蝸桿傳動(dòng)

       蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為90°。蝸桿傳動(dòng)用于在交錯(cuò)軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

       1.簡介

       蝸桿傳動(dòng)由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動(dòng)件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分蝸桿傳動(dòng)，分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，渦輪轉(zhuǎn)過一齒，若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，渦輪轉(zhuǎn)過兩齒。

       2.特點(diǎn)

       1)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿頭數(shù)用Z1表示（一般Z1=1~4），蝸輪齒數(shù)用Z2表示。從傳動(dòng)比公式I=Z2/Z1可以看出，當(dāng)Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉(zhuǎn)Z2轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動(dòng)比，一般在動(dòng)力傳動(dòng)中，取傳動(dòng)比I=10-80；在分度機(jī)構(gòu)中，I可達(dá)1000。這樣大的傳動(dòng)比如用齒輪傳動(dòng)，則需要采取多級(jí)傳動(dòng)才行，所以蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕。

       2)傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪音。因?yàn)槲仐U齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時(shí)是連續(xù)不斷的，蝸桿齒沒有進(jìn)入和退出嚙合的過程，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動(dòng)、噪音都比較小。

       3)具有自鎖性。蝸桿的螺旋升角很小時(shí)，蝸桿只能帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)。

       4)蝸桿傳動(dòng)效率低，一般認(rèn)為蝸桿傳動(dòng)效率比齒輪傳動(dòng)低。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動(dòng)，其效率在0.5以下，一般效率只有0.7～0.9。

       5)發(fā)熱量大，齒面容易磨損，成本高。

       3.圓柱蝸桿

       圓柱蝸桿傳動(dòng)是蝸桿分度曲面為圓柱面的蝸桿傳動(dòng)。

       蝸桿傳動(dòng)其中常用的有阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)和圓弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)。①阿基米德蝸桿的端面齒廓為阿基米德螺旋線，其軸面齒廓為直線。阿基米德蝸桿可以在車床上用梯形車刀加工，所以制造簡單，但難以磨削，故精度不高。在阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿與蝸輪齒面的接觸線與相對(duì)滑動(dòng)速度之間的夾角很小，不易形成潤滑油膜，故承載能力較低。②弧齒圓柱蝸桿傳動(dòng)是一種蝸桿軸面(或法面)齒廓為凹圓弧和蝸輪齒廓為凸圓弧的蝸桿傳動(dòng)。在這種傳動(dòng)中，接觸線與相對(duì)滑動(dòng)速度之間的夾角較大，故易于形成潤滑油膜，而且凸凹齒廓相嚙合，接觸線上齒廓當(dāng)量曲率半徑較大，接觸應(yīng)力較低，因而其承載能力和效率均較其他圓柱蝸桿傳動(dòng)為高。

       4.主要參數(shù)

       各類圓柱蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)和幾何尺寸基本相同。為阿基米德圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)。通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面，稱為中間平面。在中間平面上，蝸桿的[1]齒廓為直線，蝸輪的齒廓為漸開線，蝸桿和蝸輪的嚙合相當(dāng)于齒條和漸開線齒輪的嚙合。因此，蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算大致與齒輪傳動(dòng)相同，并且在設(shè)計(jì)和制造中皆以中間平面上的參數(shù)和尺寸為基準(zhǔn)。

       5.蝸桿傳動(dòng)

       蝸桿的軸向齒距pX應(yīng)與蝸輪的端面周節(jié)pt相等，因此蝸桿的軸向模數(shù)應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)相等,以m表示,m應(yīng)取為標(biāo)準(zhǔn)值。蝸桿的軸向壓力角應(yīng)等于蝸輪的端面壓力角，以α表示，通常標(biāo)準(zhǔn)壓力角α=20°。

蝸桿相當(dāng)于螺旋，其螺旋線也分為左旋和右旋、單頭和多頭。通常蝸桿的頭數(shù)Z1=1～4,頭數(shù)越多效率越高；但頭數(shù)太多,如Z1>4,分度誤差會(huì)增大,且不易加工。蝸輪的齒數(shù)Z2=iZ1，i為蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比,i=n1/n2=Z2/Z1。對(duì)于一般傳遞動(dòng)力的蝸桿傳動(dòng),Z2=27～80。當(dāng)Z2<27時(shí)，蝸輪齒易發(fā)生根切；而Z2太大時(shí)，可能導(dǎo)致蝸輪齒彎曲強(qiáng)度不夠。以d1表示蝸桿分度圓直徑，則蝸桿分度圓柱上的螺旋升角λ可按下式求出 在上式中引入q=Z1/tgλ，則可求得蝸桿的分度圓直徑為d1=qm。式中q稱為蝸桿特性系數(shù)。為了限制滾刀的數(shù)目，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了與每個(gè)模數(shù)搭配的q值。通常q=6～17。蝸輪分度圓直徑d2=Z2m。

       6.失效形式

       在蝸桿傳動(dòng)中，蝸輪輪齒的失效形式有點(diǎn)蝕、磨損、膠合和輪齒彎曲折斷。但一般蝸桿傳動(dòng)效率較低，滑動(dòng)速度較大，容易發(fā)熱等，故膠合和磨損破壞更為常見。

       蝸桿傳動(dòng)為了避免膠合和減緩磨損，蝸桿傳動(dòng)的材料必須具備減摩、耐磨和抗膠合的性能。一般蝸桿用碳鋼或合金鋼制成，螺旋表面應(yīng)經(jīng)熱處理（如淬火和滲碳），以便達(dá)到高的硬度(HRC45～63),然后經(jīng)過磨削或珩磨以提高傳動(dòng)的承載能力。蝸輪多數(shù)用青銅制造，對(duì)低速不重要的傳動(dòng)，有時(shí)也用黃銅或鑄鐵。為了防止膠合和減緩磨損，應(yīng)選擇良好的潤滑方式，選用含有抗膠合添加劑的潤滑油。對(duì)于蝸桿傳動(dòng)的膠合和磨損，還沒有成熟的計(jì)算方法。齒面接觸應(yīng)力是引起齒面膠合和磨損的重要因素，因此仍以齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算為蝸桿傳動(dòng)的基本計(jì)算。此外，有時(shí)還應(yīng)驗(yàn)算輪齒的彎曲強(qiáng)度。一般蝸桿齒不易損壞，故通常不必進(jìn)行齒的強(qiáng)度計(jì)算，但必要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算蝸桿軸的強(qiáng)度和剛度。對(duì)閉式傳動(dòng)還應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算。如果熱平衡計(jì)算不能滿足要求，則在箱體外側(cè)加設(shè)散熱片或采用強(qiáng)制冷卻裝置。

       7.結(jié)構(gòu)簡介

       一般蝸桿與軸制成一體，稱為蝸桿軸。蝸輪的結(jié)構(gòu)型式可分為蝸桿傳動(dòng)3種形式。①整體式：用于鑄鐵和直徑很小的青銅蝸輪。②齒圈壓配式：輪轂為鑄鐵或鑄鋼，輪緣為青銅。③螺栓聯(lián)接式：輪緣和輪轂采用鉸制孔，用螺栓聯(lián)接，這種結(jié)構(gòu)裝拆方便。

       8.傳動(dòng)應(yīng)用

       蝸桿傳動(dòng)常用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場合。

蝸桿傳動(dòng)當(dāng)要求傳遞較大功率時(shí)，為提高傳動(dòng)效率，常取Z1=2～4。此外，由于當(dāng)γ1較小時(shí)傳動(dòng)具有自鎖性，故常用在卷揚(yáng)機(jī)等起重機(jī)械中，起安全保護(hù)作用。它還廣泛應(yīng)用在機(jī)床、汽車、儀器、冶金機(jī)械及其它機(jī)器或設(shè)備中，其原因是因?yàn)槭褂幂嗇S運(yùn)動(dòng)可以減少力的消耗,從而大力推廣。