蝸輪蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)及嚙合原理

    蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力,通常兩軸交錯(cuò)角為 90°.在一般蝸桿傳動(dòng)中,都是以蝸桿為主動(dòng)件. 從外形上看,蝸桿類(lèi)似螺栓,蝸輪則很象斜齒圓柱齒輪.工作時(shí),蝸輪輪齒沿 著蝸桿的螺旋面作滑動(dòng)和滾動(dòng).為了改善輪齒的接觸情況,將蝸輪沿齒寬方向做成 圓弧形,使之將蝸桿部分包住.這樣蝸桿蝸輪嚙合時(shí)是線接觸,而不是點(diǎn)接觸. 蝸桿傳動(dòng)具有以下特點(diǎn):
1.傳動(dòng)比大,且準(zhǔn)確.通常稱(chēng)蝸桿的螺旋線數(shù)為螺桿的頭數(shù),若蝸桿頭數(shù)為 z 1,蝸輪齒數(shù)為 z2,則蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 2=n1/n2=z2/z1ω1/ωi= (3-60) 通常蝸桿頭數(shù)很少(z1=1～4),蝸輪齒數(shù)很多(z2=30～80),所以蝸桿傳動(dòng)可獲得 很大的傳動(dòng)比而使機(jī)構(gòu)比較緊湊. 單級(jí)蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i≤100～300; 傳遞動(dòng)力時(shí) 常用 i=5～83.
2. 傳動(dòng)平穩(wěn), 無(wú)噪聲. 因蝸桿與蝸輪齒的嚙合是連續(xù)的, 同時(shí)嚙合的齒對(duì)較多.
3.當(dāng)蝸桿的螺旋升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí),可以實(shí)現(xiàn)自鎖. =0.4～0.45.η=0.82～0.92.具有自鎖時(shí),η=0.75～0.82;z1=3～4 時(shí),η=0.7～ 0.75;z1=2 時(shí),η
4.傳動(dòng)效率比較低.
5.因嚙合處有較大的滑動(dòng)速度,會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦磨損,引起發(fā)熱,使?jié)櫥?情況惡化,所以蝸輪一般常用青銅等貴重金屬制造.

蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)中過(guò)蝸桿軸線且垂直于蝸輪軸線的剖面稱(chēng)為主剖面，如圖所示。在主剖面內(nèi)反映了蝸桿蝸輪的主要尺寸參數(shù)，因此是著重研究的剖面。

    1) 蝸桿、蝸輪在主剖面內(nèi)的嚙合為漸開(kāi)線齒條與齒輪的嚙合。

    2) 在平行主剖面的其它剖面內(nèi)，均有一對(duì)各不相同的非漸開(kāi)線齒條齒輪嚙合，但無(wú)論相嚙合的齒廓形狀如何，均有一個(gè)嚙合點(diǎn)（接觸點(diǎn)），由無(wú)數(shù)個(gè)剖面的集合可知，蝸桿蝸輪的嚙合是線接觸，每對(duì)輪齒的嚙合也是逐漸進(jìn)入，逐漸退出，故接觸線也是由短 → 長(zhǎng) → 短變化。因此蝸桿蝸輪傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)噪聲小，承載能力高。

    3) 在主剖面內(nèi)有基本參數(shù)：模數(shù)和壓力角。對(duì)于蝸桿稱(chēng)軸面模數(shù)ma1和軸面壓力角aa1；對(duì)于蝸輪稱(chēng)端面模數(shù)mt2和端面壓力角at2。

       蝸桿蝸輪傳動(dòng)的正確嚙合條件為：

               ma1=mt2=m   ；　aa1=at2=a(=20°)

    4) 蝸桿蝸輪傳動(dòng)可以獲得較大傳動(dòng)比。因?yàn)槲仐U的齒數(shù)z1較少，蝸輪的齒數(shù)z2可以很多，因此傳動(dòng)比i12=w1/w2=z2/z1可以很大，一般i12=10 ~ 100。在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)中，i12可達(dá)300以上。

    5) 蝸桿蝸輪傳動(dòng)一般具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的螺旋線導(dǎo)程角l小于輪齒間當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)將自鎖，即不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)。由于這種自鎖(self-locking)性，使蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)常用于起重裝置中。

    6) 蝸桿蝸輪嚙合時(shí)輪齒間相對(duì)滑動(dòng)速度大，由此產(chǎn)生的摩擦、磨損也大。因此蝸輪常用錫青銅等減磨材料制造，成本較高。由于摩擦損失較大，故蝸桿蝸輪傳動(dòng)效率較低，一般為h=0.7 ~ 0.8，有自鎖性的蝸桿蝸輪傳動(dòng)效率小于0.5。