开式蜗杆传动： 按齿根弯曲疲劳强度设 计。
闭式蜗杆传动: 载荷平稳无冲击时，蜗轮 轮齿因弯曲强度不足而失效的情况多发生 于齿数z2 >80~100， 若齿数少于以 上数值，弯曲强度校核可不考虑。
7.3.2蜗杆、蜗轮的材料和结构 1. 蜗杆、蜗轮的材料选择
蜗杆一般用碳钢或合金钢制造。
高速重载传动常用15Cr、20Cr、20CrMnTi等， 渗碳淬火，表面硬度56～62HRC,须经磨削。
1. 齿面相对滑动速度vs （1）滑动速度的大小：
蜗杆和蜗轮齿面之间滑动速度 vs沿蜗杆螺旋线的切线方向。
v1为蜗杆的圆周速度，v2为蜗轮 的圆周速度，作速度三角形得：
vs
v12
v
2 2
v1
cos
(7-5)
较大的滑动速度 vs，对齿面的润 滑情况、齿面的 失效形式及传动 效率都有很大影 响。其概略值如 图7-8所示。
a1 t2
主平面
3.蜗杆的分度圆直径d1和导程角γ （导线1程与）角端导平γ程:在面角分的γ度夹圆角ta柱nγ称上为，z1蜗dp蜗1a杆1杆的螺zd1导m1旋程线角的(。7切-2)
pa1为蜗杆轴向齿距；d1为蜗杆分度圆直径。
对动力传动，为提高效率，应采用较大的γ值， 即采用多头蜗杆； 要求具有自锁性能的传动，则应采用γ< 3º 30′ 的蜗杆传动，此时蜗杆的头数为1。
（1）失效形式 由于蜗杆、 蜗轮的齿廓间相对滑动速 度 较大、发热量大效率低，传动的主要失效 形式为胶合、磨损和点蚀。 因蜗杆的齿是连续的螺旋线，且蜗杆的强 度高于蜗轮，失效多发生在蜗轮轮齿上。
闭式传动中，蜗轮的主要失效形式是胶合 与点蚀；开式传动中主要失效形式是磨损。
（2）设计准则
闭式蜗杆传动 ：按齿面接触疲劳强度设 计，并校核齿根弯曲疲劳强度，为避免胶 合失效必须作热平衡计算；
第七章蜗杆传动
7.1蜗杆传动的类型和特点 7.2蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算 7.3蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料
和结构 7.4蜗杆传动的强度计算 7.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算
7.1 蜗杆传动的类型和特点
组成： 蜗杆、蜗 轮和机架。
通常两轴交 错角为90º, 蜗杆为主动 件。
（2）分度圆直径：
由式7-
mq
（7-3）
要滚相q度q值刀同保提ta增zn的，证高1大直蜗为。称，径杆限为小则和与制蜗模蜗齿蜗蜗杆数杆形轮轮的蜗直参正滚直杆径数确刀径一d必啮的系般1增须合数数有大与，量，较，相加，大m蜗应工d的一1杆应的蜗定q的取蜗轮值时刚标杆的，， 准以值使。蜗d杆1与有m足的够匹的配刚查度表。7-2。
主平面
在通主过平蜗面杆上轴蜗线轮并与垂蜗直杆于的蜗啮轮合轴相线当的 于平规渐面定主开称平线为面齿主的轮平几与面何齿。参条数为的标啮准合值。。
7.2.1蜗杆传动的基本参数
1. 蜗杆头数z1、蜗轮齿数z2和传动比i
蜗杆头数z1：蜗杆螺旋线的数目。 一般取z1=1～6。 当传动比大于40或要求自锁时取z1=1； 当传动功率较大时，为提高传动效率取较大值。
4.中心距
a
1 2
(d1
d2)
m 2
(q
z2 )
（7-4）
规定标准中心距为40、50、63、 80……500。 计算中心距应按标准圆整。
7.2.2 蜗杆传动的几何尺寸计算
主要几何尺寸计算公式如表7-3所示。
e2
7.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和结构
7.3.1 蜗杆传动的失效形式和设计准则
蜗轮的齿数：一般取z2＝27～80。 z2过少将产生根切；z2过大，蜗轮直径增大， 与之相应的蜗杆长度增加，刚度减小。
蜗杆传动的传动比：蜗杆与蜗轮转速之比。
蜗杆回转一周，蜗轮被蜗杆推动转过z1个齿，
传动比为：
i n1 z2 n2 z1
（７－1）
传动比的标准值：5、7.5……60、70、80。
10、20、40、80为基本传动比应优先选用。
2．模数m和压力角α
在主平面内蜗杆传动相当于渐开线齿轮与齿 条的啮合，为保证轮齿的正确啮合，蜗杆的 轴向模数ma1应等于蜗轮的端面模数mt2；蜗 杆的轴向压力角αa1 应等于蜗轮的端面压力 角αt2；蜗 杆分度圆导程角γ 应等于蜗轮分 度圆螺旋角β、且两者螺旋方向相同。
正确啮合条件
ma1 mt2 m
锥面蜗杆传动（图7-2 c）。
普阿通基圆米柱德蜗蜗杆杆传动
2.按普蜗通杆圆的柱齿蜗廓杆形传状动
渐开线蜗杆
圆法弧面齿直圆齿柱廓蜗蜗杆杆传动
渐阿圆开基弧线米齿蜗德圆杆柱蜗I-蜗I杆杆I-
I
I I II
n III
II I III
渐开线
阿基米
德螺旋基圆柱
线
n
I
III-III II-II
2
7.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
中速中载传动，蜗杆材料可用 45、 40Cr、等， 表面淬火，表面硬度45～55HRC，也须磨削。
速度不高，载荷不大的蜗杆，材料可用45钢调 质或正火处理，调质硬度220～270HBS。
蜗轮材料可参考相对滑动速度vs选择。
铸造锡青铜: ZCuSn10P1允许的滑动速度可达25m/s, ZCuSn5Pb5Zn5常用于vs<12m/s的场合。 铸造铝青铜: ZCuAl10Fe3, 一般用于vs≤4m/s的传动。 灰铸铁: HT150、H200，用于vs≤2m/s的低速轻 载传动。
2. 蜗杆、蜗轮的结构
（1）蜗杆 蜗杆常和轴做成一体，称为蜗杆轴。
车制蜗杆需有退刀槽，d=df –(2~4)mm, 刚性 较 差；铣削蜗杆无退刀槽, d可大于df刚性好。 df /d≥1.7时采用蜗杆齿圈套装在轴上的型式。
蜗杆传动三维动画N3101.flc
7.1.1蜗杆传动的特点
1. 传动比大，结构紧凑。 2. 传动平稳，噪声小。 3. 有自锁性。 4. 传动效率低。 5. 蜗轮造价较高。
7.1.2 蜗杆传动的类型
1.根据蜗杆的外形
圆柱蜗杆传动 、环面蜗杆传动 、锥面蜗杆传动 。
环面蜗杆传动（图7-2b）
圆柱蜗杆传动（图7-2a）
（2）蜗轮转动方向的判定：(左右手法则）
左（右）旋蜗杆伸左（右）手半握拳，四指
指蜗杆转向，则拇指指的相反方向即为蜗轮
的转向。
蜗
蜗杆转向
轮 啮 合 点 处
线 速 度 方 向
旋向、蜗杆转向、蜗轮转向，三条件知其 二可求另外之一。
n2
n1
n2
n2
( 右旋）n2
n1
n1 左旋
n1
2.轮齿的失效形式和设计准则