机械基础蜗杆传动教学教案 中职教育.doc

节 名 称 教 学 的 教 学 重 点 蜗杆传动 讲授 授课形式 课时 2 班 级 中专0101 1、 了解蜗杆传动的特点，主要参数 2、 掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向 1、 了解蜗杆传动的特点，主要参数 2、 掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向 教学难点 掌握蜗杆传动的受力分析，掌握蜗杆与蜗轮之间的转向、受力方向 辅助手段 课 后 体 会 模型 课外 作业 蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，用于传递空间交错的两轴间的运动和动力，一般交错角为908, 通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件

一、蜗杆传动的特点

1. 传动比大，结构紧凑。用于传递动力时，i=8-80,用于传递运动时，i 可达1000o

2. 传动平稳，无噪声。因为蜗杆与蜗轮齿的啮合是连续的，同时啮合的齿数 较多所以平稳性好。

3. 当蜗杆的螺旋角小于轮齿间的当量摩擦角时，蜗杆传动能自锁，即只能由损杆带动蜗

轮，而不能蜗轮带动蜗杆。

4. 传动效率低。因为在传动中摩擦损失大，其效率-般为叮二0.7〜0.8,具有 自锁性传动时效率门二0. 4〜0. 5。故不适用于传递大功率和长期连续工作。

5. 为了减少摩擦，蜗轮常用贵重的减摩材料（如青铜）制造，成本高。

二、蜗杆传动的主要参数

蜗杆传动的设计计算中，均以主平面（通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平 面）的参数和几何关系为基准。

（一）主要参数

I.模数、压力角、螺旋升角入与蜗轮的分度圆螺旋角|3

为了保证轮齿的正确啮合，蜗杆的轴向模数mxl应等于蜗轮的端面模数 蜗杆的轴向压力角ay应等于蜗轮的端面压力角a。蜗杆分度圆上的螺旋线 升角人应等于蜗轮分度圆上的螺旋角|3,旦两者螺旋方向相同。

蜗杆的轴向压力角ax （蜗轮的端面压力角％）为标准压力角20%

~ mxl=ml2= m .

au=cti2= a

X = P

通常取蜗杆的头数Z户1〜4。当Z0时，导程角小，效率低，—般用于分 度传

动或自锁传动中，Z=2〜4常用于动力传动和有较高效率。若头数多，导程 角大，制造困难。

蜗轮齿数根据传动比和蜗杆的头数决定：Z2=iZb通常取Z广20〜28, Z?不应 少于28齿，以免根切和降低传动的平稳性。 三、蜗杆传动的受力分析

1.蜗杆传动回I转方向的确定 （1）螺旋方向的判定

蜗杆传动与斜齿轮传动一样，也有左旋与右旋之分。蜗杆、蜗轮的螺旋方 向可用右手法则判定：手心对•着自己，四指顺着蜗杆（蜗轮）的轴线方向摆肩。

（a）右旋蜗杆

图 11 -45蜗杆蜗轮旋向判定

（b）右旋蜗轮

若啮合与右手拇指指向一致，该蜗杆（蜗轮）为右旋，反之为左旋。

（2）蜗轮旋转方向的判定 蜗轮的旋转方向不仅与蜗杆的旋转方向有关。蜗轮旋转

方向的判定方法如 下：当蜗杆是左旋（或右旋）时，伸出右手（或左手）半握

拳，用四指顺着蜗杆

（a）右旋蜗杆传动

（b）右旋蜗轮传动

图11 -46蜗轮旋转方向判定

的旋转方向，大拇指指向的相反方向就是蜗轮的旋转方向，蜗轮旋转方向判定。

2.蜗杆传动的受力分析

蜗杆传动的受力情况类似斜齿圆柱齿轮传动的受力情况。若不计摩擦力，齿 面上的法向力Fn仍可分解为三个相互垂直的分力。圆周力F,、轴向力R、径向 力

圆周力Ftl的方向与节点P的速度方向相反。 径向力n的方向总是指向蜗杆轴线。

轴向力R的方向和斜齿轮-•样，用主动轮左右手法则判定：对主动右旋 蜗杆以

右手四指弯曲方向表示转动方向，大拇指的指向即为轴向力R的方向。

由于蜗杆轴线与蜗轮轴线在空间交错成90°,故蜗杆力F“等于蜗轮轴向力旗, 蜗杆轴向力等于蜗轴圆周力蜗杆径向力昂等于蜗轮径向力F*艮化

Fti=—FX2 Fxi=—F：2 Fri=—F,.2

图n-47蜗杆传动的受力分析

(b)

四、蜗轮材料选择

蜗杆传动的主要失效形式有胶合、点蚀和磨损等，因此，蜗杆蜗轮的材料不 仅要有足够的强度，而且还要有良好的减磨性，耐磨性和抗胶合的能力。

蜗杆一般采用碳素钢或合金钢制造，要求齿而光洁并且有较高的硬度。对于 高速重载传动，蜗杆常用15 Cr、20 Cr、20 CrMnTi等，经渗碳淬火，表面硬度 HRC56〜62,并经磨削。对中速中载传动,蜗杆材料可用45、40 Cr、35SiMn 等，表面淬火，表面硬度HRC45〜55,也需磨削。低速不重要的传动，蜗杆材料 可采用45钢调质处理，硬度HB220〜270。

蜗轮材料可参考滑动速度Vs来选择，常采用青铜与铸铁，在Vs>5-25m/s 的连续工作的重要传动中，蜗轮材料常用铸锡磷青铜ZQSn10-l或铸锡锌铅青铜 ZQSn6-6-3等，这些材料的减摩性、耐磨性和抗胶合的性能及切削性能都较好， 但强度低，价格高。在Vs<5m/s传动中，蜗轮材料可用无锡青铜，如铸铝铁青 铜ZQA19-4或铸镒黄钢ZHMn58-2-2等，这类材料的强度较高，价格较廉，但减 摩性、抗胶合性能不如锡磷青铜。在Vs<2m/s的不重要传动中，蜗轮材料可用 灰铸铁HT150或HT200等，也可用球墨铸铁QT600-3、QT700-2等。也可由尼龙 或增强尼龙材料制成。