機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課件 07蝸桿傳動(dòng)

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

課程內(nèi)容第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第三章平面連桿機(jī)構(gòu)第四章凸輪機(jī)構(gòu)第五章其他常用機(jī)構(gòu)第六章齒輪機(jī)構(gòu)第七章蝸桿傳動(dòng)第八章輪系第九章帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)第十章聯(lián)接第十一章軸第十二章軸承第十三章聯(lián)軸器離合器制動(dòng)器第十四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第七章蝸桿傳動(dòng)【教學(xué)內(nèi)容】7-1

蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2

蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3

蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-5蝸桿和渦輪的結(jié)構(gòu)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握蝸桿傳動(dòng)類型、應(yīng)用場(chǎng)合及傳動(dòng)特點(diǎn)；2.了解其主要參數(shù)、幾何尺寸類型；3.了解失效形式、材料和精度等；4.知曉影響蝸桿傳動(dòng)效率的因素、潤(rùn)滑和熱平衡計(jì)算。【知識(shí)點(diǎn)】1.阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿、法向直廓蝸桿的制造和應(yīng)用場(chǎng)合。2.蝸桿的模數(shù)、壓力角、蝸桿導(dǎo)程角、蝸桿分度圓直徑等。3.蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、熱處理、材料及許用應(yīng)力。蝸桿傳動(dòng)是一種結(jié)合實(shí)際工作需求設(shè)計(jì)的一種輪和軸之間動(dòng)力的傳遞方式，兩者的傳動(dòng)軸的軸線不平行，不同于齒輪之間的傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)用來傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，一般兩軸交角為90°。蝸桿傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、汽車、冶金機(jī)械、儀器和起重設(shè)備之中，最大傳動(dòng)功率可達(dá)750kW，通常在50kW以下使用，如圖7-1所示。圖7-1蝸桿傳動(dòng)7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸【機(jī)器人的核心零部件——減速器】——隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，在航空航天、新能源、機(jī)器人和醫(yī)療器械等領(lǐng)域，對(duì)減速器提出了新的要求，蝸輪減速器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳動(dòng)鏈短、傳遞功率大、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)，并具有較高運(yùn)行精度而被廣泛使用。當(dāng)前的機(jī)器設(shè)備也日益完善，尤其是工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，大大增加了對(duì)減速器的需求量，這也給減速器提供了更廣闊的應(yīng)用舞臺(tái)。因此，我們需要深刻理解相應(yīng)的理論知識(shí)，熟練掌握機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核，可以在今后的設(shè)計(jì)與檢修等工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，增強(qiáng)未來的職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)1.傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比在傳遞動(dòng)力時(shí)，i=5~80，常用的為i=15~50。分度傳動(dòng)時(shí)i可達(dá)1000。2.傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低。由于蝸桿的齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，蝸輪輪齒和蝸桿是逐漸進(jìn)入嚙合并逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多。3.具有自鎖性。蝸桿傳動(dòng)可設(shè)計(jì)成具有自鎖性能的傳動(dòng)，當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于當(dāng)量摩擦角γ＜ρv時(shí)，具有自鎖性能，如：起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械、鑄造澆注機(jī)械等。4.傳動(dòng)效率較低。蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)效率一般為70～80%，當(dāng)具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)，其效率小于50%。5.制造成本較高。為了減磨和耐磨，提高齒面抗膠合能力，蝸輪常采用貴重的銅合金制造，因此成本較高。7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸二、蝸桿傳動(dòng)的類型蝸桿傳動(dòng)按照蝸桿的形狀不同分可為圓柱渦桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐面蝸桿傳動(dòng)三種類型。7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸圓柱蝸桿傳動(dòng)

環(huán)面蝸桿傳動(dòng)

錐面蝸桿傳動(dòng)二、蝸桿傳動(dòng)的類型蝸桿傳動(dòng)按照蝸桿的形狀不同分可為圓柱渦桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐面蝸桿傳動(dòng)三種類型。1．圓柱蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿制造簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。蝸桿有左、右旋之分，常用的齒數(shù)（頭數(shù)）z1=1～4。按蝸桿的齒廓形狀不同分為：1）阿基米德蝸桿：該蝸桿的端面齒廓為阿基米德螺旋線，軸向齒廓為直線，其加工方法與普通梯形螺紋相似。阿基米德蝸桿加工容易，但難以磨削，所以齒的精度和表面質(zhì)量不高，多用于載荷較小、低速或不重要的場(chǎng)合。2）法向直廓蝸桿：該蝸桿的端面齒廓為延伸漸開線，可進(jìn)行磨削，齒的加工精度和表面質(zhì)量高，常用于機(jī)床的緊密傳動(dòng)中。3）漸開線蝸桿：該蝸桿的端面齒廓為漸開線。漸開線蝸桿可以用滾刀加工，并可在專用機(jī)床上磨削。制造精度較高，適用于成批生產(chǎn)、大功率、高速和精密傳動(dòng)的場(chǎng)合。7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸二、蝸桿傳動(dòng)的類型2．環(huán)面蝸桿傳動(dòng)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)嚙合潤(rùn)滑條件好，同時(shí)接觸的齒數(shù)較多，承載能力大，但加工困難，精度要求較高，齒輪間具有較好的油膜形成條件，因而抗膠合的承載能力和效率都較高。7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸二、蝸桿傳動(dòng)的類型3．錐面蝸桿傳動(dòng)錐面蝸桿傳動(dòng)如圖所示，其嚙合齒數(shù)多，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高。蝸輪能用淬火鋼制造，可以節(jié)約有色金屬。圓柱蝸桿傳動(dòng)

環(huán)面蝸桿傳動(dòng)

錐面蝸桿傳動(dòng)7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸對(duì)于普通蝸桿，通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為中間平面（主平面），如圖7-3所示。根據(jù)嚙合原理，蝸輪與蝸桿在中間平面上的嚙合相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。因此，蝸桿傳動(dòng)尺寸計(jì)算以中間平面內(nèi)的參數(shù)和幾何關(guān)系為基準(zhǔn)，引用漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)的計(jì)算關(guān)系。7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸圖7-3圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)一、主要參數(shù)1．模數(shù)m和壓力角α根據(jù)GB/T10088-2018規(guī)定，將中間平面的蝸桿軸向模數(shù)mx1和軸向壓力角αx1規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值，模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值見表7-1，壓力角αx1=20°。在中間平面內(nèi)，蝸輪與蝸桿的嚙合相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合，蝸輪與蝸桿的正確嚙合條件為：其中：mt2、αt2、β分別為蝸輪的模數(shù)、壓力角和螺旋角；γ為蝸桿的導(dǎo)程角，其推薦值見表7-2。7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸表7-1圓柱蝸桿的模數(shù)m和分度圓直徑d1的匹配值

注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字盡可能不采用7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸模數(shù)m/mm分度圓直徑d1蝸桿頭數(shù)z1m2d1/mm3模數(shù)m/mm分度圓直徑d1蝸桿頭數(shù)z1m2d1/mm31181（自鎖）186.3（80）1，2，431751.2520131.251121（自鎖）44522.41（自鎖）358（63）1，2，440321.6201，2，451.2801，2，4，65120281（自鎖）71.68（100）1，2，464002（18）1，2，4721401（自鎖）896022.41，2，4，689.610（71）1，2，47100（28）1，2，4112901，2，4，6900035.51（自鎖）142（112）1，2，4112002.5（22.4）1，2，4140160116000281，2，4，617512.5（90）1，2，414062（35.5）1，2，4221.91121，2，417500451（自鎖）281（140）1，2，4218753.15（28）1，2，4277.820013125035.51，2，4，6352.216（112）1，2，428672（45）1，2，4446.51401，2，435840561（自鎖）556（180）1，2，4460804（31.5）1，2，4504250164000401，2，4，664020（140）1，2，456000（50）1，2，48001601，2，464000711（自鎖）1136（224）1，2，4896005（40）1，2，410003151126000501，2，4，6125025（180）1，2，4112500（63）1，2，415752001，2，4125000901（自鎖）2250（280）1，2，41750006.3（50）1，2，419854001250000631，2，4，62500

表7-2蝸桿導(dǎo)程角γ的推薦范圍注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字盡可能不采用2．蝸桿導(dǎo)程角γ蝸桿螺旋面與分度圓柱面的交線為螺旋線，將分度圓柱面展成平面后，蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角為γ。如圖7-4所示。設(shè)蝸桿頭數(shù)為z1，分度圓直徑d1，軸向齒距px1

=πm，則

（7-2）蝸桿導(dǎo)程角γ的大小與傳動(dòng)效率η和加工工藝有關(guān)，γ越大，η越高，加工越困難，一般γ=3.5°～33°。若要求效率η較高的傳動(dòng)時(shí)：常取γ=15°～30°，采用多頭蝸桿；若要求蝸桿反向傳動(dòng)自鎖時(shí)，常取γ≤3°40′的單頭蝸桿。

圖7-4蝸桿導(dǎo)程角

7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸蝸桿頭數(shù)z11246蝸桿導(dǎo)程角γ3°~8°8°~16°16°~30°28°~33.5°3．蝸桿分度圓直徑dl加工蝸輪時(shí)，蝸桿滾刀的參數(shù)和外形應(yīng)與相嚙合的蝸桿完全相同，幾何尺寸也基本相同。由上式可知，蝸桿的分度圓直徑為：

（7-3）可見，蝸桿的分度圓直徑d1不僅與模數(shù)m有關(guān)，而且與z1和γ有關(guān)。因此，即便模數(shù)相同，由于z1、γ的不同，也會(huì)有很多直徑不同的蝸桿，致使?jié)L刀數(shù)目很多，也不經(jīng)濟(jì)，也不便于管理，為了減少滾刀的數(shù)量，規(guī)定蝸桿的分度圓直徑d1為標(biāo)準(zhǔn)值，見表7-1。4．蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2和傳動(dòng)比i1）蝸桿頭數(shù)z1蝸桿頭數(shù)z1即蝸桿的齒數(shù)，為蝸桿螺旋線的數(shù)目，有單頭和多頭之分，常用的蝸桿頭數(shù)有：z1=1～4。蝸桿頭數(shù)的選擇與傳動(dòng)比、傳動(dòng)效率及制造的難易程度有關(guān)，當(dāng)z1越多，傳動(dòng)效率η越高，但加工困難，精度難以保證。如傳動(dòng)比大或要求自鎖的蝸桿傳動(dòng)，常取例如z1=1；在動(dòng)力傳動(dòng)中，往往采用多頭蝸桿，以提高傳動(dòng)效率。通常z1可根據(jù)傳動(dòng)比i的大小確定，見表7-3。

注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字盡可能不采用7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸表7-3蝸桿頭數(shù)z1和蝸輪齒數(shù)z2的推薦值2）蝸輪的齒數(shù)z2蝸輪齒數(shù)z2=iz1，傳遞動(dòng)力時(shí)，為增強(qiáng)傳動(dòng)平穩(wěn)性，蝸輪齒數(shù)宜多取些。為避免根切，z2≥28；若z2過大，蝸輪直徑增大，與之相嚙合的蝸桿長(zhǎng)度增長(zhǎng)，從而影響剛度和嚙合的精度，所以蝸輪的齒數(shù)z2一般不大于100齒，所以常取z2=28～80。z1、z2最好互為質(zhì)數(shù)，以使磨損均勻。z2的選取也可以參考表7-3。3）傳動(dòng)比i

式中：ω1、ω2為主動(dòng)蝸桿和從動(dòng)蝸輪的角轉(zhuǎn)速（rad／s）；n1、n2—主動(dòng)蝸桿和從動(dòng)蝸輪的轉(zhuǎn)速（r／min）。蝸桿傳動(dòng)減速器的公稱值有：5，7.5，10*，12.5，15，20*，25，30，40*，50，60，70，80*，其中帶*值為基本傳動(dòng)比，應(yīng)當(dāng)有限使用。

注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字盡可能不采用7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸傳動(dòng)比i5~87~1615~3230~83蝸桿頭數(shù)z16421蝸輪齒數(shù)z230~4828~6430~6430~83（7-4）7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸名稱代號(hào)關(guān)系式及說明中心距aa=（d1+d2）/2蝸桿頭數(shù)z1常用z1=1、2、4、6蝸輪齒數(shù)z2z2=iz1，傳動(dòng)比i=n1/n2壓力角（齒形角）αZA型αx=20°，其余αn=20°，tanαn=tanαxcosγ模數(shù)m按強(qiáng)度計(jì)算確定，按表7-1選取標(biāo)準(zhǔn)值蝸桿軸向齒距Px1Px1=πm蝸桿分度圓直徑D1D1=mz1/tanγ，按強(qiáng)度計(jì)算確定，按表7-1選取標(biāo)準(zhǔn)值蝸桿導(dǎo)程角γtanγ=mz1/d1蝸桿齒頂高h(yuǎn)a1ha1=m（正常齒）蝸桿齒全高h(yuǎn)1h1=2.2m（正常齒）頂隙cc=0.2m表7-4標(biāo)準(zhǔn)圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本幾何尺寸計(jì)算公式7-1蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸名稱代號(hào)關(guān)系式及說明蝸桿齒頂圓直徑da1da1=d1+2ha1=d1+2m蝸桿齒根圓直徑df1df1=d1-2（h1-ha1）=d1-2.4m蝸桿齒寬b1b1≈2m蝸輪分度圓直徑d2d2=mz2蝸輪齒頂高h(yuǎn)a2ha2=m（正常齒）蝸輪齒全高h(yuǎn)2h2=h1=2.2m蝸輪喉圓直徑da2da2=d2+2ha2=d2+2m蝸輪齒根圓直徑df2df2=d2-2（h2-ha2）=d2-2.4m蝸輪外圓直徑de2當(dāng)z1=1時(shí)，de2≤da2+2m；z1=2~3時(shí)，de2≤da2+1.5m；z1=4~6時(shí)，de2≤da2+m，或有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定蝸輪齒寬b2當(dāng)z1≤1~2時(shí)，b2≤0.75da1；z1=4~6時(shí)，b2≤0.67da1蝸輪齒寬高θ一般θ=90°~100°蝸輪齒頂角Ra2Ra2=d1/2-m蝸輪齒根圓半徑Rf2Rf2=da1/2+0.2m表7-4標(biāo)準(zhǔn)圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本幾何尺寸計(jì)算公式一、蝸桿傳動(dòng)的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.輪齒的失效形式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式為：齒面點(diǎn)蝕、膠合、磨損和輪齒折斷等。由于蝸桿傳動(dòng)時(shí)相對(duì)滑動(dòng)速度較大，發(fā)熱量大，效率低，因此更容易出現(xiàn)膠合和磨損。機(jī)械廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活，從最早的杠桿、斜面等最簡(jiǎn)單的機(jī)械到起重機(jī)、汽車、飛機(jī)、各種機(jī)床設(shè)備、縫紉機(jī)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代航天器等。7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度圖7-5蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度2．設(shè)計(jì)準(zhǔn)則由于蝸輪材料的強(qiáng)度和硬度低，輪齒的磨損速度很快，失效總先發(fā)生于蝸輪的輪齒上，所以對(duì)蝸輪進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)的蝸輪按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。由于蝸桿傳動(dòng)發(fā)熱量大，還應(yīng)做熱平衡計(jì)算；對(duì)開式蝸桿傳動(dòng)的蝸輪只按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，因蝸桿常與軸制成一體，設(shè)計(jì)時(shí)按一般軸對(duì)蝸桿強(qiáng)度進(jìn)行校核，必要時(shí)進(jìn)行剛度計(jì)算。7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度二、蝸桿蝸輪常用材料及熱處理1．對(duì)材料的基本要求根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的失效形式，蝸桿、蝸輪的材料應(yīng)具有：足夠的強(qiáng)度，良好的跑合性、耐磨性和抗膠合能力。因此，蝸輪的齒圈材料常采用青銅（低速時(shí)用鑄鐵），與之匹配淬硬磨削的鋼制蝸桿。7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度2．蝸桿的材料及熱處理制造蝸桿的材料列于表7-5中。1）高速重載時(shí)，常用低碳合金鋼，如15Cr或20Cr，經(jīng)滲碳淬火，表面硬度為56～62HRC，并磨削。2）中速中載時(shí)，常用優(yōu)質(zhì)碳鋼和中碳合金鋼，如40、45鋼或40Cr經(jīng)表面淬火，硬度為50～55HRC，磨削。3）對(duì)于低速度、不重要的傳動(dòng)，可采用40、45鋼調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為220～250HBW。表7-5蝸桿常用材料及熱處理7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度

3．蝸輪材料及熱處理制造蝸輪的材料列于表7-6、7-7中。1）錫青銅常用的有ZCuSn10P1（鑄錫磷青銅）、ZCuSn5Pb5Zn5（鑄錫鋅鉛青銅）等，這類材料的減磨性和抗膠合性能較好，但由于含有錫，所以價(jià)格較高，用于滑動(dòng)速度Vs≤25m/s的重要場(chǎng)合。2）鋁鐵青銅常用的有ZCuAl9Fe4Ni4Mn2（鑄鋁鐵鎳青銅）等，這類材料具有足夠的強(qiáng)度和耐沖擊性，價(jià)格便宜，但耐磨性和抗膠合的能力略差，用于滑動(dòng)速度Vs≤10m/s的場(chǎng)合。3）灰鑄鐵主要用于滑動(dòng)速度υs＜2m／s的低速、輕載、不重要的蝸桿傳動(dòng)中。7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度表7-6蝸輪常用材料及許用應(yīng)力([σ_H]、[σ_bb])7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度表7-7鑄鋁青銅、鑄黃銅及鑄鐵蝸輪的許用接觸應(yīng)力[σH]（單位：MPa）三、蝸桿傳動(dòng)的精度等級(jí)由于蝸桿傳動(dòng)嚙合輪齒的敢賭較齒輪傳動(dòng)大，所以制造精度對(duì)傳動(dòng)的影響比齒輪傳動(dòng)更為顯著。按GB/T10089—2018的規(guī)定，蝸桿傳動(dòng)的精度有12個(gè)精度等級(jí)，1級(jí)最高，12級(jí)最低；對(duì)于傳遞動(dòng)力用的蝸桿傳動(dòng)，一般可按照6~9級(jí)精度制造，6級(jí)用于蝸輪速度較高的傳動(dòng)，9級(jí)用于低速及手動(dòng)傳動(dòng)。具體可根據(jù)表7-8選取。分度機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)等運(yùn)動(dòng)精度等級(jí)要求較高的傳動(dòng)，按5級(jí)及以上的精度制造。表7-8蝸桿傳動(dòng)精度等級(jí)的選擇7-2蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度一、蝸桿傳動(dòng)的受力分析蝸桿傳動(dòng)中輪齒上的作用力與斜齒輪相似。如圖7-6所示，在不計(jì)嚙合面間摩擦力的情況下，由于蝸桿軸與蝸輪軸在空間交錯(cuò)，Σ=90°，根據(jù)作用力與反作用的原理，蝸桿圓周力Ft1與蝸輪軸向力Fa2、蝸桿軸向力Fa2與蝸輪圓周力Ft2，蝸桿徑向力Fr1與蝸輪徑向力Fr2各為一對(duì)作用力與反作用，其大小相等，方向相反，即7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度二、蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算

針對(duì)蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算主要包括兩個(gè)方面：①按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算；②按蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。1．蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算

蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算是按節(jié)點(diǎn)處的嚙合條件計(jì)算齒面的接觸應(yīng)力。鋼制蝸桿和青銅或鑄鐵蝸輪匹配使用時(shí)，蝸輪齒面的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為：7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度將上式代入，整理后得設(shè)計(jì)公式為上面兩式中，T2為蝸輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·mm）；K為載荷因素，一般取K=1~1.4，當(dāng)載荷平穩(wěn)，蝸輪圓周速度υ2≤3m/s，7級(jí)精度以上時(shí)取較小值，否則取較大值；d1、d2分別為蝸桿和蝸輪分度圓直徑（mm）；z2為蝸輪齒數(shù)；為蝸桿導(dǎo)程角（°），見表7-2；為蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力（MPa）。對(duì)于以疲勞點(diǎn)蝕失效為主的錫青銅制造的蝸桿，值查表7-6；對(duì)于以膠合失效為主的鑄鋁青銅、鑄造黃銅或鑄鐵制造的蝸輪，要根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的抗膠合條件，即相對(duì)滑動(dòng)速度υs的大小查表7-7。7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度2．蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算

由于蝸輪齒形較復(fù)雜，很難精確計(jì)算齒根的彎曲應(yīng)力，通常進(jìn)行條件性的概略估算。校核公式（7-11）設(shè)計(jì)公式（7-12）式中：Yβ—螺旋角因數(shù)，Yβ=1-（γ/140°）；YFS—蝸輪的復(fù)合齒形系數(shù)，查圖6-34；d1、d2—分別為蝸桿和蝸輪的分度圓直徑（mm）；[σF]—蝸輪材料的許用彎曲應(yīng)力（MPa），其取值可查表7-6。式（7-12）的設(shè)計(jì)計(jì)算一般用于開式蝸桿傳動(dòng)，經(jīng)受強(qiáng)烈沖擊的傳動(dòng)或蝸輪采用脆性材料時(shí)的設(shè)計(jì)計(jì)算中。7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度三、蝸桿傳動(dòng)的效率

閉式蝸桿傳動(dòng)的總效率包括嚙合效率、潤(rùn)滑油攪動(dòng)和飛濺損耗時(shí)的效率、軸承摩擦損失時(shí)的效率，即蝸桿傳動(dòng)的總效率主要取決于嚙合效率，其大小可近似地用螺旋副傳動(dòng)的效率公式計(jì)算。后兩者的功率損失不大，一般取=0.95~0.97。因此，當(dāng)蝸桿主動(dòng)時(shí)，蝸桿傳動(dòng)的總效率為

7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度

由式（7-13）可知，效率在一定范圍內(nèi)隨著增大而增大，所以在傳遞動(dòng)力中多采用多頭蝸桿。但過大會(huì)增加制造困難。由圖7-7中可以看出，當(dāng)導(dǎo)程角超過27°以后，效率隨增大而提高很少，所以在實(shí)用中一般取≤27°。當(dāng)≤時(shí)，蝸桿傳動(dòng)具有反傳動(dòng)自鎖性，但效率很低。在初步估算時(shí)，蝸桿傳動(dòng)的總效率可參考表7-10取近似值。7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度四、蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑

基于蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)，潤(rùn)滑具有特別重要的意義。潤(rùn)滑不良會(huì)使傳動(dòng)效率顯著降低，導(dǎo)致劇烈磨損、油溫升高，反過來又使?jié)櫥M(jìn)一步惡化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生膠合。所以蝸桿傳動(dòng)應(yīng)采用黏度高、油性好的礦物油，并適當(dāng)加些極性添加劑，保證良好的潤(rùn)滑。開式蝸桿傳動(dòng)應(yīng)采用脂潤(rùn)滑或油潤(rùn)滑，并采取措施防止灰塵、水滴侵入，否則會(huì)惡化潤(rùn)滑條件，加快磨損。閉式蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑油黏度和給油方法，可根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度、載荷類型等選擇。7-4蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算7-3蝸桿傳動(dòng)的失效形式、材料和精度第五節(jié)蝸桿和蝸輪的結(jié)構(gòu)蝸桿通常與軸做成整體。常見的蝸桿結(jié)構(gòu)見表7-11，車制蝸桿的齒輪兩端應(yīng)有退刀槽；銑制蝸桿的輪齒兩側(cè)直徑較大，剛性較好。直徑較小的蝸輪及