6.5 蜗杆传动（教案）-《机械基础》同步精品课堂（高教版）

6-5 蜗杆传动 【教学目标】 一.知识目标： 1.了解蜗杆传动的工作原理； 2.会计算蜗杆传动的传动比； 3.会判断蜗杆传动中蜗轮的转向； 4.了解蜗杆传动的失效形式； 5.了解蜗杆传动的结构和常用材料。 二.能力目标： 1.能够正确判断蜗杆传动中蜗轮的转向 2.分析蜗杆传动的工作原理，使学生初步具备分析蜗杆传动的能力。 三.素质目标： 1.通过实践操作培养认真、细致的学习习惯； 2.通过小组合作，培养学生团队合作学习能力。 【重点难点】 重点：蜗杆传动的基本参数和尺寸计算 难点：蜗杆传动的方向判断 【教学方法】 演示法、讲授法、情景教学法相结合 【学生分析】 在学习本节之前，学生已学习了带传动、链传动、螺旋传动、齿轮传动等相关知识，学生已具有一定的学习基础。 【教学过程】 1． 导入新课 减速器传动机构中，平行轴间的传动用圆柱齿轮传动，相交轴间的传动用圆锥齿轮传动，那么空间两交错轴间的运动是用什么来传递运动的呢？本节课我们将学习蜗杆传动机构的知识。 二．讲授新课 （一）蜗杆传动的工作原理、类型、特点和应用 1.蜗杆传动的工作原理 蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮和机架组成的传动装置,用来传递空间两交错轴间 的运动和动力,通常交错角为 90°。一般蜗杆为主动件,蜗轮为从动件。 2.蜗杆传动的类型 蜗杆传动按形状分为圆柱蜗杆传动、环面圆柱蜗杆传动和圆锥蜗杆传动,其中圆柱蜗杆传动应用最广泛。圆柱蜗杆传动又分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆按蜗杆螺旋面形状可分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆和法面直廓圆柱蜗杆等,其中阿基米德蜗杆应用最广泛。 蜗杆按螺旋线的方向不同分为左旋蜗杆与右旋蜗杆，一般多用右旋蜗杆，只有一条螺旋线的杆称为单头蜗杆,有两条及以上螺旋线的称为多头蜗杆。 3.蜗杆传动的特点和应用 与齿轮传动相比,蜗杆传动的主要优点如下: （1）传动比大,结构紧凑。 （2） 传动平稳、无噪声。 （3） 蜗杆传动可以自锁,有安全保护作用。 蜗杆传动的主要缺点如下: （1） 摩擦发热大,效率低。 （2） 成本较高。为了减少摩擦、提高效率和使用寿命,蜗轮往往要用价格较贵的青铜等减摩材料制造。 （二）蜗杆传动的基本参数、几何尺寸计算和旋转方向判定 1.蜗杆传动的基本参数 (1)模数 m 和压力角 α 通常把沿着蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线剖切的平面称为中间平面,在该平面内, 蜗轮和蜗杆之间的啮合相当于齿轮和齿条的啮合。 蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数,蜗杆的压力角 α 应等于蜗轮的端面压力角。 (2)蜗杆头数 Z1、传动比 i 和蜗轮齿数 Z2 一般推荐z=1-4,最多为 6。单头蜗杆容易切削,自锁性好,但效率低。蜗杆头数越多,加工越困难,分度误差越大。 蜗杆传动比是蜗杆转速与蜗轮转速之比，也等于蜗轮齿数与蜗杆头数之比, 即 i12=n1/n2=Z2/z1。 (3)蜗杆分度圆直径 d1和蜗杆直径系数 q 蜗杆分度圆直径与模数的比值称为蜗杆直径系数 q,即 q=d1/m。 (4)蜗杆导程角λ tanλ= z1p1/πd1= z1m/d1=z1/q 2.蜗杆传动的几何尺寸计算 当蜗杆传动的主要参数确定后，其几何尺寸可按公式计算。 3.蜗杆传动的旋转方向判定 （1）蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定 （2）蜗轮的旋转方向不仅与蜗杆的旋转方向有关，而且还与蜗杆的螺旋方 向有关。蜗轮旋转方向的判定方法如下:当蜗杆是右旋(或左旋)时,伸出右手(或 左手),四指顺着蜗杆的旋转方向,半握拳,蜗轮 在啮合点的线速度方向与大拇指 指向相反。 4.蜗杆传动的正确啮合条件 蜗杆传动的正确啮合条件为 mx1=mt2=m； αx1=αt2= α； λ=β且旋向相同。 （三）蜗杆传动的失效形式与维护 1.蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、磨损和折断。闭式传动中,蜗 轮的失效形式主要是齿面点蚀与齿面胶合;开式传动中,蜗轮的失效形式主要是 磨损;当过载时,会发生轮齿折断现象。 2.蜗杆传动的维护 (1)蜗杆传动的润滑 蜗杆传动的润滑方式主要有油池润滑和喷油润滑。 (2)蜗杆传动的散热 ① 在箱体外壁增加散热片； ② 在蜗杆轴端装风扇进行人工通风； ③在箱体油池内装蛇形冷却水管； ④采用压力循环润滑等。 （四）蜗杆和蜗轮的材料与结构 1.蜗杆和蜗轮的材料 蜗杆多采用调质钢、渗碳钢和表面淬火钢制造,如 45钢.20Cr 钢 42SiMn钢,40CrNi 钢,18CrMnTi钢、15CrMn钢等。常通过热处理提高齿面硬度,增加耐磨性。 蜗轮材料的选择要考虑齿面相对滑动速度。对于高速而重要的蜗杆传动,蜗 轮常用铸锡青铜制造;当滑动速度较