课    题：蜗杆传动

教学目标：

本讲的教学目标是掌握蜗杆传动的特点及类型、主要参数计算，了解蜗杆传动的失效形式、材料和结构、效率、润滑与热平衡。

重点与难点

本节的重点是掌握蜗杆传动的特点及类型、主要参数计算。难点是掌握蜗杆传动的主要参数计算、失效形式和常见结构。

教学设计：

1.   蜗杆传动的特点及类型：主要介绍蜗杆传动的特点、分类。

    2.   普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸：重点介绍阿基米德蜗杆的主要参数计算和选取。

    3.   蜗杆传动的失效形式、材料和结构：了解蜗杆传动的失效、设计准则、常用材料和常见结构。

    4.   蜗杆传动的效率、润滑与热平衡：了解蜗杆传动的效率计算、润滑方式和热平衡计算。

教学方法和教学手段：

采用启发式教学、案例教学等教学方法。教学手段采用多媒体课件、虚拟现实、视频等媒体技术。教学组织采用课堂整体讲授和分组演示。

多媒体教学资源：

课前准备：

网上搜集蜗杆传动的动画或视频，并将课程教材和收集的资料用PowerPoint制作成演示文档。

教学过程和组织：

Ø 1. 蜗杆传动的特点及类型【了解】

（1）蜗杆传动的特点

① 传动比大，结构紧凑。

② 传动平稳，无噪音。

③ 具有自锁性。

④ 蜗杆传动效率低。

⑤ 发热量大，齿面容易磨损，成本高。

（2）蜗杆传动的类型

① 按蜗杆形状的不同可分：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。

Ø 2. 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸【重、难点】

规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。在中间平面内，蜗杆齿廓曲线为直线，与齿条相同；蜗轮蜗杆啮合相当于渐开线齿轮与齿条啮合。为加工方便，规定主平面的几何参数为标准值。

（1）圆柱蜗杆传动的主要参数

① 蜗杆头数、蜗轮齿数和传动比

（2）蜗杆蜗轮旋向和转向的判别

蜗杆旋向判别方法是右手法则，即手心对着自己，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。

蜗轮的转向根据左、右手定则判定，即左旋用左手，右旋用右手环握蜗杆轴线，弯曲的四指顺着齿轮的转向，拇指指向的反方向即为蜗杆相啮合的蜗轮齿接触点的运动方向。同样，如果已知蜗杆及蜗轮的转向，用左右手定则判定蜗杆蜗轮旋向。

Ø 3. 蜗杆传动的失效形式、材料和结构【重点】

（1）蜗杆传动的失效形式和设计准则

蜗杆传动失效形式主要有疲劳点蚀、胶合、磨损及轮齿折断等。一般开式传动的主要失效形式是磨损；闭式传动的主要失效形式是胶合和点蚀。

设计准则：对于闭式蜗杆传动按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核，必要时还需做热平衡验算。开式蜗杆传动按齿根弯曲疲劳强度设计。对于细长蜗杆需校核轴的刚度。

（2）蜗杆传动的常用材料、结构及精度

蜗杆材料一般选用碳素钢或合金钢，进行适当的热处理。蜗轮材料采用铸造锡青铜。铸造铝铁青铜和灰铸铁。蜗杆常与轴制成一体，称为蜗杆轴。

（2）蜗杆传动的润滑

蜗杆传动润滑不良时，蜗杆传动的效率将显著降低，并会导致剧烈的磨损和胶合。通常采用黏度较大的润滑油，为提高其抗胶合能力，可加入油性添加剂以提高油膜的刚度，但青铜蜗轮不允许采用活性大的油性添加剂，以免被腐蚀。润滑油粘度及给油方法，一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。

（3）蜗杆传动的热平衡计算

蜗杆传动效率低，损失的功率都变成热量，所以工作时发热量大，另一方面蜗杆传动结构紧凑，箱体散热面积小，散热能力差。如果产生的热量不能及时散出，摩擦面金属直接接触，最后导致摩擦磨损加剧，甚至胶合。为避免出现这种情况，必须进行热平衡计算。

计算摩擦损失的功率转变成热量为

常用的散热措施有：
       ①增加散热片，以增大散热面积。
       ②在蜗杆轴端加装风扇，以加速空气流通。
       ③加装蛇形冷却管路。 

布置作业：复习本讲内容，收集蜗杆传动的视频。