蜗杆传动

这是一篇关于蜗杆传动的思维导图，主要内容有：特点、类型、参数、几何尺寸计算、失效形式、设计准则、常用材料、效率计算、热平衡计算。

蜗杆传动

• 特点
  • 1.传动比大，结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1~4），蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比I=10-80；在分度机构中，I可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。 2. 传动平稳，无噪音。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪音都比较小。 3. 具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。 4. 蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。尤其是具有自锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。 5. 发热量大，齿面容易磨损，成本高 。
• 类型
• 参数
• 几何尺寸计算
  • 子主题
• 失效形式
  • 在蜗杆传动中，蜗轮轮齿的失效形式有点蚀、磨损、胶合和轮齿弯曲折断。但一般蜗杆传动效率较低，滑动速度较大，容易发热等，故胶合和磨损破坏更为常见。 为了避免胶合和减缓磨损，蜗杆传动的材料必须具备减摩、耐磨和抗胶合的性能。一般蜗杆用碳钢或合金钢制成，螺旋表面应经热处理（如淬火和渗碳），以便达到高的硬度(HRC45～63),然后经过磨削或珩磨以提高传动的承载能力。蜗轮多数用青铜制造，对低速不重要的传动，有时也用黄铜或铸铁。为了防止胶合和减缓磨损，应选择良好的润滑方式，选用含有抗胶合添加剂的润滑油。对于蜗杆传动的胶合和磨损，还没有成熟的计算方法。齿面接触应力是引起齿面胶合和磨损的重要因素，因此仍以齿面接触强度计算为蜗杆传动的基本计算。此外，有时还应验算轮齿的弯曲强度。一般蜗杆齿不易损坏，故通常不必进行齿的强度计算，但必要时应验算蜗杆轴的强度和刚度。对闭式传动还应进行热平衡计算。如果热平衡计算不能满足要求，则在箱体外侧加设散热片或采用强制冷却装置 。
• 设计准则
  • 在开式传动中，多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。 在闭式传动中，多因齿面胶合或点蚀而失效，因此通常按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。 此外，由于蜗杆传动时摩擦严重，发热大，效率低，对闭式蜗杆传动还必须进行热平衡计算。
• 常用材料
  • 蜗杆材料主要为碳素钢或合金钢，应为该材料具有高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。 蜗轮常用铸锡青铜和铝铁青铜；低速和不重要的传动可采用铸铁材料。 铸铁青铜：摩性好，抗胶合性好，价贵，强度稍低。 铸铝铁青铜：减摩性、抗胶合性稍差，但强度高，价兼。 铸铁：灰；球墨。要进行时效处理、防止变形。
• 效率计算
  • 蜗杆传动总效率=蜗杆螺旋副的传动效率×支撑蜗轮蜗杆的轴承效率×溅油润滑的产生的传动效率。 蜗杆螺旋副的传动效率=tg(导程角)/tg(导程角+当量摩擦角) tg(导程角)=（蜗杆的螺旋头数×模数）/蜗杆分度圆直径 从以上三式可以看出，当蜗杆分度圆直径↑，tg(导程角)↓，导程角↓，tg(导程角+当量摩擦角)↓，但由于当量摩擦角的存在，使得tg(导程角)比tg(导程角+当量摩擦角)减小的速率要快，则蜗杆螺旋副的传动效率↓，最终蜗杆传动总效率↓ 所以，蜗杆的分度圆直径与蜗杆传动总效率有密切关系
• 热平衡计算
• 受力分析
• 涡轮齿面接触疲劳强度计算
• 涡轮齿根弯曲疲劳强度计算
• 材料2004王东2013240406