解析蜗轮蜗杆减速机转动原理
1.简介
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成,一般蜗杆为自动件.蜗杆和螺纹相同有右旋和左之分蜗杆传动,分别称为右旋蜗杆和蜗杆.蜗杆上只要一条螺旋线的称为单头蜗杆,即蜗杆转一周,涡轮转过一齿,若蜗杆上有两条螺旋线,就称为双头蜗杆,即蜗杆转一周,涡轮转过两齿.
2.特色
(1)传动比大,结构紧凑.蜗杆头数用Z1表明（一般Z1=1~4）,蜗轮齿数用Z2表明.从传动比公式I=Z2/Z1能够看出,当Z1=1,即蜗杆为单头,蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转,因而可得到很大传动比,一般在动力传动中,取传动比I=10-80；在分度机构中,I可达1000.这样大的传动比如用齿轮传动,则需求采取多级传动才行,所以蜗杆传动结构紧凑,体积小、重量轻.
(2)传动平稳,无噪音.因为蜗杆齿是接连不间断的螺旋齿,它与蜗轮齿啮合时是接连不断的,蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程,因而作业平稳,冲击、轰动、噪音都比较小.
(3)具有自锁性.蜗杆的螺旋升角很小时,蜗杆只能带动蜗轮转动,而蜗轮不能带动蜗杆转动.
(4)蜗杆传动功率低,一般以为蜗杆传动功率比齿轮传动低.尤其是具有自锁性的蜗杆传动,其功率在0.5以下,一般功率只要0.7～0.9.
(5)发热量大,齿面简略磨损,本钱高.
3.圆柱蜗杆
圆柱蜗杆传动是蜗杆分度曲面为圆柱面的蜗杆传动.
蜗杆传动其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阿基米德蜗杆的端面齿廓为阿基米德螺旋线,其轴面齿廓为直线.阿基米德蜗杆能够在车床上用梯形车刀加工,所以制作简略,但难以磨削,故精度不高.在阿基米德圆柱蜗杆传动中,蜗杆与蜗轮齿面的触摸线与相对滑动速度之间的夹角很小,不易构成润滑油膜,故承载才能较低.②弧齿圆柱蜗杆传动是一种蜗杆轴面(或法面)齿廓为凹圆弧和蜗轮齿廓为凸圆弧的蜗杆传动.在这种传动中,触摸线与相对滑动速度之间的夹角较大,故易于构成润滑油膜,而且凸凹齿廓相啮合,触摸线上齿廓当量曲率半径较大,触摸应力较低,因而其承载才能和功率均较其他圆柱蜗杆传动为高.
4.主要参数
各类圆柱蜗杆传动的参数和几许尺度根本相同.为阿基米德圆柱蜗杆传动的主要参数.经过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面,称为中间平面.在中间平面上,蜗杆的[1]齿廓为直线,蜗轮的齿廓为渐开线,蜗杆和蜗轮的啮合相当于齿条和渐开线齿轮的啮合.因而,蜗杆传动的参数和几许尺度核算大致与齿轮传动相同,并且在设计和制作中皆以中间平面上的参数和尺度为基准.
5.蜗杆传动
蜗杆的轴向齿距pX应与蜗轮的端面周节pt持平,因而蜗杆的轴向模数应与蜗轮的端面模数持平,以m表明,m应取为规范值.蜗杆的轴向压力角应等于蜗轮的端面压力角,以α表明,一般规范压力角α=20°.
蜗杆相当于螺旋,其螺旋线也分为左和右旋、单头和多头.一般蜗杆的头数Z1=1～4,头数越多功率越高；但头数太多,如Z1>4,分度误差会增大,且不易加工.蜗轮的齿数Z2=iZ1,i为蜗杆传动的传动比,i=n1/n2=Z2/Z1.关于一般传递动力的蜗杆传动,Z2=27～80.当Z2<27时,蜗轮齿易发生根切；而Z2太大时,可能导致蜗轮齿曲折强度不够.以d1表明蜗杆分度圆直径,则蜗杆分度圆柱上的螺旋升角λ可按下式求出 在上式中引入q=Z1/tgλ,则可求得蜗杆的分度圆直径为d1=qm.式中q称为蜗杆特性系数.为了约束滚刀的数目,规范中规定了与每个模数调配的q值.一般q=6～17.蜗轮分度圆直径d2=Z2m.
6.失效方法
在蜗杆传动中,蜗轮轮齿的失效方法有点蚀、磨损、胶合和轮齿曲折折断.但一般蜗杆传动功率较低,滑动速度较大,简略发热等,故胶合和磨损损坏更为常见.
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、耐磨和抗胶合的功能.一般蜗杆用碳钢或合金钢制成,螺旋外表应经热处理（如淬火和渗碳）,以便到达高的硬度(HRC45～63),然后经过磨削或珩磨以提高传动的承载才能.蜗轮大都用青铜制作,对低速不重要的传动,有时也用黄铜或铸铁.为了避免胶合和减缓磨损,应挑选杰出的润滑方法,选用含有抗胶合添加剂的润滑油.关于蜗杆传动的胶合和磨损,还没有老练的核算方法.齿面触摸应力是引起齿面胶合和磨损的重要因素,因而仍以齿面触摸强度核算为蜗杆传动的根本核算.此外,有时还应验算轮齿的曲折强度.一般蜗杆齿不易损坏,故一般不必进行齿的强度核算,但必要时应验算蜗杆轴的强度和刚度.对闭式传动还应进行热平衡核算.假如热平衡核算不能满足要求,则在箱体外侧加设散热片或选用强制冷却设备.
7.结构简介
一般蜗杆与轴制成一体,称为蜗杆轴.蜗轮的结构型式可分为蜗杆传动3种方法.①整体式：用于铸铁和直径很小的青铜蜗轮.②齿圈压配式：轮毂为铸铁或铸钢,轮缘为青铜.③螺栓联接式：轮缘和轮毂选用铰制孔,用螺栓联接,这种结构装拆方便.
8.传动应用
蜗杆传动常用于两轴交织、传动比较大、传递功率不太大或间歇作业的场合.
蜗杆传动当要求传递较大功率时,为提高传动功率,常取Z1=2～4.此外,由于当γ1较小时传动具有自锁性,故常用在卷扬机等起重机械中,起危机保护成果.它还广泛应用在机床、轿车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中,其原因是因为使用轮轴运动能够削减力的耗费,从而大力推广.
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