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机械设计基础-蜗杆传动 第5章 蜗杆传动 第5章 蜗杆传动 本章要点及学习指导： 本章主要介绍蜗杆传动的类型、特点和应用；蜗杆传动的工作原理、应力计算与主要失效形式。 本章要点是圆柱蜗杆传动的特点和应用，圆柱蜗杆传动的主要失效形式和设计计算。 通过本章的学习，要求了解圆柱蜗杆传动的类型、特点和应用；学会圆柱蜗杆传动的设计计算。 第5章 蜗杆传动 教学重点和难点： 蜗杆蜗轮传动参数的选择和计算 蜗杆蜗轮受力分析 蜗杆蜗轮的强度设计与校核 第5章 蜗杆传动 案例导入： 图5.1为300mm简易滚齿机的运动简图，其工作原理如下：电动机1通过带传动2、切削速度挂轮A和B以及万向联轴节3和锥齿轮，使滚刀4转动，从而完成切削运动。由于滚刀在轴向剖面内相当于一个齿条，滚刀转动相当于齿条在轴向移动，因此齿坯6也要相应地转动，并要求滚刀的转速与齿坯的转速之间严格保持着齿条与被加工齿轮间的啮合关系，也就是滚刀每转一转，刀齿在轴向移动一个齿时，齿坯也相应地转过一个齿，这个运动就是铣削齿轮的分齿运动。在机床上由装在工作台7下部的一对蜗杆蜗轮副9和10来保证这个分齿运动，并根据滚刀头数和被加工齿轮的齿数，靠改变分齿挂轮a、b、c和d的齿数比来保证滚刀和齿坯之间所要求的分齿运动关系。被加工齿轮的分齿精度取决于分度蜗杆蜗轮机构的精度。 蜗杆蜗轮机构是一种特殊的齿轮机构，广泛应用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中。本章将讨论蜗杆蜗轮机构的特性，几何尺寸计算、受力分析及其强度计算。 第5章 蜗杆传动 图5.1 简易滚齿机 1.电动机 2. 皮带传动 3. 万向联轴节 4. 滚刀 5. 垂直进给丝杠 6. 齿坯 8. 水平进给丝杠 9、10. 蜗杆蜗轮副 第5章 蜗杆传动 5.1 概述 5.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 5.3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 5.4 蜗杆传动的强度计算 5.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 5.6 本章实训 5.7 习题与练习 5.1 概述 5.1.1 蜗杆传动的特点 5.1.2 蜗杆传动的类型 5.1.3 蜗杆传动的精度 5.1 概述 本节介绍蜗杆蜗轮传动的组成和工作原理、蜗杆蜗轮传动的分类、特点及应用。 蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，如图5.2所示。通常两轴线在空间交错成90?。一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件，作减速传动。蜗杆蜗轮传动广泛用于各种机器和仪器中。 5.1 概述 图5.2 蜗杆传动 5.1.1 蜗杆传动的特点 蜗杆传动与齿轮传动相比，具有以下特点： (1)传动比大。在动力传动中，单级蜗杆传动比i=5～80；在传递运动时，如机床的分度机构，其传动比可达1000，因而结构很紧凑。 (2)传动平稳，噪声低。由于杆的齿是一条连续的螺旋线，所以传动平稳，噪声小。 (3)可制成具有自锁性的蜗杆。当蜗杆的螺旋角小于啮合副材料的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁特性，即蜗杆可以带动蜗轮，但蜗轮不能带动蜗杆。因此一些需要自锁的机构或设备常利用此特性，如起重设备等，以保证安全生产。 5.1.1 蜗杆传动的特点 (4）传动效率低。蜗杆传动中，由于蜗杆蜗轮啮合处相对滑动速度较大，产生的摩擦损失也较大，所以其传动效率较低，一般为0.7～0.8；对具有自锁性的蜗杆传动，效率低于0.5。 (5）制造成本较高。为了减少摩擦与磨损，增强耐热与抗胶合能力，蜗轮齿圈通常需要使用贵重的青铜等材料制造，而蜗杆则多淬硬后进行磨削，因此制造成本较高。 5.1.2 蜗杆传动的类型 根据蜗杆齿的旋向可分为左旋和右旋；根据蜗杆齿的头数可分为单头和多头；根据蜗杆外形，蜗杆又可分为圆柱蜗杆（图5.3a）、环面蜗杆（图5.3b）及锥蜗杆（图5.3c）。圆柱蜗杆制造简单，应用广泛；环面蜗杆传动润滑状态较好，有利于提高效率，但制造较复杂，主要用于大功率的传动。 5.1.2 蜗杆传动的类型 图5.3　圆柱蜗杆与环面蜗杆 5.1.2 蜗杆传动的类型 1.普通圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两大类。 普通圆柱蜗杆传动的蜗杆按刀具加工位置的不同以可分为阿基米德蜗杆（ZA型）、渐开线蜗杆（ZI型）、法向直廓蜗杆（ZN型）。 (1)阿基米德蜗杆（ZA型） 图5.4所示为阿基米德蜗杆，其端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向齿廓为直线。 (2)渐开线蜗杆（ZI型） 图5.5为渐开线蜗杆。渐开线蜗杆的端面齿廓为渐开线，路可轮齿可以用滚刀加工，并可在专用机床上磨削，制造精度较高，利于成批生产，适用于功率较大的高速传动。 5.1.2 蜗杆传动的类型 图5.4　阿基米德蜗杆 5.1.2 蜗杆传动的类型 图5.5渐开线蜗杆 5.1.2 蜗杆传动的类型 (3)法向直廓蜗杆（ZN