蝸杆傳動是由蝸杆和蝸輪組成的,用於傳遞交錯軸之間的運動和 動力,通常兩軸交錯角為 90°.在一般蝸杆傳動中,都是以蝸杆為主動件. 從外形上看,蝸杆類似螺栓,蝸輪則很象斜齒圓柱齒輪.工作時,蝸輪輪齒沿 著蝸杆的螺旋麵作滑動和滾動.為了改善輪齒的接觸情況,將蝸輪沿齒寬方向做成 圓弧形,使之將蝸杆部分包住.這樣蝸杆蝸輪齧合時是線接觸,而不是點接觸. 蝸杆傳動具有以下特點:
1.傳動比大,且準確.通常稱蝸杆的螺旋線數為螺杆的頭數,若蝸杆頭數為 z 1,蝸輪齒數為 z2,則蝸杆傳動的傳動比為 2=n1/n2=z2/z1ω1/ωi= (3-60) 通常蝸杆頭數很少(z1=1~4),蝸輪齒數很多(z2=30~80),所以蝸杆傳動可獲得 很大的傳動比而使機構比較緊湊. 單級蝸杆傳動的傳動比 i≤100~300; 傳遞動力時 常用 i=5~83.
2. 傳動平穩, 無噪聲. 因蝸杆與蝸輪齒的齧合是連續的, 同時齧合的齒對較多.
3.當蝸杆的螺旋升角小於齧合麵的當量摩擦角時,可以實現自鎖. =0.4~0.45.η=0.82~0.92.具有自鎖時,η=0.75~0.82;z1=3~4 時,η=0.7~ 0.75;z1=2 時,η
4.傳動效率比較低.
5.因齧合處有較大的滑動速度,會產生較嚴重的摩擦磨損,引起發熱,使潤滑 情況惡化,所以蝸輪一般常用青銅等貴重金屬製造.
蝸輪蝸杆齧合傳動中過蝸杆軸線且垂直於蝸輪軸線的剖麵稱為主剖麵,如圖5.8.2-1所示。在主剖麵內反映了蝸杆蝸輪的主要尺寸參數,因此是著重研究的剖麵。
1) 蝸杆、蝸輪在主剖麵內的齧合為漸開線齒條與齒輪的齧合。
2) 在平行主剖麵的其它剖麵內,均有一對各不相同的非漸開線齒條齒輪齧合,但無論相齧合的齒廓形狀如何,均有一個齧合點(接觸點),由無數個剖麵的集合可知,蝸杆蝸輪的齧合是線接觸,每對輪齒的齧合也是逐漸進入,逐漸退出,故接觸線也是由短 → 長 → 短變化。因此蝸杆蝸輪傳動平穩,振動噪聲小,承載能力高。
3) 在主剖麵內有基本參數:模數和壓力角。對於蝸杆稱軸麵模數ma1和軸麵壓力角aa1;對於蝸輪稱端麵模數mt2和端麵壓力角at2。
蝸杆蝸輪傳動的正確齧合條件為
ma1=mt2=m ; aa1=at2=a(=20°)
4) 蝸杆蝸輪傳動可以獲得較大傳動比。因為蝸杆的齒數z1較少,蝸輪的齒數z2可以很多,因此傳動比i12=w1/w2=z2/z1可以很大,一般i12=10 ~ 100。在分度機構或手動機構中,i12可達300以上。
5) 蝸杆蝸輪傳動一般具有自鎖性。當蝸杆的螺旋線導程角l小於輪齒間當量摩擦角時,蝸杆蝸輪機構將自鎖,即不能由蝸輪帶動蝸杆轉動(有關機構自鎖性見第十章)。由於這種自鎖(self-locking)性,使蝸杆蝸輪機構常用於起重裝置中。
6) 蝸杆蝸輪齧合時輪齒間相對滑動速度大,由此產生的摩擦、磨損也大。因此蝸輪常用錫青銅等減磨材料製造,成本較高。由於摩擦損失較大,故蝸杆蝸輪傳動效率較低,一般為h=0.7 ~ 0.8,有自鎖性的蝸杆蝸輪傳動效率小於0.5。