n3 Fa3 Ft3 Ft2’
n2’ Fa2 Ft2 Ft1
Fa2’
n2
Fa1 电机
Fa3 Ft2 2 n2 Fa2 n1
Ft4 4 n Ft3 n3 4 3
Ft1 1
Fa1
作业：例1如图所示斜齿圆柱齿轮传动­——蜗杆传动组成的 传动装置。动力由I轴输入，蜗轮4为右旋。试解答下列问题： （1）为使蜗轮4按图示n4方向转动，确定斜齿轮1的转动方向 ； （2）为使中间轴Ⅱ所受的轴向力能抵消一部分，确定斜齿 轮1和斜齿轮2的轮齿旋向； （3）画出齿轮1和蜗轮4所受圆周力Ft1、Ft4和轴向力Fa1、Fa4 的方向（垂直纸面向外的力画
[∆t]----温差许用值，一般取： [∆t]=60~70 ℃ 要求油温： t = t0+ ∆t <90 ℃
不能满足要求时，可采取冷却措施： 1）增加散热面积----加散热片；
2）提高表面传热系数---加风扇、冷却水管、循环油冷却。
冷 却 器 油泵
设计：潘存云

设计：潘存云
设计：潘存云
冷 却 水
本 章 重 点
对闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差： 1000P1(1-η )tgγ ≤ [∆t] ∆t = α iA ∆t=( t-t0 )----温度差； P1----蜗杆传递的功率； αi----表面散热系数；一般取：αi=10~17 W/(m2℃ ) A----散热面积, m2, 指箱体外壁与空气接触而内壁 被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其 散热面积按50%计算。
4 n4
III
2
II
3
I
1
4
n4
III
Fa 4
2
Fa 3 Fa 2 nI
Ft 4 nII

II
3
Ft 3 Ft1
Fa1
I
1
§12-6 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
一、圆柱蜗杆传动的效率 功率损耗：啮合损耗、轴承摩擦损耗、搅油损耗。 蜗杆主动时，总效率计算公式为： tgγ η=（0.95~0.97） tg(γ+ρ’ ) 式中: γ为蜗杆导程角; ρ’称为当量摩擦角， ρ’=arctg f ’, f’为当量摩擦系数 ，取值见表12-6, P190详见下页
右旋
左旋
右旋
左旋
4）用手势确定蜗轮的转向： 右旋蜗杆：伸出左手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的
切向速 度vp2的方向与拇指指向相同。
左旋蜗杆：用右手判断，方法一样。
ω2
v2 p 1 2 2
ω2
a
r2 r1
p 1
v2
模型验证
例1、标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向，绘出蜗杆 和蜗轮在啮合点处的各分力的方向（均为蜗杆主动）。
ρ’
6.28˚ 4.57˚ 3.15˚ 2.58˚ 2˚ 1.6˚ 1.37˚ 1.26˚ 1.03˚ 0.92˚ 0.8˚ 0.74˚
ρ’
6.84˚ 5.14˚ 3.72˚ 3.15˚ 2.58˚ 2˚ 1.78˚ 1.66˚ 1.49˚ 1.37˚ 1.15˚
ρ’
0.18 10.2˚ 0.13 7.4˚ 0.09 5.14˚ 0.07 4˚ 0.055 3.15˚ 0.045 2.58˚ 0.04 2.29˚ 0.035 2˚ 0.03 1.72˚
润滑方式的选择： 当vs≤ 5~10 m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少
搅油损失，下臵式蜗杆不宜浸油过深。 当v1> 4 m/s时，采用蜗杆在上的结构。
当vs > 10~15 m/s时，采用压力喷油润滑。
设计：潘存云
设计：潘存云
设计：潘存云
三、蜗杆传动的热平衡计算
由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热， 会引起箱体内，油温升高，润滑失效，导致轮齿磨 损加剧，甚至出现胶合。因此，对连续工作的闭式 蜗杆传动必须进行热平衡计算
表12-6 当量摩擦系数和当量摩擦角
蜗轮材料 蜗杆齿面硬度 滑动速度 vs m/s 0.01 0.10 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 8.00 10.0 15.0 24.0 锡青铜 HRC>45 f’ 0.11 0.08 0.055 0.045 0.035 0.028 0.024 0.022 0.018 0.016 0.014 0.013 其他情况 f’ 0.12 0.09 0.065 0.055 0.045 0.035 0.031 0.029 0.026 0.024 0.020 无锡青铜 HRC>45 f’
(1) 熟悉蜗杆传动的特点。 (2) 了解蜗杆传动的类型、应用、材料和结构。 (3) 掌握普通圆柱蜗杆的主要参数和几何尺寸计算。
2 p
1
二、方向判定：
1）蜗轮转向
已知：n1、旋向→n2 2）各分力方向 Fr：指向各自轮心 ※ Ft
n2 v2
n1
左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2→n2
蜗杆与n1反向
蜗轮与n2同向 Ft 2 Fa1 蜗杆：左、右手定则 蜗轮： Fa 2 Ft 1
Fa
3）蜗杆、蜗轮螺旋线方向的判断 右手法则：手心对着自己，四个手指顺着蜗杆或 蜗轮轴线方向摆正，若螺旋线方向与右手拇指指 向一致，则为右旋，反之为左旋。
n1 2 Fa1 Fa2 Ft1 n2 Fa2
1 Fa1 Ft1 F 2 t2
n1
Ft2
1 2
n2
Ft2 2
n2
n1 1
Ft2 1 n2
Ft1
Ft2
`
2 n2
Fa2 Ft1
Fa2 Ft1 Fa2 Fa1
n1
Fa1′
n3’
Ft4
n4
Ft3’ Fa4 Fa3’
tgγ 分析： η=（0.95~0.97） tg(γ+ρ’ ) γ ↑ → η ↑ → 对动力传动，宜采用多头蜗杆 γ 过大 → 蜗杆加工困难 当γ> 28˚ 时，效率η增加很少。 当γ≤ ρ’ 时，蜗杆具有自锁性，但效率η很低。<50%
上述公式不直观，工程上常用以下估计值。
闭式传动： z1=1 z1=2 z1=4 开式传动： z1=1、2
§11 蜗轮蜗杆受力分析与转向判断
一、作用力
F 圆周力：
t2

2T 2 Fa1 d2
轴向力： F
a2

2T1 Ft 1 d1
Fr 2 Ft 2 tan Fr 1 径向力：
T2 T1 u 1(蜗杆主动)
1 ——啮合效率
Ft 2 2T 2 Fn cos cos n d 2 cos cos n
运动粘度 v/cSt（40℃ ）
塑料、铸 铁、青铜
钢
450~1000 1000~1250
350
220 350 500 500
150
220 350 500
100 150 220 350
80 100 150 220
55 80 100 150
500
500
55
80 100
渗碳或表 1250~1580 900 面淬火钢
η=0.70~0.75 η=0.75~0.82 η=0.87~0.92 η=0.60~0.70
二、蜗杆传动的润滑 若润滑不良， →效率显著降低↓ →早期胶合或磨损 润滑对蜗杆传动而言，至关重要。 润滑油粘度的选择： 表11-5
齿轮材料 强度极限
齿轮传动润滑油粘度荐用值
圆周速度 v (m/s)
<0.5 0.5~1 1~2.5 2.5~5 5~12.5 12.5 ~25 >25