蜗轮蜗杆减速机传输原理详解

蜗轮蜗杆减速机传输原理详解

蜗杆传动:

蜗杆传动是在空间交错的两轴之间传递运动和动力的一种传动。两轴之间的夹角可以是任意值，常用的角度是90°。蜗杆传动用于在交错轴之间传递运动和动力。

1.介绍

蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，蜗杆是传动部分。和蜗杆一样，还有右旋和左旋蜗杆传动，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。只有一条螺旋线的蜗杆称为单端蜗杆，即蜗杆转一圈，涡轮转一个齿；如果蜗杆上有两个螺旋，则称为双头蜗杆，即蜗杆转一圈，涡轮转两个齿。

2.特征

(1)传动比大，结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示(一般Z1=1~4)，蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1时，即蜗杆是单头的，蜗杆要转Z2才能使蜗轮转一圈，这样就可以得到大的传动比。一般在动力传动中，传动比I = 10-80；在索引机制中，我可以达到1000。像齿轮传动这样的大型传动，需要多级传动，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小，重量轻。

(2)传输顺畅，无噪音。由于蜗轮齿是连续的螺旋齿，它与蜗轮齿的啮合是连续的，蜗轮齿在啮合过程中没有进出，所以工作平稳，冲击、振动、噪音都比较小。

(3)自锁。当蜗杆的螺旋角很小时，蜗杆只能带动蜗轮，而蜗轮不能带动蜗杆转动。

(4)蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率低于齿轮传动。特别是自锁蜗杆传动，效率在0.5以下，一般效率只有0.7 ~ 0.9。

(5)热值高，齿面易磨损，成本高。

3.圆柱蜗杆

圆柱蜗杆传动是一种带有圆柱分度表面的蜗杆传动。

其中常用的蜗杆传动有阿基米德圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。①阿基米德蜗杆端面齿廓为阿基米德螺旋线，其轴面齿廓为直线。阿基米德蜗杆可以用梯形车刀加工，制造简单，但磨削困难，精度不高。阿基米德圆柱蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮齿面接触线与相对滑动速度之间的夹角很小，难以形成润滑油膜，因此承载能力较低。②弧齿圆柱蜗杆传动是蜗杆轴面(或法面)齿形为凹弧，蜗轮齿形为凸弧的蜗杆传动。在这种传动中，接触线与相对滑动速度的夹角大，容易形成润滑油膜，且凸凹齿廓啮合，接触线上的齿廓等效曲率半径大，接触应力低，因此其承载能力和效率高于其他圆柱蜗杆传动。

4.主要参数

各种圆柱蜗杆传动的参数和几何尺寸基本相同。阿基米德圆柱蜗杆传动的主要参数是。穿过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在中间平面，蜗杆的齿廓是直的，蜗轮的齿廓是渐开线。蜗杆和蜗轮之间的啮合相当于齿条和渐开线齿轮之间的啮合。因此，蜗杆传动的参数和几何尺寸的计算与齿轮传动大致相同，以中间平面内的参数和尺寸作为设计制造的基准。

5.蜗杆传动

蜗杆的轴向节距pX应等于蜗轮端面的周节距pt，所以蜗杆的轴向模数应等于蜗轮的端面模数，用m表示，取其为标准值。蜗杆的轴向压力角应等于蜗轮的端面压力角，用α表示，法向压力角α= 20°。

蠕虫相当于螺旋，它的螺旋分左旋和右旋，单头和多头。通常情况下，蜗杆头的数量Z1 = 1 ~ 4个。虫头数量越多，效率越高。但如果头太多，比如Z1>4，分度误差会增大，不容易加工。蜗轮的齿数Z2=iZ1，I为蜗杆传动的传动比，i=n1/n2=Z2/Z1。对于通常传递动力的蜗杆传动，z2 = 27 ~ 80。当Z2

6.故障形式

在蜗杆传动中，蜗轮齿的失效形式有点蚀、磨损、胶合、弯曲和断齿。而蜗杆传动效率普遍较低，滑动速度较高，容易发热，因此胶合和磨损损坏较为常见。

蜗杆传动为了避免胶合和减缓磨损，蜗杆传动的材料必须具有减摩、耐磨和防胶合的性能。蜗杆一般用碳钢或合金钢制造，螺旋面要经过热处理(如淬火、渗碳)达到高硬度(HRC 45 ~ 63)，再进行磨削或珩磨，以提高传动的承载能力。大部分蜗轮由青铜制成，这对于低速传动并不重要，有时也使用黄铜或铸铁。为了防止胶合，减缓磨损，应选择良好的润滑方式，选用含有防胶合添加剂的润滑油。蜗杆传动的胶合和磨损尚无成熟的计算方法。齿面接触应力是造成齿面胶合和磨损的重要因素，因此齿面接触强度的计算仍然是蜗杆传动的基本计算。此外，有时还应检查轮齿的弯曲强度。一般蜗轮齿不容易损坏，通常不需要计算齿的强度，但必要时要校核蜗杆轴的强度和刚度。密闭输送也应进行热平衡计算。如果热平衡计算不能满足要求，则在箱体外侧增加散热片或使用强制冷却装置。

7.结构介绍

一般把蜗杆和轴做成一个整体，称为蜗杆轴。蜗轮的结构可分为三种:蜗杆传动。①整体式:用于直径较小的铸铁和青铜蜗轮。②压配式齿圈:轮毂为铸铁或铸钢，轮圈为青铜。③螺栓连接式:法兰与轮毂用孔铰接，用螺栓连接，拆装方便。

8.传输应用

蜗杆传动常用于两轴交错，传动比较大，传动功率不太大或工作间歇的场合。

当蜗杆传动需要大功率传动时，为了提高传动效率，常采用Z1 = 2 ~ 4。此外，由于γ1较小时传动是自锁的，所以常用于卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。也广泛应用于机床、汽车、仪器、冶金机械等机器或设备。原因是利用轴运动可以减少力的消耗，所以被广泛推广。

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