第7章蝸桿傳動一、類型根據蝸桿形狀分：圓柱蝸桿傳動第7章蝸桿傳動一、類型根據蝸桿形狀分：圓柱蝸桿傳動1環面蝸桿傳動錐蝸桿傳動環面蝸桿傳動錐蝸桿傳動2根據蝸桿齒廓形狀,圓柱蝸桿又分：阿基米德蝸桿（ZA)N-N直廓凸廓I-IIINN阿基米德螺旋線根據蝸桿齒廓形狀,圓柱蝸桿又分：阿基米德蝸桿N-N直廓凸廓I3延伸漸開線法向直廓蝸桿（ZN)漸開線蝸桿(ZI)

漸開線延伸漸開線法向直廓蝸桿漸開線蝸桿(ZI)漸開線4二、蝸桿傳動特點1.傳動比大，結構緊湊；2.傳動平穩；4.傳動效率低。3.可以設計成具有自鎖性；多用于中小功率、不連續運轉的工況下.二、蝸桿傳動特點1.傳動比大，結構緊湊；2.傳動平穩；4.5§7-2圓柱蝸桿傳動主要參數一、主要參數d2pt2df1d1da1b1df2da2dt2a2ap中間平面—以中間平面上的參數為基準。§7-2圓柱蝸桿傳動主要參數一、主要參數d2pt2df1d16a1、模數m和壓力角2、蝸桿分度圓柱導程角｛a1、模數m和壓力角2、蝸桿分度圓柱導程角｛73.蝸桿分度圓直徑和直徑系數正確嚙合條件：（旋向一致）

=b為減少蝸輪滾刀數目，規定d1為標準值。β3.蝸桿分度圓直徑和直徑系數正確嚙合條件：（旋向一致）=8少，角小，效率低，但可以有自鎖性；

g

γ

多，角大，效率高，但加工困難。自鎖條件：

z2=iz1，過多，d2

大，使蝸桿跨度大，剛度低，一般z2≤80。4.蝸桿頭數

、傳動比、蝸輪齒數少，角小，效率低，但可以有自鎖性；9變位的目的：二、蝸桿傳動變位特點和目的：變位特點：1、只能對蝸輪變位；2、變位后。d’2=d2,d’1≠d1（a）變位傳動x2<0,z’2=z2,a’<a蝸桿中心線a’d’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節線△a蝸桿中心線a’d’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節線△a（c）變位傳動x2>0,z’2=z2,a’>a蝸桿中心線（b）標準傳動x2=0分度線（節線）ad1=d’1d2=d’2=mz2po2圖10-蝸桿傳動的變位1、湊中心距；變位的目的：二、蝸桿傳動變位特點和目的：變位特點：1、只102、改變傳動比。（a）變位傳動x2<0,a’=a,

z’2>z2蝸桿中心線ad’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節線蝸桿中心線ad’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節線（b）變位傳動x2>0,a’=a,z’2<z2圖10蝸桿傳動的變位i=z2/z1,z2↑↓,d2=mz2

↑↓,a↑↓a’=a不變，x2<0(x2>0)。2、改變傳動比。（a）變位傳動x2<0,a’=a11一蝸桿傳動失效形式及設計準則失效形式:齒面膠合、點蝕、磨損、輪齒折斷失效的特點：發生在蝸輪齒上。閉式傳動按接觸強度設計，驗算彎曲強度和熱平衡條件；開式傳動按彎曲強度設計。§7—3蝸桿傳動失效形式和材料選擇必要時驗算蝸桿剛度。｝設計準則：一蝸桿傳動失效形式及設計準則失效形式:齒面膠合、點蝕、磨損、12二、蝸桿傳動的材料及許用應力1、錫青銅，允許2、鋁鐵青銅，允許3、灰鑄鐵，允許錫青銅減摩性好，主要失效是點蝕，許用許用接觸應力與應力循環次數N有關；二、蝸桿傳動的材料及許用應力1、錫青銅，允許2、鋁鐵青銅，允13蝸輪常用材料的基本許用接觸應力[σ]0H表7-5及基本許用彎曲應力[σ]0F

蝸輪材料鑄造方法適用的滑動速度m/s力學性能[σ]0H[σ]0F

應用范圍蝸桿齒面硬度σ0.2σB≤350HBS>45HRC一側受載兩側受載ZCuSn10Pbl砂模金屬模≤12≤2513017022031018020020022051703240

重載長期連續工作ZCuSnSPbSZn5砂模金屬模≤10≤129010020025011013512515033402429ZCuAl10Fe3砂模金屬模≤6≤6180200496540

[σ]

H見表7—682906480速度較低時ZCuAl10Fe3Mn2砂模金屬模≤6≤6——490540—100—90HTl50砂模≤2—1504025載荷小而直徑大的傳動HT200砂模≤2～2.5—2004830HT250砂模≤2～5—2505635蝸輪常用材料的基本許用接觸應力[σ]0H

鑄造14鋁鐵青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效是膠合；與滑動速度有關。(條件性設計）sv材料滑動速度vS

m/s蝸輪蝸桿0.250.5123468ZCuAl9Fe4ZCuAl10Fe3鋼(淬火)*

25023021018016012090ZCuAl10Fe3Mn2鋼(淬火)*

2152001801501359575HT200HTl50(120～150HBS)滲碳鋼16013011590

HTl50(120～150HBS)鋼(調質或正火)1401109070

鋁鐵青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效是膠合；與滑動速度有15蝸桿材料表7-4常用蝸桿材料材料牌號熱處理硬度表面粗糙度Ra(μm)45,42SiMn,40Cr,38SiMnMo,42CrMo,42CrNi表面淬火45~55HRC0.8~1.615CrMn,20CrMn,20Cr,20CrNi,20CrMnTi滲碳淬火58~63HRC1.6~1.845(用于不重要的傳動)調質<270HBS6.8蝸桿材料表7-4常用蝸桿材料材料牌號熱處理硬度表面粗糙度Ra16一.蝸桿傳動受力分析:§7—4蝸桿傳動的承載能力計算各力大小：各力方向：與斜齒輪判定方法相同

Fa1方向用左、右手定則判定。αg一.蝸桿傳動受力分析:§7—4蝸桿傳動的承載能力計算各17機械設計課件718二、蝸輪齒面接觸強度計算ZE---彈性系數端面重合度ea=1.9接觸線長度變化系數取1.9蝸輪齒寬角取90o~100o二、蝸輪齒面接觸強度計算ZE---彈性系數端面重合度ea=119表7—7彈性系數ZE

配對材料蝸桿鋼鑄鐵

蝸輪錫青銅155143．7鋁青銅156

鑄鐵162

return表7—7彈性系數ZE配對材20三、蝸輪齒根彎曲強度b2----蝸輪輪齒弧長，；mn----法面模數，mn=mcosg；Ysa2----齒根應力校正系數，在[s]F中考慮；YFa2----蝸輪齒形系數，按當量齒數zv2=z2/cos3g和蝸輪的變位系數x2確定；Ye----重合度系數，Ye=1/cea；Yb----螺旋角系數，Yb=1-g/120；三、蝸輪齒根彎曲強度b2----蝸輪輪齒弧長，21機械設計課件722表圓柱蝸桿傳動的基本尺寸和參數及與蝸輪參數的匹配表圓柱蝸桿傳動的基本尺寸和參數及與蝸輪參數的匹配23§7—5蝸桿傳動的效率和熱平衡計算一、蝸桿傳動的效率總效率γ

大，效率高；，效率提高。

小，效率高。當潤滑條件好時，滑動速度高，值小，效率高。反之，出現膠合。

過多，蝸桿加工困難；減小，受蝸桿剛度限制。§7—5蝸桿傳動的效率和熱平衡計算一、蝸桿傳動的效率總效24三、蝸桿傳動的熱平衡計算發熱量散熱量如熱平衡條件不滿足時，可采取以下措施：1、增大散熱面積；2、加風扇；3、加冷卻水管。熱平衡三、蝸桿傳動的熱平衡計算發熱量散熱量如熱平衡條件不滿足時，可25題7—10?Ⅱ1234旋右結論:為使Ⅱ軸軸向力小,Ⅱ軸上齒輪、蝸桿同旋向。題7—10?Ⅱ1234旋右結論:為使Ⅱ軸軸向力小,Ⅱ軸上齒26作業：P1857-9題作業：P18527第八章軸§8-1概述一軸的功用和類型功用：支承傳動件并傳遞動力和運動分類：按受載情況分為轉軸：工作中既受彎矩又受扭矩心軸：只承受彎矩傳動軸：只承受扭矩第八章軸§8-1概述一軸的功用和類型功用：支承傳動件并傳28轉軸心軸MMT傳動軸TT轉軸心軸MMT傳動軸TT29二、軸設計的主要問題軸的結構設計軸的承載能力計算剛度振動穩定性強度三.軸的材料碳素鋼、合金鋼合金鋼和碳鋼的彈性模量E

相近,故改變材料對軸的剛度影響不大.合金鋼的強度（)高于碳鋼；二、軸設計的主要問題軸的結構設計軸的承載能力計算剛度振動穩定30§8-2軸的結構設計1、軸的受力合理，滿足承載能力要求；3、軸上零件定位可靠；2、軸上零件裝拆方便；4、軸具有良好的工藝性。已知條件：軸系裝配簡圖、軸上零件的尺寸、傳動的功率P和轉速n。軸的結構和尺寸應使：§8-2軸的結構設計1、軸的受力合理，滿足承載能力要求；331一、擬定軸上零件裝配方案方案一方案二一、擬定軸上零件裝配方案方案一方案二32第7章蝸桿傳動一、類型根據蝸桿形狀分：圓柱蝸桿傳動第7章蝸桿傳動一、類型根據蝸桿形狀分：圓柱蝸桿傳動33環面蝸桿傳動錐蝸桿傳動環面蝸桿傳動錐蝸桿傳動34根據蝸桿齒廓形狀,圓柱蝸桿又分：阿基米德蝸桿（ZA)N-N直廓凸廓I-IIINN阿基米德螺旋線根據蝸桿齒廓形狀,圓柱蝸桿又分：阿基米德蝸桿N-N直廓凸廓I35延伸漸開線法向直廓蝸桿（ZN)漸開線蝸桿(ZI)

漸開線延伸漸開線法向直廓蝸桿漸開線蝸桿(ZI)漸開線36二、蝸桿傳動特點1.傳動比大，結構緊湊；2.傳動平穩；4.傳動效率低。3.可以設計成具有自鎖性；多用于中小功率、不連續運轉的工況下.二、蝸桿傳動特點1.傳動比大，結構緊湊；2.傳動平穩；4.37§7-2圓柱蝸桿傳動主要參數一、主要參數d2pt2df1d1da1b1df2da2dt2a2ap中間平面—以中間平面上的參數為基準。§7-2圓柱蝸桿傳動主要參數一、主要參數d2pt2df1d138a1、模數m和壓力角2、蝸桿分度圓柱導程角｛a1、模數m和壓力角2、蝸桿分度圓柱導程角｛393.蝸桿分度圓直徑和直徑系數正確嚙合條件：（旋向一致）

=b為減少蝸輪滾刀數目，規定d1為標準值。β3.蝸桿分度圓直徑和直徑系數正確嚙合條件：（旋向一致）=40少，角小，效率低，但可以有自鎖性；

g

γ

多，角大，效率高，但加工困難。自鎖條件：

z2=iz1，過多，d2

大，使蝸桿跨度大，剛度低，一般z2≤80。4.蝸桿頭數

、傳動比、蝸輪齒數少，角小，效率低，但可以有自鎖性；41變位的目的：二、蝸桿傳動變位特點和目的：變位特點：1、只能對蝸輪變位；2、變位后。d’2=d2,d’1≠d1（a）變位傳動x2<0,z’2=z2,a’<a蝸桿中心線a’d’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節線△a蝸桿中心線a’d’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節線△a（c）變位傳動x2>0,z’2=z2,a’>a蝸桿中心線（b）標準傳動x2=0分度線（節線）ad1=d’1d2=d’2=mz2po2圖10-蝸桿傳動的變位1、湊中心距；變位的目的：二、蝸桿傳動變位特點和目的：變位特點：1、只422、改變傳動比。（a）變位傳動x2<0,a’=a,

z’2>z2蝸桿中心線ad’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節線蝸桿中心線ad’1d2=d’2=mz2po2d1分度線節線（b）變位傳動x2>0,a’=a,z’2<z2圖10蝸桿傳動的變位i=z2/z1,z2↑↓,d2=mz2

↑↓,a↑↓a’=a不變，x2<0(x2>0)。2、改變傳動比。（a）變位傳動x2<0,a’=a43一蝸桿傳動失效形式及設計準則失效形式:齒面膠合、點蝕、磨損、輪齒折斷失效的特點：發生在蝸輪齒上。閉式傳動按接觸強度設計，驗算彎曲強度和熱平衡條件；開式傳動按彎曲強度設計。§7—3蝸桿傳動失效形式和材料選擇必要時驗算蝸桿剛度。｝設計準則：一蝸桿傳動失效形式及設計準則失效形式:齒面膠合、點蝕、磨損、44二、蝸桿傳動的材料及許用應力1、錫青銅，允許2、鋁鐵青銅，允許3、灰鑄鐵，允許錫青銅減摩性好，主要失效是點蝕，許用許用接觸應力與應力循環次數N有關；二、蝸桿傳動的材料及許用應力1、錫青銅，允許2、鋁鐵青銅，允45蝸輪常用材料的基本許用接觸應力[σ]0H表7-5及基本許用彎曲應力[σ]0F

蝸輪材料鑄造方法適用的滑動速度m/s力學性能[σ]0H[σ]0F

應用范圍蝸桿齒面硬度σ0.2σB≤350HBS>45HRC一側受載兩側受載ZCuSn10Pbl砂模金屬模≤12≤2513017022031018020020022051703240

重載長期連續工作ZCuSnSPbSZn5砂模金屬模≤10≤129010020025011013512515033402429ZCuAl10Fe3砂模金屬模≤6≤6180200496540

[σ]

H見表7—682906480速度較低時ZCuAl10Fe3Mn2砂模金屬模≤6≤6——490540—100—90HTl50砂模≤2—1504025載荷小而直徑大的傳動HT200砂模≤2～2.5—2004830HT250砂模≤2～5—2505635蝸輪常用材料的基本許用接觸應力[σ]0H

鑄造46鋁鐵青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效是膠合；與滑動速度有關。(條件性設計）sv材料滑動速度vS

m/s蝸輪蝸桿0.250.5123468ZCuAl9Fe4ZCuAl10Fe3鋼(淬火)*

25023021018016012090ZCuAl10Fe3Mn2鋼(淬火)*

2152001801501359575HT200HTl50(120～150HBS)滲碳鋼16013011590

HTl50(120～150HBS)鋼(調質或正火)1401109070

鋁鐵青銅、灰鑄鐵減摩性差，主要失效是膠合；與滑動速度有47蝸桿材料表7-4常用蝸桿材料材料牌號熱處理硬度表面粗糙度Ra(μm)45,42SiMn,40Cr,38SiMnMo,42CrMo,42CrNi表面淬火45~55HRC0.8~1.615CrMn,20CrMn,20Cr,20CrNi,20CrMnTi滲碳淬火58~63HRC1.6~1.845(用于不重要的傳動)調質<270HBS6.8蝸桿材料表7-4常用蝸桿材料材料牌號熱處理硬度表面粗糙度Ra48一.蝸桿傳動受力分析:§7—4蝸桿傳動的承載能力計算各力大小：各力方向：與斜齒輪判定方法相同

Fa1方向用左、右手定則判定。αg一.蝸桿傳動受力分析:§7—4蝸桿傳動的承載能力計算各49機械設計課件750二、蝸輪齒面接觸強度計算ZE---彈性系數端面重合度ea=1.9接觸線長度變化系數取1.9蝸輪齒寬角取90o~100o二、蝸輪齒面接觸強度計算ZE---彈性系數端面重合度ea=151表7—7彈性系數ZE

配對材料蝸桿鋼鑄鐵

蝸輪錫青銅155143．7鋁青銅156

鑄鐵162

return表7—7彈性系數ZE配對材52三、蝸輪齒根彎曲強度b2----蝸輪輪齒弧長，；mn----法面模數，mn=mcosg；Ysa2----齒根應力校正系數，在[s]F中考慮；YFa2----蝸輪齒形系數，按當量齒數zv2=z2/cos3g和蝸輪的變位系數x2確定；Ye----重合度系數，Ye=1/cea；Yb----螺旋角系數，Yb=1-g/120；三、蝸輪齒根彎曲強度b2----蝸輪輪齒弧長，53機械設計課件754表圓柱蝸桿傳動的基本尺寸和參數及與蝸輪參數的匹配表圓柱蝸桿傳動的基