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，通常为90°。蜗杆传动用于在交错轴之间传递运动和动力。

1 .简介

蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆是传动部分。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。只有一个螺旋线的蜗杆称为单头蜗杆，即蜗杆转一圈，涡轮转一个齿。如果蜗杆上有两个螺旋线，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，也就是蜗杆是单头的，蜗杆每转一圈就必须将Z2转到蜗轮上，这样就可以获得较大的传动比。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)传输流畅无噪音。由于蜗轮齿是连续的螺旋齿，它与蜗轮齿的啮合是连续的，蜗轮齿没有进入和退出啮合的过程，所以工作平稳，冲击、振动和噪音都比较小。

(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。一般来说，蜗杆传动的效率低于齿轮传动。尤其是自锁蜗杆传动，其效率在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具有圆柱分度表面的蜗杆传动。

在蜗杆传动中，常用的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，其轴面齿廓为直齿。阿基米德蜗杆可以用梯形车刀在车床上加工，所以制造简单，但磨削困难，所以精度不高。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螺旋圆柱蜗杆传动是一种蜗杆轴面(或法面)齿廓为凹弧，蜗轮齿廓为凸弧的蜗杆传动。在这种传动中，接触线与相对滑动速度的夹角较大，容易形成润滑油膜。而且凸凹齿廓啮合，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。它是阿基米德圆柱蜗杆传动的主要参数。穿过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在中平面上，蜗杆[1]的齿廓是直线，蜗轮的齿廓是渐开线。蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条与渐开线齿轮的啮合。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，在设计制造时以中平面上的参数和尺寸为基准。

5.蜗杆传动

蜗杆的轴向节距pX应等于蜗轮的端面节距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，标准压力角α= 20°。

蠕虫相当于螺旋，其螺旋可分为左旋和右旋，单头和多头。通常蜗杆头的数量Z1 = 1 ~ 4，数量越多效率越高。但如果头数太多，比如Z1>4，分度误差会增大，很难加工。蜗轮的齿数Z2=iZ1，I为蜗杆传动的传动比，i=n1/n2=Z2/Z1。对于一般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、胶合和轮齿弯曲断裂。但一般蜗杆传动效率低，滑动速度高，容易发热，所以胶合和磨损损坏比较常见。

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。蜗轮大部分是青铜做的，对于低速传动不重要。有时使用黄铜或铸铁。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。一般蜗轮齿不易损坏，通常不需要计算齿的强度，但必要时应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，可在箱体外侧增加翅片或采用强制冷却装置。

7.结构介绍

一般蜗杆和轴做成一体，称为蜗杆轴。蜗轮的结构可分为三种:蜗杆传动。①整体式:用于铸铁和小直径青铜蜗轮。②齿圈压装式:轮毂为铸铁或铸钢，轮辋为青铜。③螺栓连接型:法兰和轮毂用螺栓铰接连接。这种结构便于安装和拆卸。

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，或者工作间歇的场合。

当要求蜗杆传动传递大功率时，为了提高传动效率，常采用Z1 = 2 ~ 4。另外，由于γ1小时传动是自锁的，所以常用于卷扬机等起重机械中，起到安全保护的作用。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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