項目三

傳動機構設計任務3.4設計蝸桿傳動《機械零部件設計》授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析你見過哪些蝸桿傳動？頭腦風暴小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析搶答明概念對比找茬辨區(qū)別明確概念做區(qū)分載體剖析做鞏固頭腦風暴在分析小組活動促思考明確參數(shù)知公式總結分析促提升授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)如圖3-4-1所示，試設計一帶式輸送機用的閉式蝸桿減速器中的普通圓柱蝸桿傳動。已知：電動機功率p1=6kw，蝸桿轉速n1＝1460r/min，蝸輪轉速n2＝73r/min，工作載荷平穩(wěn)，單向回轉，壽命5年，每年工作300天，每天工作8h。圖3-4-1

一級蝸桿傳動減速器圖

授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)

蝸桿傳動是用來傳遞空間兩交錯軸之間運動和動力，通常取其交錯角Σ=90°。

授課過程頭腦風暴引任務對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)合作探究學新知圓柱蝸桿傳動

環(huán)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(shù)多，傳動平穩(wěn)；齒面利于潤滑油膜形成，傳動效率較高；同時嚙合齒數(shù)多，重合度大；傳動比范圍大(10～360)；承載能力和效率較高；可節(jié)約有色金屬。按蝸桿形狀的不同一、

蝸桿傳動的類型授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)對比找茬辨類型阿基米德蝸桿（ZA型）漸開線蝸桿（ZI型）法向直廓蝸桿（ZN型）錐面包絡圓柱蝸桿ZK型）錐蝸桿傳動環(huán)面蝸桿傳動圓柱蝸桿傳動一、蝸桿傳動的類型授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)對比找茬辨類型阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）

車制此蝸桿時，使刀刃頂平面通過蝸桿軸線。在軸向剖面I—I內具有梯形齒條形的直齒廓，在法向剖面N—N內齒廓外凸；在垂直于軸線的截面（端面）上，齒廓曲線為阿基米德螺旋線。一、蝸桿傳動的類型授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)法面直廓蝸桿（ZN蝸桿）車制該蝸桿時，將刀刃頂平面置于螺旋面的法面N—N內，切制出的蝸桿法面齒廓為直線，端面齒廓為延伸漸開線。一、蝸桿傳動的類型授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)漸開線蝸桿（ZI蝸桿）加工該蝸桿時，將刀刃頂平面與基圓柱相切，在切于基圓柱的剖面內，齒廓一側為直線，另一側為外凸曲線，而其端面齒廓是漸開線，齒面為漸開螺旋面。一、蝸桿傳動的類型授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)錐面包絡圓柱蝸桿（ZK蝸桿）采用直母線雙錐面盤銑刀（或砂輪）等放置蝸桿齒槽內加工制成，齒面是圓錐面族的包絡面。一、蝸桿傳動的類型授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)蝸桿傳動常用于傳動功率在50kW以下，滑動速度在15m/s以下的機器設備中。二、蝸桿傳動特點及應用授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分舉例歸納得特點小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)規(guī)定：蝸桿蝸輪機構以中間平面內的參數(shù)為標準值。蝸桿傳動的正確嚙合條件阿基米德圓柱蝸桿與蝸輪嚙合時，在過蝸桿軸線而垂直于蝸輪軸線的中間平面內，蝸桿與蝸輪的嚙合相當于直齒廓齒條與漸開線齒輪的嚙合。三、圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)和幾何尺寸授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型分析搶答得參數(shù)頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升明確條件做區(qū)分蝸桿蝸輪正確嚙合條件為：中間平面內蝸桿與蝸輪的模數(shù)和壓力角分別相等。即蝸桿的軸面模數(shù)和壓力角分別等于蝸輪的端面模數(shù)和壓力角，且都等于標準值，蝸桿的導程角與蝸輪的螺旋角大小相等，旋向相同。mx1=mt2=mαx1=αt2=αγ1=β2模數(shù)為標準參數(shù)，蝸桿和蝸輪壓力角的標準值α＝20°。三、圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)和幾何尺寸授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型分析搶答得參數(shù)頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升明確條件做區(qū)分

蝸桿傳動的主要參數(shù)

主要參數(shù)有：模數(shù)m、壓力角α、分度圓直徑d1、直徑系數(shù)q、蝸桿的導程角γ、蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2、傳動比i等。1.蝸桿的導程角γ常用導程角γ＝3.5°

～27°γ的大小與效率及加工工藝性有關。γ大，效率高，但加工較困難；γ小，效率低，但加工方便。當γ＞28°，用加大γ來提高效率效果不明顯；而當γ＜3°30′時，具有自鎖性。三、

圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)和幾何尺寸授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)三、

圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)和幾何尺寸2．蝸桿的分度圓直徑d1和直徑系數(shù)q

由于蝸輪是用與蝸桿尺寸相同的蝸輪滾刀配對加工而成的，為了限制滾刀的數(shù)目，國家標準對每一標準模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)目的標準蝸桿分度圓直徑d1。令為蝸桿的直徑系數(shù)當m一定時，d1值大，q也大。當z1一定時，q值大，γ則小，而γ值小，蝸桿傳動的效率就低。又因m、

d1已標準化，q便為導出量，不一定是整數(shù)。授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)三、

圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)和幾何尺寸3．蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2一般取z1=1～6，z2=28～80傳動比i5～87～1615～3230～83蝸桿頭數(shù)Z16421蝸輪齒數(shù)Z2

29～3129～6129～6129～82蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)z2的薦用值授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)三、圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)和幾何尺寸中心距a應按下列數(shù)值選取：40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500mm。蝸桿傳動的幾何尺寸計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)三、圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)和幾何尺寸阿基米德蝸桿傳動的主要幾何尺寸計算公式（1）

授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)

三、圓柱蝸桿傳動主要參數(shù)和幾何尺寸阿基米德蝸桿傳動的主要幾何尺寸計算公式（2）

授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考分析判別定方向總結分析促提升分析搶答得參數(shù)

四、蝸桿蝸輪旋向和轉向的判別

左、右手定則：

左旋用左手、右旋用右手環(huán)握蝸桿軸線，彎曲的四指順著齒輪的轉向，拇指指向的反方向即為與蝸桿齒相嚙合的蝸輪齒接觸點的運動方向。

蝸桿蝸輪旋向和轉向的判別

授課過程分析判別定方向頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)

四、蝸桿蝸輪旋向和轉向的判別

蝸桿蝸輪旋向和轉向的判別

如果已知蝸桿及蝸輪的轉向，也可以用左、右手定則來判定蝸桿蝸輪旋向。授課過程分析判別定方向頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)四、蝸桿蝸輪旋向和轉向的判別思考題授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算1、蝸桿傳動的失效形式和計算準則點蝕、輪齒折斷、磨損及膠合失效等。失效形式:授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向蝸桿蝸輪嚙合傳動時，齒廓間沿蝸桿齒面螺旋線方向有較大的滑動速度，其大小為

蝸輪無論在材料強度或結構方面均較蝸桿弱，所以失效多發(fā)生在蝸輪齒上，設計時一般只需對蝸輪進行承載能力計算。開式蝸桿傳動：保證齒根彎曲疲勞強度進行設計。閉式蝸桿傳動：保證齒面接觸疲勞強度進行設計，校核齒根彎曲疲勞強度。因閉式蝸桿傳動散熱較困難，故需進行熱平衡計算。而當蝸桿軸細長且支承跨距大時，還應進行蝸桿軸的剛度計算。設計計算準則：五、蝸桿傳動的強度計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向

常用材料蝸桿高速重載低碳合金鋼+滲碳淬火中碳鋼或中碳合金鋼+表面淬火低速中載中碳鋼+調質蝸輪vs≥3

m/s

重要傳動鑄造錫青銅vs≤4m/s

一般傳動鑄造鋁鐵青銅vs<2m/s

不重要傳動灰鑄鐵2、蝸桿傳動的常用材料、結構和精度

五、蝸桿傳動的強度計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算蝸桿常用材料及應用授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算蝸輪常用材料及應用授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向蝸桿的結構

蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以常和軸做成一個整體。當蝸桿螺旋部分的直徑較大時，可以將軸與蝸桿分開制作。

無退刀槽，加工螺旋部分時只能用銑制的辦法。

有退刀槽，螺旋部分可用車制，也可用銑制加工，但該結構的剛度較前一種差。3．蝸桿傳動的結構

五、桿傳動的強度計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向車制蝸桿銑制蝸桿蝸輪的結構

為了減摩的需要，蝸輪通常要用青銅制作。為了節(jié)省銅材，當蝸輪直徑較大時，采用組合式蝸輪結構，齒圈用青銅，輪芯用鑄鐵或碳素鋼。整體澆注式齒圈壓配式拼鑄式螺栓聯(lián)接式五、蝸桿傳動的強度計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算4．蝸桿傳動的精度蝸桿和蝸桿傳動規(guī)定了12個精度等級，第1級的精度最高，第12級的精度最低。對于動力蝸桿傳動，一般按照6～9級精度制造。6級精度的傳動可用于中等精密機床的分度機構和發(fā)動機調節(jié)系統(tǒng)的傳動。7級精度可用于中等精度的運輸機及中等功率的蝸桿傳動。8級精度可用于圓周速度較低，每天只有短時間工作的次要傳動。9級精度只能用于不重要的低速傳動及手動傳動。授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向5、蝸桿傳動的受力分析

輪齒法向載荷Fn可分解為徑向載荷Fr、周向載荷Ft、軸向載荷Fa。力的大小

五、蝸桿傳動的強度計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算力的方向蝸桿所受圓周力的方向與其力作用點速度方向相反；徑向力的方向沿半徑指向軸心；軸向力的方向由左（右）手定則來確定。6、蝸桿傳動的強度計算蝸桿傳動的失效一般發(fā)生在蝸輪上，所以只需進行蝸輪輪齒的強度計算。蝸桿的強度可按軸的強度計算方法進行，必要時還要進行蝸桿的剛度校核。1）蝸輪齒面接觸疲勞強度計算

校核公式：設計公式：五、蝸桿傳動的強度計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算載荷系數(shù)K

材料系數(shù)ZE

授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算蝸輪的失效形式因其材料的強度和性能不同而不同，故許用接觸應力的確定方法也不相同。（1）蝸輪材料為錫青銅（σB＜300MPa）抗膠合性能好，傳動的承載能力取決于蝸輪的接觸疲勞強度。錫青銅蝸輪的基本許用接觸應力[σOH]授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算（2）蝸輪材料為鋁青銅或鑄鐵（σB＞300MPa）

抗點蝕能力強，蝸輪的承載能力取決于其抗膠合能力，即許用接觸應力[σOH]與滑動速度vs有關而與應力循環(huán)次數(shù)無關。鋁青銅及鑄鐵蝸輪許用接觸應力[σH]

授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向2）蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算校核公式為：設計公式為：五、桿傳動的強度計算按斜齒圓柱齒輪的計算方法作近似計算得：授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算蝸輪的齒形系數(shù)YF

授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向五、蝸桿傳動的強度計算基本許用彎曲應力[σOF]授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向3）蝸桿的剛度計算剛度條件為：

當蝸桿軸剛度不足時，蝸桿受力后會產(chǎn)生較大的變形，從而造成輪齒上的載荷集中，嚴重影響輪齒的正常嚙合，造成偏載，加劇磨損和發(fā)熱。

五、蝸桿傳動的強度計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向六、蝸桿傳動的效率和熱平衡計算1、蝸桿傳動的效率

閉式蝸桿傳動的總效率η包括：輪齒嚙合的效率η1；軸承的效率η2；浸入油中零件的攪油損耗的效率η3。當蝸桿主動時，η1可近似地按螺旋副的效率計算，即一般取η2η3=0.96～0.98，故其總效率為授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向蝸桿傳動的當量摩擦系數(shù)和當量摩擦角六、蝸桿傳動的效率和熱平衡計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向2.蝸桿傳動的熱平衡計算

由于蝸桿傳動的效率低，工作時會產(chǎn)生大量的摩擦熱。在閉式蝸桿傳動中，若散熱不良，會因油溫不斷升高，使?jié)櫥Ф鴮е慢X面膠合。

熱平衡計算目的：控制油溫在規(guī)定的范圍內。

單位時間內由摩擦損耗而產(chǎn)生的發(fā)熱量為：單位時間內的散熱量為：六、蝸桿傳動的效率和熱平衡計算Ks＝12～18W／（m2·℃）授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向熱平衡的條件是：由熱平衡的條件，可得熱平衡時的油溫為：

一般應限制t1≤60～70℃，最高不超過80℃。若t1超過允許值，可采取以下措施，以增加傳動的散熱能力：1）在箱體外壁增加散熱片，以增大散熱面積；2）在蝸桿軸端設置風扇，進行人工通風，以增大表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；3）在箱體油池中裝設蛇形冷卻管；4）采用壓力噴油循環(huán)潤滑。六、蝸桿傳動的效率和熱平衡計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學新知對比找茬辨類型明確條件做區(qū)分頭腦風暴在分析小組活動促思考總結分析促提升分析搶答得參數(shù)分析判別定方向加散熱器和風扇加裝冷卻蛇形水管蝸桿傳動的散熱措施六、蝸桿傳動的效率和熱平衡計算授課過程頭腦風暴引任務合作探究學