第五講：蝸桿傳動教學(xué)內(nèi)容：1、蝸桿傳動概述

2、蝸桿傳動的主要參數(shù)和嚙合條件

3、蝸桿傳動的應(yīng)用特點教學(xué)要求：掌握蝸桿傳動在機械設(shè)備中的應(yīng)用教學(xué)方法：理論聯(lián)系實際，通過實例深入淺出講解，達到學(xué)以致用。一、蝸桿傳動概述

1、蝸桿傳動的組成：蝸桿傳動由蝸桿和渦輪組成，通常由蝸桿（主動件）帶動渦輪（從動件）轉(zhuǎn)動，并傳動運動和動力。蝸桿與渦輪在空間一般交錯90°。蝸桿與渦輪都是一種特殊結(jié)構(gòu)的斜齒輪。蝸桿結(jié)構(gòu)：蝸桿通常與軸做成一體，稱為蝸桿軸。渦輪結(jié)構(gòu)：渦輪常采用組合結(jié)構(gòu)，連接方式有鑄造連接、過盈連接和螺栓連接。

2、蝸桿傳動的分類

1）按蝸桿頭數(shù)分：有單頭蝸桿和多頭蝸桿。

2）按蝸桿螺旋線方向分：有左旋蝸桿和右旋蝸桿。

3）按蝸桿形狀分：有圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動。

3、蝸桿傳動回轉(zhuǎn)方向的判定：蝸輪的回轉(zhuǎn)方向不僅與蝸桿的回轉(zhuǎn)方向有關(guān)，且與蝸桿輪齒的螺旋方向有關(guān)。蝸輪回轉(zhuǎn)方向的判定方法：蝸桿右旋時用右手，左旋時用左手。半握拳，四指指向蝸桿回轉(zhuǎn)方向，蝸輪的回轉(zhuǎn)方向與大拇指指向相反。

4、蝸桿傳動的傳動比：i=n1/n2=z2/z1

當(dāng)蝸輪齒數(shù)不變時，蝸桿頭數(shù)少則傳動比大，但蝸桿的導(dǎo)程角小，蝸桿傳動效率低。蝸桿頭數(shù)多，傳動效率高，但加工越困難。蝸桿傳動用于分度機構(gòu)時，一般采用單頭蝸桿，用于動力傳動時，取2至3個；當(dāng)傳遞功率較大時，為提高傳動效率，可取4。

5、蝸桿傳動的特點傳動比大；傳動平穩(wěn)，噪聲小；容易實現(xiàn)自鎖。承載能力大；蝸輪的分度圓柱面由直線變?yōu)榛【€，使蝸桿與蝸輪的嚙合呈線接觸，同時進入嚙合的齒數(shù)較多，因此與點接觸的交錯軸斜齒輪傳動相比，承載能力大；傳動效率低。蝸桿副嚙合區(qū)滑動速度很大，摩擦損失大，因此傳動效率低。二、蝸桿傳動的主要參數(shù)和嚙合條件

1、蝸桿傳動的中間平面：通過蝸桿軸線并與渦輪軸線垂直的平面稱為中間平面。在蝸桿傳動中，其幾何尺寸的計算均以中間平面為準(zhǔn)。

2、蝸桿傳動的主要參數(shù)

1）模數(shù)m：蝸桿的模數(shù)是指軸向模數(shù)，蝸輪的模數(shù)是指端面模數(shù)，蝸輪的端面模數(shù)等于其配對蝸桿的軸向模數(shù)。

2）齒形角α：對于阿基米德蝸桿，齒形角是蝸桿的軸向齒形角（20o）

3）蝸桿直徑系數(shù)q：是為蝸桿尺寸計算專門規(guī)定的一個參數(shù)。q=d1/m。

4）分度圓柱導(dǎo)程角

γ

5）軸向齒距px：軸平面上，蝸桿相鄰的兩同側(cè)齒廓間的軸向距離。

6）蝸桿頭數(shù)z1和渦輪齒數(shù)z2：

7）中心距a蝸桿軸線與蝸輪軸線間的距離。

3、蝸桿傳動的正確嚙合條件

1）在中間平面內(nèi)，蝸桿的軸向模數(shù)和蝸輪端面模數(shù)相等，即mx1=mt2=m。

2）在中間平面內(nèi)，蝸桿的軸向齒形角和蝸輪的端面齒形角相等，αx1=αt2=α。

3）蝸桿分度圓柱面導(dǎo)程角和蝸輪分度圓柱面螺旋角相等，且旋向一致，即γ1=β2。三、蝸桿傳動的應(yīng)用特點1、蝸桿與渦輪材料的選擇；2）蝸桿傳動的潤滑與散熱。第五講：蝸桿傳動

一、蝸桿傳動的組成：蝸桿傳動是由蝸桿、蝸輪和機架組成的傳動裝置，用于傳遞空間兩交錯軸間的運動和動力。一般蝸桿與蝸輪的軸線在空間互相垂直交錯成90°。通常情況下在傳動中蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。蝸桿傳動類似于螺旋傳動。按螺旋(蝸桿的螺旋齒)的方向，蝸桿有右旋和左旋之分，一般多用右旋蝸桿，特殊情況下才用左旋。蝸桿上只有一條螺紋線的稱單頭蝸桿，有兩條以上螺紋線的稱為多頭蝸桿，通常蝸桿的頭數(shù)z1=1、2、4。二、蝸桿傳動的類型根據(jù)蝸桿的形狀可分為：圓柱蝸桿傳動和環(huán)面蝸桿傳動。圓柱蝸桿按螺旋面形狀的不同可分為漸開線蝸桿和阿基米德蝸桿。由于阿基米德蝸桿加工方便，所以應(yīng)用廣泛。三、蝸桿傳動的特點和用途

1.傳動比大。

i=10--40,最大可達80。若只傳遞運動，傳動比可達1000。

2.傳動平穩(wěn)、噪聲小。

3.可制成具有自鎖性的蝸桿。

4.效率較低。η=0.7——0.8。

5.蝸輪造價較高。蝸桿傳動主要用于傳動比較大，結(jié)構(gòu)要求緊湊的場合；或用于需要傳動具有自鎖性能的場合。四、蝸桿傳動的基本參數(shù)通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為中間平面。在中間平面內(nèi)，普通圓柱蝸桿傳動相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合傳動，所以設(shè)計計算都以中間平面的參數(shù)和幾何關(guān)系為準(zhǔn)，并沿用圓柱齒輪傳動的計算關(guān)系。蝸桿傳動幾何參數(shù)1.蝸桿傳動的基本參數(shù)（1）模數(shù)和壓力角如圖所示，在中間平面內(nèi)，蝸桿和蝸輪的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。為加工方便，規(guī)定在中間平面內(nèi)的幾何參數(shù)應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)值。所以，蝸桿的軸向模數(shù)和蝸輪的端面模數(shù)應(yīng)相等，并為標(biāo)準(zhǔn)值，分別用mx1和mt2表示，即mx1=mt2=m。同時，蝸桿的壓力角αx1，等于蝸輪的端面壓力角αt2，并為標(biāo)準(zhǔn)值，即αx1=αt2=α=20°。（2）蝸桿分度圓直徑和導(dǎo)程角設(shè)z1為蝸桿的頭數(shù)，γ為蝸桿的導(dǎo)程角(所謂導(dǎo)程角是指圓柱螺旋線的切線與端平面之間所夾的銳角)。px1為蝸桿的軸向齒距，d1為分度圓直徑，mx1為軸向模數(shù)，由上式可知，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)一定時，如果導(dǎo)程角不同，則直徑不同的蝸桿，就需用不同的滾刀去切制蝸輪，經(jīng)濟性差。為了減少蝸輪滾刀數(shù)目，便于刀具標(biāo)準(zhǔn)化，國家標(biāo)準(zhǔn)將蝸桿分度圓直徑的尺寸加以限制，相互間對應(yīng)關(guān)系可查表。z1px1稱為蝸桿的導(dǎo)程。所謂導(dǎo)程是指在圓柱蝸桿的軸平面上，同一條螺紋的兩個相鄰的同側(cè)齒廓之間的軸向距離。在分度圓柱上，導(dǎo)程角和導(dǎo)程的關(guān)系為：

蝸輪輪齒和斜齒輪相似，輪齒的旋向與軸線之間的夾角稱螺旋并用β表示。并規(guī)定蝸桿分度圓柱面上的導(dǎo)程角應(yīng)等于蝸輪分度圓柱面上的螺旋角，且兩者的螺旋方向必須相同。即γ=β。

蝸桿展開圖3）．蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)和傳動比一般推薦z1=1～4，最多為6。單頭蝸桿容易切削，導(dǎo)程角小，自鎖性好，效率低。蝸桿頭數(shù)越多，加工越困難，分度誤差越大。在傳動中，蝸輪齒數(shù)不宜過多，否則將使結(jié)構(gòu)不緊湊。對于動力傳動，一般推薦z2=29～70，為了避免根切現(xiàn)象，取z2≥27，通常蝸輪齒數(shù)按傳動比來確定，z2=iz1。蝸桿傳動比是蝸桿轉(zhuǎn)速與蝸輪轉(zhuǎn)速之比，也等于蝸輪齒數(shù)與蝸桿頭數(shù)之比，即：五、蝸桿傳動的傳動比和旋轉(zhuǎn)方向

1．蝸桿傳動的傳動比在蝸桿傳動中，是用蝸桿帶動蝸輪傳遞運動和動力的。設(shè)蝸桿的頭數(shù)為z1，其轉(zhuǎn)速為n1，蝸輪的齒數(shù)為z2，轉(zhuǎn)速為n2。因為蝸桿每轉(zhuǎn)過一周，便有z1個齒經(jīng)過C點，故每分鐘將有z1n1個齒經(jīng)過C點。同樣，蝸輪每轉(zhuǎn)一周有z2個齒經(jīng)過C點，所以每分鐘將有z2n2個齒經(jīng)過C點。在每分鐘的嚙合傳動過程中，兩者必然相等，即z1n1=z2n2,故傳動比為：

一般分度機構(gòu)中多用z1=1。當(dāng)傳遞功率較大時，為提高效率，可取z1=4。作為動力傳動，通常取z1=2、4。蝸輪齒數(shù)z2，可根據(jù)傳動比i和蝸桿頭數(shù)z1決定，即z2=i.z1。為了避免根切，當(dāng)z1=1時，z2min=18；當(dāng)z1>1時，z2min=27。

2．蝸桿傳動旋轉(zhuǎn)方向的判定

(1)蝸桿、蝸輪的螺旋方向可用右手法則判定，其判定方法同斜齒輪的旋向判定。

(2)蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向，不僅與蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，而且還與蝸桿的螺旋方向有關(guān)。蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定方法如下：當(dāng)蝸桿是右旋（或左旋）時，伸出右手（或左手）半握拳，用四指順著蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向，蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向與大拇指指向相反。蝸桿傳動示意圖蝸輪旋轉(zhuǎn)方向的判定六、蝸桿傳動的應(yīng)用特點

(1)傳動平穩(wěn)，噪聲小。由于蝸桿的齒為連續(xù)不斷的螺旋形齒，在與蝸輪嚙合時，是逐漸進入和退出嚙合的，同時嚙合的齒數(shù)又較多，因此蝸桿傳動比齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲小。

(2)傳動比大，而且準(zhǔn)確。蝸桿的頭數(shù)1～6，遠小于蝸輪的齒數(shù)，在一般傳動中，i=10～80，在分度機構(gòu)中可達600～1000。這樣大的傳動比，如用齒輪傳動則需要采用多級傳動。由此可見，在較大傳動比時，蝸桿傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點。此外，蝸桿傳動和齒輪傳動一樣能保證傳動比的準(zhǔn)確性。

(3)承載能力較大。蝸桿與蝸輪嚙合時呈線接觸，同時進入嚙合的齒數(shù)較多，與點接觸的交錯軸斜齒輪傳動相比，承載能力大。

(4)能夠自鎖。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于材料的當(dāng)量摩擦角時，則蝸桿傳動便可以自鎖。此時，只能用蝸桿帶動蝸輪，而不能用蝸輪帶動蝸桿。

(5)效率低。蝸桿傳動中，蝸輪齒沿蝸桿齒的螺旋線方向滑動速度大，摩擦較大，所以傳動效率較齒輪傳動和帶傳動都低。一般效率為0.7～0.9，具有自鎖性的蝸桿傳動效率約為0.4。由于蝸桿傳動效率較低，摩擦產(chǎn)生的熱量較大，所以要求工作時要有良好的潤滑和冷卻。

(6)成本較高。為了減少摩擦，提高效率和使用壽命，蝸輪往往要用價格較貴的青銅等減摩材料。七、蝸桿傳動的正確嚙合條件

蝸桿傳動的失效形式

1.蝸桿傳動的正確嚙合條件因為中間平面為蝸桿的軸面、蝸輪的端面，所以蝸桿傳動的正確嚙合條件為：

mx1=mt2=m,αx1=αt2=α,γ=β

式中：mx1、αx1分別為蝸桿的軸面模數(shù)和軸面壓力角；

mt2、αt2分別為蝸輪的端面模數(shù)和端面壓力角；

γ為蝸桿的導(dǎo)程角；

β為蝸輪的螺旋角。2．蝸桿傳動的失效形式由于蝸輪材料的強度往往低于蝸桿材料的強度，所以失效大多發(fā)生在蝸輪輪齒上。蝸桿傳動的失效形式有點蝕、膠合、磨損和折斷。蝸桿傳動在工作時，齒面間相對滑動速度大，摩擦和發(fā)熱嚴重，所以主要失效形式為齒面膠合、磨損和齒面點蝕。