蝸輪蝸桿傳動實驗

一、蝸桿傳動的特點及應用
蝸桿傳動的主要優(yōu)點是能得到很大的傳動比、結構緊湊， 其在分度機構中的傳動比i可達1000，在動力傳動中傳動比i＝10～80。由于蝸桿傳動屬于嚙合傳動，蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪逐漸進入和退出嚙合，且同時嚙合的齒數對較多，故傳動平穩(wěn)、噪聲低；在一定條件下，該機構可以自鎖。
蝸桿傳動的主要缺點是效率低，當蝸桿主動時，效率一般為0.7～0.8； 具有自鎖時，效率僅為0.4左右。由于齒面相對滑移速度大，易磨損和發(fā)熱，不適于傳遞大功率；為減小磨損， 蝸輪齒圈常用銅合金制造，故其成本較高；蝸桿傳動對制造安裝誤差比較敏感， 對中心距尺寸精度要求較高。
綜上所述， 蝸桿傳動常用于傳遞功率在50kW以下， 滑動速度在15 m/s以下的機械設備中。
二、普通圓柱蝸桿傳動的主要參數和幾何尺寸計算
1.蝸桿傳動的主要參數及其選擇 
1）、模數m和壓力角α
蝸桿和蝸輪嚙合時，在中間平面上，蝸桿的軸面模數ma1和壓力角αa1與蝸輪的端面模數mt2壓力角αt2相等，并把中間平面上的模數和壓力角同時規(guī)定為標準值。標準模數m見表9-1， 標準壓力角α=20°（在動力傳動中推薦用α=20°；在分度傳動中，推薦用α=15°或α=12°）。
具體相關數據請參照《機械設計手冊》和《機械原理與機械設計基礎》
三、實驗操作
1、實驗的目的：
⑴了解蝸輪蝸桿傳動的構成，認識其組成元件；
⑵掌握蝸輪蝸桿相關幾何參數的定義及其意義；
⑶掌握蝸輪蝸桿傳動比、蝸輪蝸桿系統(tǒng)中軸的轉動方向；
⑷了解蝸輪蝸桿的不同類型及其在工程實際中的應用；
⑸了解蝸輪蝸桿傳動的類型及其應用；
⑹掌握蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)的安裝及校準方法；
2、實驗內容：
⑴計算蝸輪蝸桿傳動比；
⑵計算蝸輪蝸桿傳動的交錯角；
⑶確定蝸桿的旋轉方向和蝸輪的旋轉方向
⑷安裝并校準蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)；
3、實驗器材
電機一臺、電機座、標準蝸輪蝸桿一對、軸承座、立柱、傳動軸（φ20活塞桿）、T型螺釘、M12螺母、游標卡尺一把、直尺一把（20cm）、米尺一把、轉速傳感器、各種安裝工具等。
4、實驗過程與步驟
實驗1、計算搭接所選的一對蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)的傳動比；如圖7-3
       
如圖6-3
蝸桿頭數：Z1        
蝸輪齒數：Z2        
傳動比：i        
實驗2、用所給測量工具計算出所搭接的傳動機構的兩軸的交錯角。（交錯角為兩軸線夾角）
交錯角B        
實驗3、根據所搭建的蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)確定蝸桿的旋轉方向和蝸輪的旋轉方向
蝸桿的轉動方向                          （順時針/逆時針）
蝸輪的轉動方向                          （順時針/逆時針）
實驗4、安裝和校準蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)。
在這個實驗中，將執(zhí)行安裝步驟和校準蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)，（圖6-4的傳動機構的搭建和校準見 實驗三、直齒圓柱齒輪）；
        
圖6-4
1.執(zhí)行下列安全檢查
A.穿著合身的衣服（不可穿較寬松的）
B.項鏈、手表、戒指、領帶等飾品必須摘下
C.將長發(fā)盤起或置于帽中
D、地面不可潮濕。
2、 安裝傳動系統(tǒng)。
1、下面將直接進入蝸輪蝸桿傳動的搭建；
A、選擇合適的位置搭建蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)；
B、選擇長短合適的軸承支撐架按照前面的實驗搭建。
C、分別將蝸輪蝸桿緊固在軸承上，移動軸承支架對齊蝸輪蝸桿，保證兩軸線在同一平面內（可通過所給的測量工具校準）如果高度不合適可墊墊圈調整。
D、按照校準直齒圓柱齒輪的方法來校準此傳動系統(tǒng)；
E、手動運行傳動系統(tǒng)，保證傳動系統(tǒng)的正確安全遠行；搭建圖如圖6-5
F、開啟電源開關，低速運行一段時間，緩慢提速。
G、在運行過程中觀察蝸輪和蝸桿嚙合情況，傳動是否平穩(wěn)、噪音是否正常。
H、如出現異常，關掉電機電源，檢查是否搭建中出現問題，及時改正。
J、實驗完成后降低電機轉速到最小并關閉電源。
K、斷開安全開關
L、拆卸安裝并將各部件放回原處
注意：在電機轉動過程中切勿用手及其其他物品觸碰�。ㄒ蛭佪單仐U具有自鎖性，請注意把蝸桿裝在主動軸上，把蝸輪裝在從動軸上。否則無法傳動。）蝸輪蝸桿傳動用語傳遞交錯軸之間的回轉運動和動力，通常兩軸交錯角為90度。傳動中一般蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。蝸輪蝸桿傳動廣泛應用于各種機器和儀器中。蝸輪蝸桿傳動的主要優(yōu)點是能得到很大的傳動比、結構緊湊、傳動平穩(wěn)和噪聲較小。主要缺點是傳動效率較低，制造成本較高。本實驗主要讓學生體會這些特點等。

圖6-6
習   題
7-1 普通圓柱蝸桿傳動的正確嚙合條件是什么？
7-2 蝸桿傳動的失效形式有哪些？與齒輪傳動有什么區(qū)別？為什么？
7-3 蝸桿和蝸輪有哪些結構形式？各適用于什么場合？
7-4 普通圓柱蝸桿傳動的正確嚙合條件是什么？
7-5 標出圖7-7中未注明的蝸桿或蝸輪的旋向及轉向（均為蝸桿主動），
畫出蝸桿和蝸輪受力的作用位置及方向。
7-6 有一蝸桿傳動，模數m＝10mm，蝸桿分度圓直d1＝90 mm，蝸桿齒數z1＝1，蝸輪齒數z2＝41，計算蝸輪和蝸桿的主要幾何尺寸，此蝸桿傳動是否自鎖？��圖7-8所示為斜齒圓柱齒輪傳動和蝸桿傳動組成的雙級減速裝置，已知輸入軸上的主動齒輪1的轉向為n1方向如圖7-8所示，蝸桿的旋向為右旋。為了使中間軸上的軸向力為最小
（1） 試確定斜齒輪1和2的旋向； 圖7-8蝸桿傳動
(2) 確定蝸輪的轉向； ��
(3) 畫出各輪的軸向力的作用位置及方向。