一、蜗杆传动的特点和类型

1、特点

蜗轮蜗杆的作用是传递交错轴之间的回转运动和动力。一般情况下，蜗杆主动，蜗轮从动，两者之间的交角为直角。

若单个斜齿轮的齿数很少，如，而且螺旋角很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋，所得的齿轮称为蜗杆，啮合件称为蜗轮。

过去蜗轮蜗杆使用点接触，后期将刀具做成蜗杆状，使用范成法切制。所得蜗轮蜗杆为线接触，优点是传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小，可以形成自锁（螺旋升角/导程角较小时容易发生自锁）。通常来说，其减速传动比为。其缺点为：传动效率低、蜗轮齿圈使用青铜制造，成本高。

蜗轮滚刀形状、尺寸与想啮合的蜗杆相当，主平面上，蜗轮齿形为渐开线齿形，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。

2、类型

按照类型分，可以分为圆柱螺杆和环面螺杆；按照螺旋面形状分，可分为阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆。

蜗杆旋向维左旋和右旋（右旋常用），判定方法与螺旋和斜齿轮的选项判断方法相同。

对于一般动力传动，按照如下等级制造：，使用级精度，，使用级精度,，使用级精度。

还存在变为蜗杆传动，其目的是配凑中心距，避免根切，并且只有蜗轮变为，蜗杆不变位。

二、普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸

1、模数和压力角

主平面上，蜗轮蜗杆相当于渐开线齿轮齿条啮合。定义为蜗杆的轴面齿距，值为；为蜗轮的断面齿距，值为，为蜗杆的轴面模数，为蜗轮的端面模数，为蜗杆的轴面压力角，为蜗轮端面压力角。正确啮合条件为：

模数取标准值，与齿轮模数系列不同，具体参照国标。

2、蜗杆分度圆直径和分度圆柱上的螺旋升角

的圆柱称为蜗杆的分度圆柱：

为了减少加工蜗轮滚刀的数量，固定只能去标准值。

将分度圆柱展开，得到图像：

计算有：

得到：

其中一般取，不能超过。

加工蜗轮的滚到直径等参数与蜗杆分度圆直径等参数相同，为了限制滚刀的数量，国标规定分度圆直径只能取标准值，并于模数相配。定义蜗杆直径系数：

则：

3、传动比、蜗杆头数和蜗轮齿数

蜗杆头数，即螺旋线的数目。蜗杆转动一圈，相当于齿条移动个齿，推动蜗轮转过个齿。传动比为：

若想大功率传动，可选，蜗轮齿数，为了避免根切，要保证，一般为，若变大，则结构尺寸变大，蜗杆长度变长，刚度和啮合精度就会下降。

NOTE

蜗轮和蜗杆轮齿旋向相同。（下图中较宽的蜗杆）

其中。

由蜗杆传动作用，以及给定的传动比，可以依次计算，从而计算几何尺寸。

三、蜗杆传动的运动分析和受力分析

1、运动分析

齿面间滑动速度以及蜗轮转向已知，由相对运动原理可知：

做速度向量图，得到：

可以使用手势来确定蜗轮转向：对于右旋蜗杆，伸出右手，四指顺蜗杆转向，则蜗轮的切向速度的方向与拇指指向相反；对于左旋蜗杆，用左手判断，方法一样。

中心距计算为

2、受力分析

法向力可以分解成三个分力：圆周力，轴向力，径向力。如图：

且有如下大小关系：

与蜗杆在该点的速度相反，与蜗轮在该点的速度相同，式中分别为作用在蜗杆和蜗轮上的扭矩。曼如如下效率关系：

四、蜗杆传动的失效形式、材料和结构

1、失效形式

主要失效形式：胶合、点蚀、磨损（磨粒磨损，常见于开式情况）

2、材料选择

蜗轮齿圈采用青铜，用于减摩、耐磨、抗胶合。蜗杆采用碳素钢与合金钢，其表面光洁、硬度钢。

3、蜗杆与蜗轮的结构

蜗杆通常与轴制成一体，其长度遵循推荐值，查表获取，与有关。

蜗轮常用结构有整体式、组合式（过盈配合）、组装式（螺栓联接）、组合式铸造。

五、蜗杆传动的强度计算

蜗轮齿面的接触强度计算与斜齿轮类似，以赫兹公式为基础，以蜗轮蜗杆的节点处啮合相应参数代入即可。

由钢制蜗杆、青铜或铸铁制的蜗轮满足：

由上式可得设计公式：

其他数据查表。

六、蜗杆传动效率、润滑和热平衡计算

1、圆柱蜗杆传动的效率

功率损耗、你和损坏使用，搅油损耗为，轴承摩擦损耗，总效率计算公式为：

当蜗杆主动时：

为当量摩擦角，，为当量摩擦系数。

2、蜗杆传动润滑

根据选取润滑方式，下置式蜗杆不宜浸油过深。

3、蜗杆传动的热平衡计算

对于闭式传动，热量由箱体散逸，要求箱体与环境温差：

为平均散热系数，为散热面积。