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《机械设计》之蜗轮蜗杆传动设计

热度956票时间：2011年5月06日 19:32

Np:YAyW'S]1O0蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。小齿轮的每个轮齿可在分度圆柱面上缠绕一周以上，这样的小齿轮外形像一根螺杆，称为蜗杆。大齿轮称为蜗轮。为了改善啮合状况，将蜗轮分度圆柱面的母线改为圆弧形，使之将蜗杆部分地包住，并用与蜗杆形状和参数相同的滚刀范成加工蜗轮，这样齿廓间为线接触，可传递较大的动力。　　

蜗杆蜗轮传动的特征：

5h4|L"O-cz0其一，它是一种特殊的交错轴斜齿轮传动，交错角为∑＝90°，z1很少，一般z1＝1～4；

'{"M^,o#@ D0其二，它具有螺旋传动的某些特点，蜗杆相当于螺杆，蜗轮相当于螺母，蜗轮部分地包容蜗杆。

r4C{AT._0蜗杆传动的类型

按蜗杆形状的不同可分：拓松汽车户外网 -nz-~ qU

1．圆柱蜗杆传动-普通圆柱蜗杆（阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆、锥面包络蜗杆）和圆弧蜗杆　

k%tn.Q(Kb0蜗杆传动的特点拓松汽车户外网 -v;Suzp[sN%z

在动力传动中，一般传动比i＝5-80；在分度机构或手动机构的传动中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目又少，因而结构十分紧凑。

6?!{:i|%qBP8L~M0在蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。

当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。这时，只能以蜗杆为主动件带动蜗轮传动，而不能由蜗轮带动蜗杆运动。

&| c3GAR'}I0蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0．4左右。为保证有一定使用寿命，蜗轮常须采用价格较昂贵的减磨材料，因而成本高。拓松汽车户外网 - Xr%kOt

蜗杆轴向力较大，致使轴承摩擦损失较大。拓松汽车户外网 -Tf ]Qa5]l_

QG4b1HxH0蜗杆传动的应用

由于蜗杆蜗轮传动具有以上特点，故常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。当要求传递较大功率时，为提高传动效率，常取z1＝2～4。此外，由于当γ1较小时传动具有自锁性，故常用在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。它还广泛应用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中；

hG9W~4O&D0拓松汽车户外网 -9\aAaoi

手动蜗杆传动卷扬机　　拓松汽车户外网 - Iqzup#qm

电动蜗杆传动卷扬机

　　利用蜗杆传动传动比大省力的特点，以及它的自锁性能，在起重机械中广泛应用。

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单级蜗杆传动减速器拓松汽车户外网 -I9G*NdzpvH

"vhk|[]&dj0蜗杆传动由蜗杆相对于蜗轮的位置不同分为上置蜗杆和下置蜗杆传动。

Dw\V Z&j ]:|$F)|0蜗杆传动的效率

xf Y6vF0闭式蜗杆传动的效率由三部分组成，蜗杆总效率η为拓松汽车户外网 -Z4zJrNz

$B^#G$AQmV0g0　　η=η1η2η3拓松汽车户外网 -vqX7`;_]B

xO9x~*~ ?y*OAl^9|0式中：

η1-传动啮合效率；　　

　　蜗杆总效率η主要取决于传动啮合效率η1 。其考虑齿面间相对滑动的功率损失；啮合效率可近似地按螺纹副的效率计算，即

S0bo8OjsX0

　　式中：

　　　　γ-普通圆柱蜗杆分度圆上的导程角；拓松汽车户外网 -UcDe,BU

　　　　v-当量摩擦角,, 其值可根据滑动速度vs 选取。

!P+Xuz%vY}pU0　　普通圆柱蜗杆传动的vs、fv、v见表。

5LN$q2]bs,_:L0　　滑动速度vs由图得：

　　m/s拓松汽车户外网 -4h1q+y o{9EPi

　　　　v1-蜗杆分度圆的圆周速度，m/s；拓松汽车户外网 - j"S Kv8r+i7W

JT l0x~)q3d0　　　　d1-蜗杆分度圆直径，mm；

　　　　n1-蜗杆的速度，r/min。拓松汽车户外网 -u3~w#{4nX V]

η2-油的搅动和飞溅损耗时的效率；

η3-轴承效率。拓松汽车户外网 -xX&E? PL1i6v

z$x(d({7U7y0　　在设计之初，为求近似计算蜗杆轴上的扭矩T2，η值可估取为：

蜗杆头数Z1

)]?T_n6s01

qU;o4s4@!V:zw02

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9G6E,[J3h,plq06

总效率η拓松汽车户外网 -!d5Ic7N6`G q

0.7拓松汽车户外网 - n ]aP1_J&Sp V

d U |Af@fx+Hs00.8拓松汽车户外网 -*t!i$i)] Z4T/I

0.9

0.95

5v%m0g1i$FN0蜗杆传动的润滑油

润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件合理选用。在钢蜗杆配青铜蜗轮时，常用的润滑油见表。拓松汽车户外网 -"bcfU:o'Xd9j

全损耗系统用油牌号L-AN

%yxq!\0hO W068拓松汽车户外网 -8r)[t(_ou

$t'S/}+sl+BQO)E0100

150

220

320拓松汽车户外网 -7y(wp#A@D

9c6Rl-r9Wh}it0460拓松汽车户外网 -d!mbQ hMu

680

%].A-R.d5@i0运动粘度v40(cSt)

61.2—74.8

90—110

135—165拓松汽车户外网 -9A dzz,x'NT'J

Q.c/h8`:c(k5g0198—242

288—352拓松汽车户外网 -~NAq8j J z

414—506

Yiqplx.?0612—748拓松汽车户外网 -f7W7I&rO]

D0X0Q2h*Gb0粘度指数不小于拓松汽车户外网 -*V,D)iD6q Htu

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/A'`-?+y6vvxMe0闪点(开口)(0C) 不低于拓松汽车户外网 - HxK;c7K&bq

gB*I0Z(Z&S0180拓松汽车户外网 -5i5Y#`%EeN

200

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倾点(0C) 不高于拓松汽车户外网 -f [m!q5t.\G

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润滑油粘度及给油方法，一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。对于闭式传动，常用的润滑油粘度及给油方法见表；对于开式传动，则采用粘度较高的齿轮油或润滑旨。如果采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端；蜗杆正反转时，两边都要装有喷油嘴，而且要控制一定的油压。拓松汽车户外网 -n^)x!i~9w^

蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法拓松汽车户外网 -o!v"_%qj_&C

蜗杆传动的相对滑动速度

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b3p3r$l1er4H01—2.5拓松汽车户外网 -yrJ6w+K

0—5

>5—10拓松汽车户外网 -WKx#d@0|Gt

>10—15拓松汽车户外网 -Q] B.F4q,MHS

3aN`+Y-em?0>15—25

%d^*gF2ts|V'?4\ B0>25

;B!G7{Kzg0载荷类型

r!s*^}M/b/Pj0重

&GGg2Sncc$TU:j0重

中

(不限)

tEz$mo1JIyS0(不限)

,A/EZ lc;H.w'Z0(不限)

(不限)

运动粘度v40(cSt)拓松汽车户外网 -z%Y,tW\9e

900

500

350

220

&u9]2P O ZY1h$NAB]0150拓松汽车户外网 -4sac;BVz-^

100

*jdh,C nqH&w{lp080

2]!_.u"U?/a!T7P8C0给油方法拓松汽车户外网 -;D1wzjt O

油池润滑拓松汽车户外网 -^2T1~R4Nn J~

喷池润滑或油池润滑

喷池润滑时的喷油压力(MPa)

0.7

2拓松汽车户外网 - lm!uW9}(Tf

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对闭式蜗杆传动采用油池润滑时，在搅油损耗不致过大的情况下，应有适当的油量。这样不仅有利于动压油膜的形成，而且有助于散热。对于蜗杆下置式或蜗杆侧置式的传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；当为蜗杆上置式时，浸油深度约为蜗轮外径的1／3。拓松汽车户外网 -8gw%YV.v

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