蜗杆传动的受力分析

蜗杆传动的受力分析与斜齿轮传动相似，但由于蜗杆传动的啮合摩擦损失较大，啮合面的摩擦力不能忽略，且与齿轮不同的是失效发生在蜗轮上，因此受力分析通常以蜗轮为研究对象。

图3-2所示的是以右旋蜗杆为主动件，并沿图示方向旋转时蜗轮螺旋面上的受力情况。F_n为集中作用于节点处的法向载荷，它作用于法向截面内。

图3-2 蜗杆传动的受力分析

F_n可以分解为3个互相垂直的分力即圆周力F_t、径向力F_r、轴向力F_a。

显然，作用在蜗杆的轴向力等于作用在蜗轮上的圆周力，作用在蜗杆上的圆周力等于作用在蜗轮的轴向力，作用在蜗杆上的径向力等于作用在蜗轮上的径向力。这些力的数值相等，方向相反。

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式中 T₂——蜗轮工作转矩，蜗杆主动时，T₂=T₁·i（u）η₁，蜗轮主动时T₂=T₁·i（u）/η₁′；T₁为蜗杆工作转矩（N·mm），T₁=9.55×10⁶×，P为传递功率（kW）；η₁、η₁′分别为蜗杆主动和蜗轮主动时的传动啮合效率；μ为蜗杆传动的摩擦系数；

ρ_v——当量摩擦角，tanρ_v=μ_v=μ/cosα_n；

α_n——蜗轮法面压力角；

α_t——蜗轮端面压力角。

当蜗杆主动时，上述6个力的方向按以下原则判断：①蜗杆上的圆周力F_t1的方向与蜗杆齿在啮合点的运动方向相反；②蜗轮上的圆周力F_t2与蜗轮齿在啮合点的运动方向相同；③径向力F_r的方向在蜗杆蜗轮上都是由啮合点指向各自的轮心；④主动轮（一般指蜗杆）轴向力的方向用左右手定则判断，即蜗杆左旋用左手、蜗杆右旋用右手，握紧的四指表示主动轮的回转方向，大拇指伸直的方向表示主动轮所受轴向力的方向，蜗轮轴向力的方向与蜗杆的圆周力相反。