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目 录1

1 概论1

1.1圆柱蜗杆传动名词术语1

1.2本书引用的一些其他名词术语22

1.3蜗杆传动的特点与应用28

1.3.1蜗杆传动的特点28

1.3.2蜗杆传动的应用29

1.4影响蜗杆传动质量的主要因素29

1.5蜗杆传动的发展30

1.5.1选择首创件的“最佳”刀具铲形线30

1.5.2加工首创件齿面的方法及齿面形成31

1.5.3创成件蜗轮的加工32

1.5.4合理选择啮合场，装配出具有良好啮合特性的新型蜗杆传动33

1.5.5增加蜗杆副啮合线长度及增多啮合齿数33

1.5.6为了应用，组装成各种形式的蜗杆副33

1.5.7改变蜗杆副共轭齿面间摩擦状态的其他方法36

1.6蜗杆传动的分类36

2蜗杆传动啮合原理基础50

2.1啮合理论基础50

2.1.1蜗杆传动的坐标选择与坐标变换50

2.1.3曲面、法线、切面54

2.1.2蜗杆副接触点处的运动速度54

2.1.4共轭曲面55

2.1.5两类界限线的基本概念56

2．1．6二次啮合的基本概念57

2．1．7诱导法曲率Kn(12)58

2．1．8相对速度vz(12)和接触线切线方向的夹角Ω60

2．2圆柱蜗杆传动啮合原理60

2．2．1车削型圆柱蜗杆传动啮合原理60

2．2．2磨削型圆柱蜗杆传动啮合原理64

2．3．1坐标选择及坐标变换68

2．3 环面蜗杆传动啮合原理68

2．3．2轨迹型（车削型）环面蜗杆传动69

2.3 3一次包络环面蜗杆传动通用啮合方程式71

2.3.4二次包络环面蜗杆传动73

3 普通圆柱蜗杆传动的设计75

3.1普通圆柱蜗杆传动的啮合特性、啮合要素和有关计算75

3.1.1普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件75

3.1.2普通圆柱蜗杆传动的变位75

3.1.3普通圆柱蜗杆传动的重合度ε78

3.2.2传动比i79

3.2.1中心距α79

3.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及参数配搭79

3.1.4普通圆柱蜗杆传动的根切现象及无根切蜗轮的最少齿数79

3 2.3蜗杆头数z1和蜗轮齿数z280

3.2.4蜗杆分度圆直径d181

3.2.5模数m83

3.2.6蜗杆的基本尺寸和参数83

3.2.7普通圆柱蜗杆传动，蜗杆、蜗轮参数的配搭88

3.2.8蜗扦、蜗轮及其传动尺寸规格的标记方法96

3.3普通圆柱蜗杆副的几何计算96

3.3.2蜗杆在分度圆上的法向弦齿厚s？及测量齿高hxn1的数值麦102

3 3.1普通圆柱蜗杆齿宽b1102

3.3.3蜗轮中间平面的法向弦齿厚Sn2的精确计算104

3 3.4英制蜗杆传动几何计算105

3.4普通圆柱蜗杆传动的测绘107

3.4.1蜗轮、蜗杆测绘的程序和内容107

3.4.2普通圆柱蜗杆传动测绘实例110

4 圆弧圆柱蜗杆传动设计计算112

4.1圆弧圆柱蜗杆传动的正确啮合条件112

4.1.1正确啮合条件112

4.1.2齿形参数设计应满足的条件112

4.2.10飞刀刃廓曲线113

4.2 1啮合枢纽线113

4．2轴面圆弧圆柱蜗杆传动（ZC3蜗杆）的几个重要特性113

4.2.2啮合区114

4.2.3一类界限线——“过切”界限线116

4.2 4蜗轮齿面形貌117

4.2.5变位系数和最少齿数117

4.2.6重合度ε117

4.2.7中间平面内的诱导曲率半径117

4.2.8 蜗轮在中间平面内的弦齿厚118

4.2.9 法面和轴面几何参数换算118

4.3 ZC3蜗杆传动几何参数选择119

4.3.1 几何参数选择的原则119

4.2.11中间平面内的啮合线119

4.2.12影响动压油膜形成的两个重要参数119

4.3.2 参数α、i12、m的选择122

4.3.3 参数z1、z2、d1(q)的选择122

4.3.4 齿形参数的选择122

4.3.5 啮合参数——变位系数x的选择123

4.3.6 齿形尺寸计算123

4.3.7 本书推荐的新方案124

4.3.8 ZC3蜗杆传动齿形参数取值对照表124

4.3.9 ZC3蜗杆传动几何尺寸计算125

4.3.10现有ZC3蜗杆传动几何参数配搭值介绍126

4.4圆环面圆柱蜗杆（ZC2蜗杆）传动131

4.4.1 圆环面圆柱蜗杆传动的特点131

4.4.2 几何参数选择的建议132

4.5圆环面包络圆柱蜗杆传动（ZC1蜗扦）132

4.5.1 ZC1蜗杆传动加工蜗杆的安装参数132

4.5.2 ZC1蜗杆传动啮合枢纽线132

4.5.3 飞刀刃廓方程式133

4.5.4 几何参数对蜗杆、蜗轮齿形尺寸的影响和啮合特性的关系134

4.5.5 轴面、法面、工具齿形尺寸换算134

4.5.7 齿形参数选择136

4.5.6 几何参数选择136

4.5.8 国内外齿形参数选择的对照137

4.5.9 ZC1蜗杆传动的几何计算137

4.5.10圆弧圆柱蜗杆传动不同类型的比较142

4.6双圆弧圆柱蜗杆传动143

4.6.1 ZC蜗杆传动的不足143

4.6.2 双圆弧圆柱蜗杆传动的出现及其特点144

4.6.3 车削型双圆弧圆柱蜗杆传动144

4.6.4 磨削型双圆弧圆柱蜗杆传动146

5.1.2 功率与功率损耗计算149

5.1.1 速度计算149

5圆柱蜗杆传动的强度计算149

5.1圆柱蜗杆传动的效率149

5.1.3 圆柱蜗杆传动效率150

5.2圆柱蜗杆传动的受力分析152

5.3圆柱蜗杆传动承载能力计算154

5.3.1 圆柱蜗杆副主要失效形式154

5.3.2 蜗轮齿面强度设计计算155

5.3.3 蜗轮轮齿的弯曲强度校核计算161

5.3.4 算例162

6.1.1 蜗杆的毛坯成形170

6.1蜗杆和蜗轮的毛坯成形170

6 圆柱蜗杆副的加工工艺170

6.1.2 蜗轮的毛坯成形171

6.2蜗杆的加工工艺173

6.2.1 磨削蜗杆的砂轮修整装置176

6.2.2 蜗杆的磨削方式180

6.2.3 渐开线蜗杆（ZI）的车削及磨削181

6.2.4 法向直廓蜗杆（ZN）的车削及磨削183

6.2.5 阿基米德蜗杆（ZA）的车削及磨削184

6.2.6 圆弧齿圆柱蜗杆（ZC）的车削及磨削185

6.2.7 ZK1蜗杆的磨削187

6.3多头蜗杆的加工188

6.3.1 车削多头蜗杆的分头方法188

6.3.2 磨削多头蜗杆的分头方法190

6.4蜗轮的加工工艺191

6.4.1 滚切蜗轮的要点191

6.4.2 滚切蜗轮前的调整工作192

6.4.3 蜗轮的滚齿193

6.4.4 在万能铣床上用飞刀加工蜗轮195

6.4.5 用开槽淬硬的蜗杆对滚加工蜗轮198

6.4.6 蜗轮坯件的加工精度199

6.4.7 蜗轮的加工工艺200

6.4.8 滚刀的选择和滚齿胎具201

6.4.9 蜗轮的两种加工方法比较206

6.4.10蜗轮滚齿加工守则208

6.4.11鼓形齿加工208

6.5滚刀的设计与制造210

6.5.1 概述210

6.5.2 蜗轮滚刀的设计计算214

6.5.3 蜗轮滚刀的法向齿形227

6.5.4 ZC3蜗轮滚刀的设计计算230

6.5.5 ZC1蜗轮滚刀的设计计算235

6.5 6 蜗轮滚刀的制造工艺过程237

6.6蜗杆副的跑合工艺237

6.6.1 电解跑合237

6.6.2 机械跑合238

6.7蜗杆副的加工误差分析239

6.7.1 蜗杆副加工过程中影响运动精度的主要因素239

6.7.2 加工过程中影响工作平稳性的主要因素239

6.7.3 加工过程中影响接触精度的主要因素240

6.8.3 蜗杆副修复方案的选择249

6.8.2 蜗杆副的磨损极限和修换的一般规定249

6.8.1 概述249

6.8蜗杆副的修复工艺249

7 提高圆柱蜗杆传动质量的方法和途径252

7.1蜗轮齿面啮合区内啮合特征的分析252

7.1.1 啮合部位的特性252

7.1.2 “最佳”啮合略图253

7.1.3 啮合部位选择的有关资料举例254

7.1.4 安装后跑合前接触斑点优劣顺序图样255

7.2提高圆柱蜗杆传动质量的方法255

7.2.1 合理选择几何参数，提高传动质量255

7.2.4 消除不利的啮合部位258

7.2.5 利用良好的啮合场258

7.2.2 实现“最佳”啮合略图Ⅰ、Ⅱ的工艺方法258

7.2.3 切削“人工油涵”258

7.2.6 双重蜗扦传动263

7.2.7 改变共轭齿面间的摩擦形式263

7.2.8 改变蜗杆副接触线特性263

7.2.9 其他方法264

7.3可控点接触蜗杆副的蜗轮滚刀（或蜗杆）的设计与计算264

7.3.1 蜗杆与滚刀的导程应当相等264

7.3.4 非对偶范成法加工蜗轮时刀具安装条件265

7.3.5 ZC蜗杆副应满足的辅助条件265

7.3.3 蜗轮滚刀与蜗杆的法向齿形角应相等265

7.3.2 蜗轮滚刀与蜗杆的法向模数应相等265

7.3.6 调整啮合部位于出口处的方法266

7.3.7 非对偶范成加工蜗轮、滚刀与蜗杆几何参数配搭值270

7.4偏置圆柱蜗杆传动（简称偏置蜗杆传动）270

7.4.1 偏置圆柱蜗杆传动的几个基本问题271

7.4.2 推荐齿形273

7.4.3 几何尺寸计算275

7.5封闭接触线圆柱蜗杆传动276

7.5.1 封闭接触线圆柱蜗杆传动的特点276

7.5.2 实现封闭接触线的几何条件277

7.5.3 齿形设计278

8环面蜗杆传动281

8.1直廓环面蜗杆传动281

8.1.1 基本形成原理281

8.1.2 参数选择及几何计算284

8.1.3 “修正型”直廓环面蜗杆传动289

8.1.4 直廓环面蜗杆的制造工艺293

8.1.5 直廓环面蜗轮滚刀的设计与制造300

8.2平面包络环面蜗杆传动303

8.2.1 基本概念303

8.2.2 平面蜗轮（平面一次包络）环面蜗杆传动304

8.2.3 平面二次包络环面蜗杆传动306

8.2.4 设计计算309

8.2.5 平面包络环面蜗扦的制造工艺312

8.2.6 平面包络环面蜗轮滚刀的设计及制造314

8.3渐开线包络环面蜗杆传动317

8.3.1 形成原理318

8.3.2 设计计算318

8.3.3 渐开线包络蜗杆的加工工艺322

8.4环面蜗杆传动的强度计算327

9.1锥蜗杆传动的形成原理332

9.1.1 共轭齿面的形成332

9锥蜗杆传动332

9.1.2 锥蜗杆传动的两个基本方程式333

9.2锥蜗杆传动的齿形参数及参数选择334

9.2.1 节点位置的选择334

9.2.2 节点角σ的选择335

9.2.3 节锥角δ ？.δ？的选择335

9.2.4 齿形角α1、α2的选取335

9.2.5 齿数及模数336

9.3锥蜗杆传动的几何尺寸计算336

9.4锥蜗杆传动的受力分析343

9.5锥蜗杆传动的效率及传动形式选择344

9.5.1 锥蜗杆传动的效率344

9.5.2 锥蜗杆传动的自锁条件345

9.6锥蜗杆传动的强度计算348

9.6.1失效形式及设计准则的确定348

9.6.2锥蜗杆传动中心距的估算348

9.6.3锥蜗轮齿面强度验算349

9.6.4轮齿断裂强度计算352

9.7蜗杆、蜗轮的加工353

9.7.1刀具的设计与制造353

9.7.3锥蜗轮加工355

9.7.2锥蜗杆加工355

9.8锥蜗轮、蜗杆材料、热处理及润滑356

9.8.1 蜗杆材料356

9.8 2 蜗轮材料356

9.8 3 润滑357

9 9传动结构、蜗杆支承及间隙调整358

9.9.1传动结构358

9.9.2蜗杆支承结构359

9.9.3间隙调整360

10 2.2 常用的热处理工艺362

10.2.1 蜗杆传动对材料的要求362

10.2材料的选择362

10.1选择蜗杆、蜗轮材料应注意的问题362

10 蜗杆蜗轮常用材料362

10.2.3 蜗杆常用材料363

10.2.4蜗轮常用材料364

10.2.5蜗杆及蜗轮材料的配搭365

10.2.6联邦德国常用的蜗杆、蜗轮材料与热处理366

11 蜗杆传动的润滑367

11.1蜗杆传动的润滑条件367

11.2润滑油和添加剂对蜗杆传动质量的影响367

11.2.1对胶合的影响367

11 2.3对磨粒磨损和传动效率的影响368

11.2.2对疲劳点蚀的影响368

11.3润滑油和添加剂的选择369

11.3.1润滑油粘度的选择369

11.3.2润滑方式的选择371

11.3.3润滑油量的确定372

11.4圆弧圆柱蜗杆减速器的润滑373

11.5环面蜗杆减速器的润滑374

11.6润滑油粘度374

11.6.1 ISO粘度分级与我国粘度分级的比较374

11.6.2 齿轮用油375

11.6.3在不同温度和粘度指数（VI）时新、旧粘度等级379

11.6.4 各种粘度等级对照参考图381

11.6.5 运动粘度、恩氏粘度、1号雷氏粘度、赛氏粘度换算表382

11.6.6 工业润滑油各品种新旧粘度等级对照参考表（插页）383

1 2公差与测量383

12.1 普通圆柱蜗杆传动公差的新旧标准的主要区别383

12.2普通圆柱蜗杆传动的精度及其选择383

12.3圆柱蜗杆、蜗轮精度标准及技术要求384

12.4各项公差的分组原则及检测项目的选择406

12.4.1 三个公差组406

12.4.2精度等级的选择406

12.5 各种公差项目的检测方法及使用仪器407

12.6蜗杆、蜗轮齿坯的尺寸公差及检测410

12.7侧隙的概念、选择与计算411

12.7.1 侧隙种类的选择与计算412

12.7.2侧隙计算应用举例414

12.8 蜗杆、蜗轮及传动在图样上的标注415

12.9环面蜗杆传动精度及其选择416

12.9.1 环面蜗杆传动偏差和公差的基本定义和符号416

12.9.2 环面蜗杆传动的检验项目和公差421

12.10.1锥蜗杆传动偏差和公差的基本定义与代号425

12.10锥蜗杆传动精度及其选择425

12 10.2锥蜗杆传动精度等级的划分、选择和各项误差值428

13蜗杆传动的试验431

13.1试验的目的与内容431

13.2试验装置431

13.2.1 试验装置的种类431

13.2.2 几种常用试验台的介绍431

1 3.3 试件437

13.4试验条件437

13.4.1 试验载荷的选择437

13.5.1 齿面接触疲劳试验438

13.5蜗杆传动试验的评定指标438

13.4.3 试验油温的选择438

13.4.2试验转速（速度）的选择438

13.5.2 齿面磨损试验439

13.5.3 齿面胶合试验439

13.6试验数据的处理439

13.7试验实例442

13.7.1 试验目的与内容442

13.7.2 试验台442

13.7.3 试件442

13.7.4 试验条件442

13.7.5 试验结果与分析443

14蜗杆减速器及其设计447

14.1蜗杆减速器设计概述447

14.1.1 蜗杆减速器的分类、特点及应用447

14.1.2 蜗杆减速器滚动轴承的选择计算449

14.1.3 蜗杆、蜗轮轴的计算459

14.1.4 蜗杆减速器地脚螺钉的计算467

14.1.5 蜗杆减速器箱体结构尺寸471

14.1.6 蜗杆减速器主要零件的配合482

14.1.7 蜗杆减速器的散热计算482

14.1.8 蜗杆减速器的润滑与密封485

14.1.9 蜗杆减速器的典型结构图492

14.2普通圆柱蜗杆减速器498

14.2.1适用范围498

14.2.2标记示例498

14.2.3 蜗轮齿面许用计算转矩Tb计498

14.2.4 装配型式和外形尺寸499

14.3圆弧圆柱蜗杆减速器503

14.3.1适用范围503

14.3.2标示示例503

14.3.3 额定输入功率P1和额定输出转矩T2503

14.3.4 减速器输出轴轴端的载荷508

14.3.5 装配型式和外型尺寸510

14.4平面包络环面蜗杆减速器516

14.4.1 适用范围516

14.4.2标记示例517

14.4.3 允许输入功率P1和输出转矩T2517

14.4.4 输出轴轴端作用载荷521

14.4.5 装配型式和外形尺寸522

14.5 WSJ、WXJ型蜗杆减速器528

14.5.1 标记示例528

14.5.2 WSJ、WXJ型蜗杆减速器的装配型式和外形尺寸529

14.6其他系列531

主要参考资料543