蜗轮蜗杆传动实验

一、蜗杆传动的特点及应用
蜗杆传动的主要优点是能得到很大的传动比、结构紧凑， 其在分度机构中的传动比i可达1000，在动力传动中传动比i＝10～80。由于蜗杆传动属于啮合传动，蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮逐渐进入和退出啮合，且同时啮合的齿数对较多，故传动平稳、噪声低；在一定条件下，该机构可以自锁。
蜗杆传动的主要缺点是效率低，当蜗杆主动时，效率一般为0.7～0.8； 具有自锁时，效率仅为0.4左右。由于齿面相对滑移速度大，易磨损和发热，不适于传递大功率；为减小磨损， 蜗轮齿圈常用铜合金制造，故其成本较高；蜗杆传动对制造安装误差比较敏感， 对中心距尺寸精度要求较高。
综上所述， 蜗杆传动常用于传递功率在50kW以下， 滑动速度在15 m/s以下的机械设备中。
二、普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算
1.蜗杆传动的主要参数及其选择
1）、模数m和压力角&alpha
蜗杆和蜗轮啮合时，在中间平面上，蜗杆的轴面模数ma1和压力角&alphaa1与蜗轮的端面模数mt2压力角&alphat2相等，并把中间平面上的模数和压力角同时规定为标准值。标准模数m见表9-1， 标准压力角&alpha=20°（在动力传动中推荐用&alpha=20°；在分度传动中，推荐用&alpha=15°或&alpha=12°）。
具体相关数据请参照《机械设计手册》和《机械原理与机械设计基础》
三、实验操作
1、实验的目的：
⑴了解蜗轮蜗杆传动的构成，认识其组成元件；
⑵掌握蜗轮蜗杆相关几何参数的定义及其意义；
⑶掌握蜗轮蜗杆传动比、蜗轮蜗杆系统中轴的转动方向；
⑷了解蜗轮蜗杆的不同类型及其在工程实际中的应用；
⑸了解蜗轮蜗杆传动的类型及其应用；
⑹掌握蜗轮蜗杆传动系统的安装及校准方法；
2、实验内容：
⑴计算蜗轮蜗杆传动比；
⑵计算蜗轮蜗杆传动的交错角；
⑶确定蜗杆的旋转方向和蜗轮的旋转方向
⑷安装并校准蜗轮蜗杆传动系统；
3、实验器材
电机一台、电机座、标准蜗轮蜗杆一对、轴承座、立柱、传动轴（&phi20活塞杆）、T型螺钉、M12螺母、游标卡尺一把、直尺一把（20cm）、米尺一把、转速传感器、各种安装工具等。
4、实验过程与步骤
实验1、计算搭接所选的一对蜗轮蜗杆传动系统的传动比；如图7-3

如图6-3
蜗杆头数：Z1
蜗轮齿数：Z2
传动比：i
实验2、用所给测量工具计算出所搭接的传动机构的两轴的交错角。（交错角为两轴线夹角）
交错角B
实验3、根据所搭建的蜗轮蜗杆传动系统确定蜗杆的旋转方向和蜗轮的旋转方向
蜗杆的转动方向（顺时针/逆时针）
蜗轮的转动方向（顺时针/逆时针）
实验4、安装和校准蜗轮蜗杆传动系统。
在这个实验中，将执行安装步骤和校准蜗轮蜗杆传动系统，（图6-4的传动机构的搭建和校准见 实验三、直齿圆柱齿轮）；

图6-4
1.执行下列安全检查
A.穿着合身的衣服（不可穿较宽松的）
B.项链、手表、戒指、领带等饰品必须摘下
C.将长发盘起或置于帽中
D、地面不可潮湿。
2、 安装传动系统。
1、下面将直接进入蜗轮蜗杆传动的搭建；
A、选择合适的位置搭建蜗轮蜗杆传动系统；
B、选择长短合适的轴承支撑架按照前面的实验搭建。
C、分别将蜗轮蜗杆紧固在轴承上，移动轴承支架对齐蜗轮蜗杆，保证两轴线在同一平面内（可通过所给的测量工具校准）如果高度不合适可垫垫圈调整。
D、按照校准直齿圆柱齿轮的方法来校准此传动系统；
E、手动运行传动系统，保证传动系统的正确安全远行；搭建图如图6-5
F、开启电源开关，低速运行一段时间，缓慢提速。
G、在运行过程中观察蜗轮和蜗杆啮合情况，传动是否平稳、噪音是否正常。
H、如出现异常，关掉电机电源，检查是否搭建中出现问题，及时改正。
J、实验完成后降低电机转速到z小并关闭电源。
K、断开安全开关
L、拆卸安装并将各部件放回原处
注意：在电机转动过程中切勿用手及其其他物品触碰！（因蜗轮蜗杆具有自锁性，请注意把蜗杆装在主动轴上，把蜗轮装在从动轴上。否则无法传动。）蜗轮蜗杆传动用语传递交错轴之间的回转运动和动力，通常两轴交错角为90度。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗轮蜗杆传动广泛应用于各种机器和仪器中。蜗轮蜗杆传动的主要优点是能得到很大的传动比、结构紧凑、传动平稳和噪声较小。主要缺点是传动效率较低，制造成本较高。本实验主要让学生体会这些特点等。

图6-6
习题
7-1普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是什么？
7-2蜗杆传动的失效形式有哪些？与齿轮传动有什么区别？为什么？
7-3蜗杆和蜗轮有哪些结构形式？各适用于什么场合？
7-4普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是什么？
7-5标出图7-7中未注明的蜗杆或蜗轮的旋向及转向（均为蜗杆主动），
画出蜗杆和蜗轮受力的作用位置及方向。
7-6有一蜗杆传动，模数m＝10mm，蜗杆分度圆直d1＝90 mm，蜗杆齿数z1＝1，蜗轮齿数z2＝41，计算蜗轮和蜗杆的主要几何尺寸，此蜗杆传动是否自锁？图7-8所示为斜齿圆柱齿轮传动和蜗杆传动组成的双级减速装置，已知输入轴上的主动齿轮1的转向为n1方向如图7-8所示，蜗杆的旋向为右旋。为了使中间轴上的轴向力为z小
（1） 试确定斜齿轮1和2的旋向； 图7-8蜗杆传动
2确定蜗轮的转向；
3画出各轮的轴向力的作用位置及方向。

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