蜗杆传动简介

图5.42　蜗杆传动

1.蜗杆传动的组成

蜗杆传动（见图5.42）主要由蜗杆和蜗轮组成，主要用于传递空间交错的两轴之间的运动和动力，通常轴交角为90°。一般情况下，蜗杆为原动件，蜗轮为从动件。

2.蜗杆传动特点

（1）传动平稳。因蜗杆的齿是一条连续的螺旋线，传动连续，因此它的传动平稳，噪声小。

（2）传动比大。单级蜗杆传动在传递动力时，传动比i=5～80，常用传动化为i=15～50。分度传动时i可达1000，与齿轮传动相比则结构紧凑。

（3）具有自锁性。当蜗杆的导程角小于轮齿间的当量摩擦角时，可实现自锁。即蜗杆能带动蜗轮旋转，而蜗轮不能带动蜗杆旋转。

（4）传动效率低。蜗杆传动由于齿面间相对滑动速度大，齿面摩擦严重，故在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，一般只有0.7～0.8。具有自锁功能的蜗杆机构，效率则一般不大于0.5。

（5）制造成本高。为了降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，蜗轮齿圈常用贵重的铜合金制造，成本较高。

3.蜗杆传动的类型

蜗杆传动按照蜗杆的形状不同，可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和圆锥蜗杆传动，如图5.43所示。圆柱蜗杆传动又可分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。(www.xing528.com)

图5.43　蜗杆传动的类型

（a）圆柱蜗杆传动；（b）环面蜗杆传动；（c）圆锥蜗杆传动

普通圆柱蜗杆又可按螺旋面的形状，分为阿基米德蜗杆（ZA）和渐开线蜗杆（ZI）等。圆柱蜗杆传动机构加工方便，环面蜗杆传动机构承载能力较高。

4.蜗杆、蜗轮的材料选择

基于蜗杆传动的失效特点，选择蜗杆和蜗轮材料组合时，不但要求有足够的强度，而且要有良好的减摩性、耐磨性和抗胶合的能力。实践表明，较理想的蜗杆传动机构是青铜蜗轮齿圈匹配淬硬磨削的钢制蜗杆。

1）蜗杆材料

对于高速重载的传动，蜗杆常用低碳合金钢（如20Cr、20CrMnTi）经渗碳后，表面淬火使硬度达56～62HRC，再经磨削。对于中速中载传动，蜗杆常用45钢、40Cr、35SiMn等，表面经高频淬火使硬度达45～55HRC，再经磨削。对于一般蜗杆可采用45、40等碳钢调质处理（硬度为210～230HBW）。

2）蜗轮材料

常用的蜗轮材料为铸造锡青铜（ZCuSnl0Pl、ZCuSn6Zn6Pb3）、铸造铝铁青铜（ZCuAl10Fe3）及灰铸铁（HTl50、HT200）等。铸造锡青铜的抗胶合、减摩及耐磨性能最好，但价格较高，常用于vs≥3 m/s的重要传动；铸造铝铁青铜具有足够的强度，并耐冲击，价格便宜，但抗胶合及耐磨性能不如铸造锡青铜，一般用于vs≤6 m/s的传动；灰铸铁用于vs≤2 m/s的不重要场合。