课 时 授 课 计 划 第57次课 【教学课题】：§11-1 蜗杆传动的特点和类型 【教学目的】：掌握蜗杆传动的参数、几何尺寸，受力分析和转向的判断 【教学重点及处理方法】：蜗杆传动的参数、几何尺寸，受力分析和转向的判断 处理方法： 详细讲解 【教学难点及处理方法】：力分析和转向的判断 处理方法： 详细 【教学方法】: 讲授法 【教具】：三角板 【时间分配】： 引入新课 5min 新课 80 min 小结、作业 5min 第三次课 【提示启发 引出新课】 蜗杆传动是由蜗杆蜗轮组成，通常蜗杆和蜗轮的轴线在空间交错成900，属于空间机构。一般情况下，蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。 【新课内容】 §11-1 蜗杆传动的特点和类型 蜗杆传动的类型： 根据分度曲面形状分类：蜗杆  圆柱蜗杆传动 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 圆柱蜗杆传动分为： 普通圆柱蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 普通圆柱蜗杆传动分为： 阿基米德蜗杆 渐开线蜗杆 法向直廓蜗杆 锥面包络蜗杆 阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）： 是用两刀刃夹角为40°的梯形车刀在车床上加工而成，加工时将车刀的刀刃放于水平位置，并与蜗杆轴线在同一水平面。 车削简单，但当导程角大时，加工不便，且难于磨削，不易保证加工精度。一般用于低速、轻载或不太重要的传动。应用最广泛。 渐开线蜗杆（ZI蜗杆）： 将车刀的刀刃与蜗杆的基面圆柱相切，并与蜗杆轴线在同一水平面。  可以磨削，易保证加工精度。加工工艺性好，精度较高。但需专用机床，成本高。一般用于蜗杆头数较多，转速较和较精密的传动。 3、法向直廓蜗杆（ZN蜗杆） 蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，法面N－N齿廓为直线。车削时车刀刀刃平面置于螺旋线的法面上。  加工简单，可用砂轮磨削，常用于多头精密蜗杆传动。 二、蜗杆传动的特点及应用 特点： 传动比大； 分度系统中可达1000，在动力传动中一般为10～ 80 结构紧凑； 传动平稳、噪声低； 在一定条件下可自锁； 效率低； 一般只有0.7～0.8，自锁时只有0.4 齿面相对滑移速度大，易磨损和发热； 成本高； 应用： 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备等传动系统中，但不适于传递大功率 。 §11-2 普通圆柱蜗杆主要参数和几何尺寸计算 中间平面： 通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。 对于阿基米德蜗杆传动，在中间平面上，相当于齿条与齿轮的啮合传动。在设计时常取此平面内的参数和尺寸作为计算基准。  一、蜗杆传动的主要参数及选择： 1、模数m和压力角 模数及压力角均为标准值，标准模数可查相关资料，标准压力角为20°。 2、传动比 i 、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2 式中：n1、n2—蜗杆、蜗轮的转速(r/min) Z1、Z2--蜗杆头数、蜗轮齿数 Z1通常为1、2、4、6， Z2通常取28～80。 3、蜗杆导程角 式中：px1—蜗杆的轴向齿距(mm) d1—蜗杆分度圆直径 (mm)  4、蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 蜗杆的分度圆直径d1和为标准值(参见教材或相关资料)直径系数q：蜗杆的分度圆直径d1与模数m的比值。 5、标准中心距 a §11-3 蜗杆传动的失效形式、材料和结构 一、齿面间滑动速度： 蜗杆和蜗轮啮合时，相对滑动速度vs的大小及方向取决于蜗杆与蜗轮的圆周速度v1及v2：  二、蜗杆传动的失效形式和计算准则： 1.失效形式 : 胶合、磨损、点蚀（蜗轮轮齿上）、折断 原因：相对滑动速度大 2、设计准则： 闭式传动：按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核并进行热平衡验算。 开式传动：只按齿根弯曲疲劳强度设计。 当蜗杆轴支承跨距较大时，应进行蜗杆轴刚度计算。 三、蜗杆蜗轮常用材料： 要求：1）足够的强度 2）良好的减摩、耐磨性 3）良好的抗胶合性 蜗杆：一般用碳钢或合金钢，如40、45、40Cr、20CrMnTi等。 蜗轮：常用青铜和铸铁，如铸造锡青铜(ZCuSn10Pb1)，铸造铝铁青铜(ZXuSn5Pb5Zn5)等。 四、蜗杆和蜗轮的结构： 蜗杆的结构: 通常为整体式——蜗杆轴 蜗轮的结构→通常为组合式 齿圈压配式：用于尺寸不太大或工作温度变化较小的场合。 螺栓联接式：用于尺寸较大或磨损后需更换蜗轮齿圈的场合。 a)齿圈压配式 b)螺栓联接式 c)整体浇注式 d)拼铸式 整体浇注式：主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。 拼铸式：只用于成批制造的蜗轮。 §11-4 蜗杆传动的受力分析 一、蜗轮旋转方向的判定： 蜗轮放置方向，按照蜗杆的螺旋线旋向和旋转方向，应用“左、右”手定则来判定。 “左、右”手定则：当蜗杆为右旋时使用右手；左旋时用左手。四个拇指顺蜗杆转向“握住”其轴线，则大拇指的反方向即为蜗轮的转向。 右旋 左旋 二、轮齿上的作用力： 法向力Fn可分解为三个相互垂直的分力：圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fx。 式中：T1、T2—蜗杆、蜗轮上的转矩(Nmm (η为蜗杆传动效率)  §11-5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 一、蜗杆传动的效率： 闭式蜗杆传动总效率包括： 考虑轮齿啮合齿面间摩擦损失时的效率； 考虑轴承摩擦损失的效率； 考虑浸入油池中的零件搅动润滑油及飞溅损失进和效率。 蜗杆传动的总效率： 式中：γ----蜗杆导程角； ρv----当量摩擦角，(其值参见教材P187表11-5) 蜗杆传动自锁条件： 二、蜗杆传动的润滑： 目的：1）提高效率； 2）降低温升，防止磨损和胶合 闭式蜗杆传动润滑油粘度及给油方法： 滑动速度 Vs/(m.s-1) <1 <2.5 <5 >5～10 >10～15 >15～25 >25  工作条件 重载 重载 中载 — — — —  粘度V40℃ /(mm2.s-1) 1000 600 320 220 150 100 68  润滑方式 油 浴 油浴或喷油 压力喷油润滑及其压力/(Nmm2)     0.07 0.2 0.3  开式蜗杆传动：常采用粘度较高的齿轮油或润滑指进行润滑。 三、蜗杆传动的热平衡： 如果工作温度超过许用温度，应采取措施： 1）增加散热面积：如箱体上铸出或焊上散热片  2）提高散热系数：如蜗杆轴上装风扇强迫通风  加冷却装置：如在箱体油池内设冷却水管或用循环油冷却 蛇形冷却水管 循环水冷却 【小结】：蜗杆传动的参数，几何尺寸和计算。 【作业】： 3。 【后记】：