第七章蝸桿傳動7.1蝸桿傳動的特點和類型作用：

用于傳遞交錯軸之間的回轉運動和動力。

蝸桿主動、蝸輪從動。∑＝90°形成：若單個斜齒輪的齒數很少（如z1=1）而且β1很大時，輪齒在圓柱體上構成多圈完整的螺旋。蝸桿蝸輪7.1.1蝸桿傳動的特點1、能夠實現空間交錯軸之間的傳動，通常交錯角為90°；2、單級傳動比大（一般為10～80），結構緊湊；3、傳動平穩，噪音小；4、可以實現自鎖；5、傳動效率低，通常為70％～80％；6、成本較高。室外智能一體化變速云臺火炮高低機、方向機電動蝶閥精密光學旋轉平臺幾個主要概念中間平面（主平面）：

通過蝸桿軸線并垂直蝸輪軸線的平面。

（在中間平面上蝸桿與蝸輪的嚙合關系相當于齒條與漸開線齒輪的嚙合關系，中間平面的參數為標準參數）。蝸桿頭數：

組成蝸桿螺紋線的數量（z1＝1、2、4、6）。蝸桿和蝸輪螺旋線的方向：

蝸桿和蝸輪的螺旋線有左、右旋之分，但兩者的旋向必須相同。7.1.2蝸桿傳動的類型根據蝸桿的形狀不同，蝸桿傳動分為：

圓柱蝸桿傳動、環面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動三大類。根據刀具加工位置的不同，普通圓柱蝸桿分為：

阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿、法向直廓蝸桿。其齒面一般是在車床上用直線刀刃的車刀切制而成，車刀安裝位置不同，加工出的蝸桿齒面的齒廓形狀不同。阿基米德蝸桿漸開線蝸桿法向直廓蝸桿圓柱蝸桿傳動環面蝸桿傳動錐蝸桿傳動普通圓柱蝸桿傳動圓弧圓柱蝸桿傳動其蝸桿的螺旋面是用刃邊為凸圓弧形的車刀切制而成的。其蝸桿體在軸向的外形是以凹弧面為母線所形成的旋轉曲面，這種蝸桿同時嚙合齒數多，傳動平穩；齒面利于潤滑油膜形成，傳動效率較高；同時嚙合齒數多，重合度大；傳動比范圍大(10~360)；承載能力和效率較高；可節約有色金屬。圓柱、環面、及錐蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動環面蝸桿傳動同時嚙合齒數多，傳動平穩；齒面利于潤滑油膜形成，傳動效率較高；圓柱、環面、及錐蝸桿傳動錐蝸桿傳動同時嚙合齒數多，重合度大；傳動比范圍大(10~360)；承載能力和效率較高；可節約有色金屬。圓柱、環面、及錐蝸桿傳動根據加工蝸桿時刀具的位置1、阿基米德蝸桿；2、漸開線蝸桿；3、延伸漸開線(法向直廓)

蝸桿。車制蝸桿阿基米德蝸桿加工時，標準齒條形車刀水平放置在蝸桿軸線平面內；軸截面齒形為直齒齒條形齒廓；法截面齒形為外凸曲線齒廓；橫截面齒廓為阿基米德螺旋線。漸開線蝸桿可用兩把刀具加工，刀具頂面與基圓柱相切，一把刀具的刀刃高于蝸桿軸線，另一把刀具的刀刃低于蝸桿軸線；橫截面為漸開線齒廓，軸截面為凸曲線齒廓；齒廓能磨削加工，加工精度高，多用于較高速,較精密或較大功率傳動.法向直廓（延伸漸開線）蝸桿車刀刀刃平面位于螺旋線的法面上；橫截面為延伸漸開線齒廓，法截面為直線齒廓；齒廓可以進行磨削加工，多用于精密傳動。7.2普通圓柱蝸桿傳動

的主要參數和幾何尺寸7.2.1普通圓柱蝸桿傳動的主要參數中間平面：通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面。對于蝸桿，其為蝸桿的軸截面；對于蝸輪，中間平面為其蝸輪的端面。蝸桿傳動的設計計算以中間平面為準。蝸桿傳動的主要參數：齒數z，模數m，分度圓壓力角，螺旋角齒頂高系數，齒根高系數。蝸桿傳動中間平面主要參數關系節距與模數的關系蝸桿的導程角與蝸輪螺旋角的關系蝸桿正確嚙合條件※2、蝸桿分度圓直徑d1和導程角γ為了限制蝸輪滾刀的數目并便于滾刀的標準化，因此對每一標準模數規定了一定數量的蝸桿分度圓直徑d1摘自GB10085-88,括號中的數字盡可能不采用蝸桿分度圓柱上的導程角3、蝸桿頭數Z1和蝸輪齒數Z2

傳動比：蝸桿頭數Z1通常取為：1，2，4,6(若要得到大傳動比，可取Z1＝1，但此時傳動效率低；

Z1越大，傳動效率越高，但加工越困難。）蝸輪齒數：，一般取Z2=26～80。（Z2過少易根切，過多會使結構尺寸過大，蝸桿長度增加導致蝸桿剛度降低，影響嚙合精度。）蝸桿頭數與蝸輪齒數的薦用值式中：d1--蝸桿分度圓直徑，mm；n1--蝸桿的轉速，r/min；--蝸桿分度圓上的導程角，度。4、齒面間相對滑動速度所有參數的計算與齒輪傳動相同！7.2.2普通圓柱蝸桿傳動的幾何計算名稱符號蝸桿蝸輪分度圓直徑dd1d2=mz2中心距aa=（d1+d2）/2齒頂圓直徑dada1=d1+2mda2=d2+2m齒根圓直徑dfdf1=d1-2.4mdf2=d2-2.4m蝸輪最大外圓直徑de2

de2=da2+m蝸輪齒頂圓弧半徑Ra2

Ra2=df1/2+0.2m蝸輪齒根圓弧半徑Rf2

Rf2=da1/2+0.2m蝸輪輪緣寬度b

z1≤3時，b≤0.75da1z1=4時，b≤0.67da1蝸桿分度圓柱上導程角γγ=arctan（z1m/d1)

pP=πm蝸桿螺旋部分長度

Lz1=1、2時，L≥(11+0.06z2)m;z1=4時，L≥(12.5+0.09z2)m;磨削蝸桿加長量：當m<10(mm)時，加長25（mm）當m=10～16(mm)時，加長35～40（mm）7.3蝸桿傳動的失效形式、

設計準則和材料選擇7.3.1蝸桿傳動的失效形式蝸桿傳動的失效形式主要是齒面膠合、點蝕、磨損和輪齒的折斷，而且失效通常發生在蝸輪輪齒上。7.3.2設計準則閉式蝸桿傳動中，蝸輪輪齒多因齒面膠合或點蝕而失效，因此通常按齒面接觸疲勞強度進行設計。并進行熱平衡計算。開式蝸桿傳動中，多發生齒面磨損和輪齒折斷，因此應按齒根彎曲疲勞強度進行設計。7.3.3蝸桿和蝸輪材料的選擇對材料的要求：

蝸桿和蝸輪的材料不僅要求具有足夠的強度，更重要的是要求具有良好的減摩性、耐磨性及跑和性能。蝸桿材料：

蝸桿一般用碳素鋼或合金鋼制成，要求齒面光潔并具有較高的硬度。蝸輪材料蝸輪常用材料：

鑄造錫青銅、鑄造鋁鐵青銅、灰鑄鐵。鑄造錫青銅（ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5)

：

減摩性、耐磨性最好，抗膠和能力最強，但是抗彎曲強度較低，價格較高，多用于m/s的重要傳動中。鋁鐵青銅（ZCuAl10Fe3):有足夠的強度，價格便宜，但是耐磨性和抗膠和能力差，用于m/s的傳動中。灰鑄鐵(HT150、HT200):用于m/s的低速或手動傳動中。7.4普通圓柱蝸桿的強度計算7.4.1蝸桿傳動的運動分析和受力分析式中：T1、T2—分別為蝸桿和蝸輪軸上的轉矩，N.mm；

i為傳動比；d1、d2—分別為蝸桿和蝸輪的分度圓直徑。—α齒形角。左旋蝸桿與右旋蝸桿左旋蝸桿右旋蝸桿受力方向的判定受力方向的判定

確定圓周力Ft及徑向力Fr的方向的方法與外嚙合圓柱齒輪傳動相同，而軸向力Fa的方向則可根據相應的圓周力Ft的方向來判定，即Fa1與Ft2方向相反，Ft1與Fa2的方向相反。也可按照主動件左右手定則來判斷：當蝸桿為左(右)旋時，用左（右）手四指彎曲的方向代表蝸桿的旋轉方向，大拇指指向為蝸桿的軸向力方向。ω1ω112p12p右旋蝸桿：伸出右手，四指順蝸桿轉向，則蝸輪的切向速度vp2的方向與拇指指向相反。用手勢確定蝸輪的轉向：左旋蝸桿：用左手判斷，方法一樣。ω2ω2v2v2ar1r27.4.2蝸桿傳動的齒面接觸強度計算蝸輪齒面接觸疲勞強度計算的校核公式為：設計公式為：式中：T2—作用在蝸輪上的轉矩(N.mm)

K—載荷系數

—蝸輪材料的許用接觸應力常用蝸輪材料及其許用接觸應力蝸輪材料牌號鑄造方法適用的滑動速度(m/s)許用接觸應力[σH]滑動速度(m/s)0.5123468ZcuSn10P1砂模≤25134金屬模200ZcuSn5Pb5Zn5砂模≤12128金屬模134離心澆鑄174ZcuAl10Fe3砂模≤1025023021018016012090金屬模離心澆鑄ZcuZn38Mn2Pb2砂模≤102152001801501359575金屬模HT150砂模≤213011590－－－－HT200

通常按齒面接觸疲勞強度條件計算蝸桿傳動的承載能力，即在選擇許用應力的時，要適當考慮膠合和磨損失效因素的影響。同時，對閉式傳動要進行熱平衡計算，必要時對蝸桿強度和剛度進行計算。7.5蝸桿傳動的效率、

潤滑和熱平衡計算7.5.1蝸桿傳動的效率計算：式中：

—嚙合效率

—分別為軸承效率和攪油效率一般取

螺紋副的效率計算蝸桿傳動的總效率在設計蝸桿傳動時，可根據蝸桿頭數Z1按下表初步估計蝸桿傳動的總效率。7.5.2蝸桿傳動的潤滑潤滑的目的：提高傳動效率、降低工作溫度、減少磨損、避免膠合等。蝸桿傳動潤滑油黏度和潤滑方式：運動粘度υ滑動速度vs(m/s)≤1<1～2.5≤2.5～5>5～10>10～15>15～25>25工作條件重載重載中載－－－－

/（mm2/s）100068032022015010068潤滑方法浸油潤滑浸油或噴油潤滑壓力噴油潤滑7.5.3蝸桿傳動熱平衡計算熱平衡：散發的熱量＝產生的熱量在閉式傳動中，熱量是通過箱殼散逸，轉化為熱量的摩擦耗損功率：式中：p—傳動輸入的功率(kW)η—傳動總效率

經箱體表面散發熱量的相當功率：式中：

k—散熱系數；A—散熱面積；

t1，t2—潤滑油的工作溫度和環境溫度；達到熱平衡時：

式中：[t]—允許的潤滑油工作溫度。常用散熱措施如果超過溫差允許值，可采取措施，以提高其散熱能力。常用措施:1、合理設計箱體結構，鑄出或焊上散熱片，以增大散熱面積。2、在蝸桿軸上裝置風扇,進行人工通風,以提高散熱系數3、在箱體油池內裝設蛇形冷卻水管冷卻水4、采用壓力噴油循環潤滑油泵冷卻器7.6蝸桿和蝸輪的結構7.6.1蝸桿的結構銑削蝸桿和