蜗杆蜗轮多齿连续啮合与线接触模式,显著降低振动与噪音(较齿轮传动降噪30%以上)。
蜗杆带动蜗轮转动的本质是交错轴间的螺旋啮合传动,其核心过程通过蜗杆的螺旋齿与蜗轮的齿槽逐级嵌合实现运动和力的传递。
1.蜗杆蜗轮交错轴啮合:蜗杆轴线与蜗轮轴线空间交错(通常呈90°夹角),蜗杆的螺旋齿面与蜗轮齿面形成线接触啮合而非点接触,增强了承载能力;蜗杆旋转时,其螺旋齿如同连续移动的“斜面”,推动蜗轮齿沿垂直于蜗杆轴线的方向运动。
2.蜗杆蜗轮运动转换原理:(1)单头蜗杆:蜗杆每旋转一周,推动蜗轮转过1个齿(传动比 i=z₂/z₁,z₁=1);(2)多头蜗杆:蜗杆每旋转一周,推动蜗轮转过多个齿(如双头蜗杆 z₁=2,传动比 i=z₂/2)。
3.蜗杆蜗轮关键结构设计:(1)蜗杆螺旋升角γ:升角γ越小,自锁性越强(γ<摩擦角时完全自锁,蜗轮无法反向驱动蜗杆);(2)蜗轮齿面
包络:蜗轮齿面制成圆弧形,包络蜗杆齿面20%-30%,增大接触面积,减少应力集中;(3)旋向匹配:蜗杆与蜗轮旋向必须相同(右旋蜗杆配右旋蜗轮),否则无法啮合。
4.蜗杆蜗轮力的传递路径:(1)蜗杆输入:扭矩→轴向力(沿蜗杆轴线);(2)蜗轮输出:轴向力→切向力→驱动蜗轮旋转(输出扭矩)。
5.蜗杆蜗轮效率与摩擦:齿面滑动速度大(vs=π·d₁·n₁/cosγ),导致摩擦损耗高(效率通常仅50%-90%),需强制润滑(如浸油或喷油)降低
温升,防止胶合失效。
6.(1)重载提升机构:利用自锁性防止负载下滑;(2)精密分度装置:大传动比实现微角度控制(i可达1000);(3)紧凑型减速器:小空间实现高减速比(i=10-80)
蜗杆蜗轮啮合过程渐进式接触,负载突变时蜗轮优先塑性变形而非断裂,保护核心部件。