限制了这种传动的大批量生产。

三、 蜗杆传动的精度 GB/T 10089-1988对普通圆柱蜗杆传动规定了12个精度 等级，1级最高，12级最低，其中6~9级应用最广。表5-1 蜗杆传动常用精度等级 精度等级 蜗轮圆周速度 /(m/s) 使用条件 3~6 >10 7 ≤10 8 ≤5 9 ≤1.5

机床的分度机构及 发动机的调节系统 等

中等精度 的减速机

不重要 的传动 装置

不重要的低速、 手 动或开式传动中

5.2 普通圆柱蜗杆传动的 主要参数和几何尺寸计算一、主要参数 中间平面：过蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线。 在此平面内，蜗轮蜗杆啮合相当于齿轮齿条啮合。 2α0中间平面

设计：潘存云

1.模数m和压力角 (1)模数m 蜗杆：轴向模数mx1 蜗轮：端面模数mt2

相等且为标准模数(表5-2)。

(2)压力角 ZA型蜗杆的轴向压力角为标准压力角，即 x=20°; 2.蜗杆导程角g tgg1 = z1 px1/π d1 = mz1/d1 1

px1g1g1 π d1

d1

z1px1

3.蜗杆分度圆直径d1和直径系数q

d1 = z1 m/ tgg1为了限制滚刀的数目，国家标准对每一标准模数 m规定了一定数目的标准蜗杆分度圆直径d1。 定义： 直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。

d1 q m

d1 mq

蜗杆的分度圆直径d1及直径系数q值见表5-2。

4.传动比i 、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2(1)传动比 i

(2)蜗杆头数z1 较少的蜗杆头数(如：单头蜗杆)可以实现较大 的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效

n1 z2 d 2 i n2 z1 d 1

率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。通常蜗杆头数取为1、2、4、6。 (3)蜗轮齿数z2 蜗轮齿数主要取决于传动比，即z2= iz1 。

(Z1与Z2的荐用值表)

二、蜗杆蜗轮的正确啮合条件

g1 1

m x 1 mt 2 m

x1 t 2 g 1 2

2

蜗杆导程角与蜗轮螺旋角旋向相同。

g1 2

三、蜗杆传动的变位 变位的目的 ： 除能适当提高承载能力、传动效率以及避免根切 外，通常用于凑配中心距和在中心距a不变时增减蜗 轮齿数来改变传动比，使之符合标准值或推荐值。

1)中心距改变，则a≠a ,Z2不变传动比i12不变 。

m a a xm (q z 2 2 x ) 2 2)中心距a不变，Z2改变 ,传动比i12改变 。 m 变位前： a (q z 2 ) 2 z2=z2 -2x m 变位后： a a xm (q z 2 2 x ) 2

四、蜗杆传动的几何尺寸计算

1.分度圆直径 蜗杆： d1 mq z1m / tgg 蜗轮：d2=mz2

d1 只能取标准值。

2.中心距

a = r1+r2 = m(q +z2)/23.其它几何尺寸

2

a

r2

r1

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