9.7 蜗杆传动（课件）《机械基础》（机工版·第2版）同步精品课堂

9.7 蜗杆传动 《机械基础》（机工版） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 01 03 02 了解蜗杆传动的组成及类型和传动比。 掌握蜗杆传动回转方向的判别方法，了解蜗杆传动的应用特点。 掌握蜗杆传动几何尺寸的计算方法。熟悉蜗杆传动的正确啮合条件。 新知学习 情景导入 同学们，你们在车间见过卷扬机卷起重物吗？那些机器里有个“长鼻子”零件和带齿的轮子咬合着，转起来慢悠悠却力气大——这就是蜗杆和蜗轮组成的蜗杆传动。它为啥能轻松带动重物？洗衣机里的减速器、机床的进给机构，都藏着这种传动装置。今天咱们就来学它由啥组成，蜗杆有哪些类型，怎么算传动比，怎么判断转向，还有它的特点和啮合要求。搞懂这些，以后修设备时看到蜗杆传动，就知道它怎么工作的了。 新知学习 1.蜗杆传动的组成 蜗杆传动由蜗杆、蜗轮、机架等组成，是利用蜗杆副传递运动和动力的一种机械传动装置，如图9-52所示。 新知学习 一、蜗杆传动的组成及蜗杆的类型 新知学习 (1)蜗杆。与蜗轮啮合组成交错轴齿轮副，且只有一个或几个螺旋齿的齿轮称为蜗杆。在蜗杆传动中，蜗杆通常为主动件，使机构做减速运动。 (2)蜗轮。与蜗杆组成交错轴齿轮副且轮齿沿着齿宽方向呈内凹弧形的齿轮称为蜗轮。在蜗杆传动中，蜗轮通常为从动件。若为非自锁蜗杆传动，则蜗轮也可以作为主动件，使机构做增速传动。 (3)蜗杆副。由蜗杆及与其配对的蜗轮组成的交错轴齿轮副称为蜗杆副。蜗杆与蜗轮的轴线在空间互相垂直交错成 90°。 新知学习 一、蜗杆传动的组成及蜗杆的类型 新知学习 2.蜗杆的类型 蜗杆的类型很多，根据外形不同，有圆柱蜗杆、环面蜗杆、锥蜗杆等；根据齿形不同，普通圆柱蜗杆有阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆等。 (1)渐开线蜗杆 齿面为渐开螺旋面的圆柱蜗杆，其端面齿廓为渐开线，轴平面和法向平面内的齿形为曲线。 (2)法向直廓蜗杆 在垂直于齿线的法向平面内的齿廓为直线的蜗杆。 新知学习 一、蜗杆传动的组成及蜗杆的类型 新知学习 (3)阿基米德蜗杆(图9-53) 齿面为阿基米德螺旋面的圆柱蜗杆称为阿基米德蜗杆，其端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向截面为齿条形直线齿廓(故又称轴向直廓蜗杆)，法向齿廓为曲线。生产实际中阿基米德蜗杆的加工方法与车削梯形螺纹的方法类似，其加工测量方便，应用最广，本书主要介绍阿基米德蜗杆。 新知学习 一、蜗杆传动的组成及蜗杆的类型 新知学习 蜗杆传动的传动比是主动蜗杆的角速度与从动蜗轮角速度的比值，也等于蜗杆头数与蜗轮齿数的反比，即 i12 = = = （9-17） 式中 ω1，n1 —— 主动蜗杆的角速度、转速; ω2，n2 —— 从动蜗轮的角速度、转速; z1 —— 主动蜗杆的头数； z2 ——从动蜗轮的齿数。 新知学习 二、蜗杆传动的传动比 新知学习 提示：蜗杆传动的传动比i12 ≠ 1.蜗杆(或蜗轮)旋向的判别 蜗杆(或蜗轮)旋向的判别采用右手定则：伸出右手，掌心朝着自己，四指指向与蜗F(或蜗轮)的轴线方向一致，则大拇指指向与蜗杆(或蜗轮)螺旋线上升方向一致的为;旋，反之为左旋，如图 9-54 所示。 新知学习 三、蜗杆传动回转方向的判别 新知学习 新知学习 三、蜗杆传动回转方向的判别 新知学习 2.蜗轮回转方向的判别 蜗杆传动时，蜗轮的回转方向不仅与蜗杆的回转方向有关，而且与蜗杆轮齿的螺旋方向有。蜗轮回转方向的判定方法如下:蜗杆(或蜗轮)左旋时用左手，右旋时用右手，半握拳曲四指，指向与蜗杆的回转方向一致，蜗轮回转方向与大拇指指向相反，如图 9-55 所示。 1)传动比大且准确。根据i12 = = 可知，由于蜗杆的头数一般为1~4，因此可以在轮齿数不大的情况下获得较大的单级传动比，最大可达1000。 2)承载能力大。蜗杆传动为线接触，且同时进人啮合的轮齿对数较多，因此其承载能力大。 3)传动平稳，振动、冲击和噪声均很小。这是由于蜗杆传动同时进入啮合的轮齿对数较多，且啮合时轮齿为逐渐进入和逐渐退出。 新知学习 四、蜗杆传动的特点 新知学习 4)具有自锁性能。当蜗杆的导程角小于材料的当量摩擦角时、便会发生自锁现象。此时只能由蜗杆带动蜗轮传动，而不能由蜗轮带动蜗杆传动。如图9-56所示的手动起重机(俗称手动葫芦)即为蜗杆自锁原理的应用实例。 5)传动效率低。由于蜗杆和蜗轮啮合时轮齿间的相对滑动速度较大，传动中的摩擦、磨损大，因此传动效率很低。具有自锁性能的蜗杆传动，其效率一般不超过50%。而且由于摩擦中产生大量的热量，因此蜗杆传动对润滑和冷却有特别的要求。 新知学习 四、蜗杆传动的特点 新知学习 6)蜗轮材料昂贵。为了减小摩擦，提高蜗杆传动的效率和使用寿命，蜗杆采用钢件蜗轮则常采用价格昂贵的减摩材料，如锡青铜等。 7)不能任意互换啮合。在蜗杆副中，由于蜗轮的轮齿呈凹圆弧形包围着蜗杆，所以切制蜗轮的蜗轮滚刀，其参数必须与工作蜗杆的参数完全相同，即不仅要求模数、压力角相同，滚刀与蜗杆的分度圆直径、螺旋线头数、导程角也都要求相同。因此，仅模数和压力角相同的蜗杆与蜗轮是不能任意互换啮合的。 新知学习 四、蜗杆传动的特点 新知学习 1.中平面(中间平面) 通过蜗杆轴线且与蜗轮轴线垂直的平面称为中平面，如图9-57所示。为了便于加工规定中平面内的参数为标准值。 中平面内的蜗杆传动相当于标准齿条与标准渐开线齿轮相合。 新知学习 五、蜗杆传动的基本参数 新知学习 2.模数 m 蜗杆传动的模数系列与齿轮传动的模数系列有所不同，蜗杆的模数系列见表9-5。蜗杆的标准模数指轴向模数，以mx表示;蜗轮的标准模数指端面模数，用mt表示。蜗杆与蜗轮正确啮合时，蜗杆的轴向模数必须与蜗轮的端面模数相等，且为标准值，即 mx=mt=m。 3.压力角 蜗杆的压力角是指轴向压力角，用αx表示;蜗轮的压力角是指端面压力角，用αt表示。蜗杆与蜗轮正确啮合时，蜗杆的轴向压力角必须等于蜗轮的端面压力角，且为标准值即 αx =αt=20°。 新知学习 五、蜗杆传动的基本参数 新知学习 4.蜗杆的直径系数q 蜗杆的直径系数是指蜗杆分度圆直径d1除以轴向模数m所得的商，其公式为 q = （9-18） 式中 q —— 蜗杆的直径系数; d1 —— 蜗杆分度圆直径(mm); m —— 蜗杆的轴向模数(mm) 新知学习 五、蜗杆传动的基本参数 新知学习 生产中，为使刀具标准化，减少蜗轮滚刀的数目，除规定标准模数和压力角外，还对一定模数m的蜗杆的分度圆直径d1做了规定，即对直径系数做了规定，见表 9-6。 新知学习 五、蜗杆传动的基本参数 新知学习 5.蜗杆的导程角 γ 蜗杆的导程角是指蜗杆分度圆柱螺旋线的切线与端平面之间所夹的锐角，用γ表示。γ越大，蜗杆传动的效率越高；γ越小，蜗杆传动的效率越低。当导程角γ小于材料的当量摩擦角时，机构将出现自锁现象。蜗杆的直径系数与蜗杆的导程角之间的关系为 tanγ = = （9-19） 当蜗杆的头数z1一定时，蜗杆的直径系数q越大，蜗杆分度圆直径d1越大，蜗杆的刚性越好，但导程角γ越小，传动效率越低，自锁性越好。反之，q值越小，蜗杆的刚性越差，导程角γ越大，传动效率越高。 新知学习 五、蜗杆传动的基本参数 新知学习 蜗杆传动几何尺寸的标注如图 9-57所示，其几何尺寸的计算公式见表9-7。 新知学习 六、蜗杆传动几何尺寸的计算 新知学习 蜗杆传动在中间平面内的正确啮合条件如下: 1)蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，即 mx1 = m t2 = m。 2)蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，即 αx1 = αt2 = 20° 3)蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角，且旋向相同，即γ1 = β2。 新知学习 七、蜗杆传动的正确啮合条件 新知学习 随堂练习 （1）简述蜗杆传动的组成及主要类型。 （2）蜗杆传动的传动比如何计算？与齿轮传动比有何不同？ 课堂练习 答案：A 解析：蜗轮分度圆直径d₂=模数m×蜗轮齿数z₂，与齿轮类似，故选A。 1.蜗轮的分度圆直径计算公式是（ ） A. d₂ = m×z₂ B. d₂ = m×q C. d₂ = m×z₁ D. d₂ = m/ z₂ 课堂练习 答案：C 解析：卷扬机需要大传动比和自锁性，蜗杆传动适合，其他多为齿轮传动，故选C。 2.下列设备中，常用蜗杆传动的是（ ） A. 汽车变速箱 B. 自行车链条传动 C. 卷扬机减速器 D. 车床主轴箱 课堂练习 答案：B 解析：头数越多，导程角越大，滑动摩擦越小，效率越高，故选B。 3.蜗杆头数越多，传动效率（ ） A. 越低 B. 越高 C. 不变 D. 先高后低 课堂练习 答案：A 解析：导程角即螺旋线升角，是蜗杆螺纹与轴线的夹角，故选A。 4.蜗杆的导程角γ与螺旋线升角的关系是（ ） A. 相等 B. 互补 C. 互余 D. 无关 课堂练习 答案：B 解析：拇指指向为蜗轮节点运动方向，拇指向左时，蜗轮逆时针转动，故选B。 5.当蜗杆顺时针转动时，用右手定则判断蜗轮回向，拇指指向左，则蜗轮（ ） A. 顺时针转 B. 逆时针转 C. 不转动 D. 无法判断 课堂练习 答案：B 解析：q为标准值，可减少蜗杆加工刀具的种类，故选B。 6.直径系数q的作用是（ ） A. 调节蜗杆强度 B. 简化刀具规格 C. 增大传动比 D. 实现自锁 课堂练习 答案：A 解析：蜗轮回向由蜗杆的转向和旋向（左旋/右旋）共同决定，故选A。 7.蜗杆传动中，蜗轮的旋转方向取决于（ ） A. 蜗杆转向和旋向 B. 蜗杆齿数和模数 C. 传动比大小 D. 蜗轮齿数 课堂练习 答案：A 解析：单头蜗杆导程角最小，最易满足自锁条件，故选A。 8.下列哪种蜗杆传动自锁性最好（ ） A. 单头蜗杆 B. 双头蜗杆 C. 三头蜗杆 D. 四头蜗杆 课堂小结 感谢观看 $$