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蝸桿傳動原理及特點-蝸桿傳動原理及特點-海洋傳動

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蝸桿傳動原理及特點

發布時間：2016/6/2 15:19:14 來源：海洋傳動

弧齒圓柱蝸桿傳動是一種蝸桿軸面(或法面)齒廓為凹圓弧和蝸輪齒廓為凸圓弧的蝸桿傳動。在這種傳動中，接觸線與相對滑動速度之間的夾角較大，故易于形成潤滑油膜，而且凸凹齒廓相嚙合，接觸線上齒廓當量曲率半徑較大，接觸應力較低，因而其承載能力和效率均較其他圓柱蝸桿傳動為高。平面包絡環面蝸桿減速器是一種新興的傳動裝置，

蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞交錯軸之間的運動和動力，通常兩軸交錯角為90°。在一般蝸桿傳動中，都是以蝸桿為主動件。
　　從外形上看，蝸桿類似螺栓，蝸輪則很象斜齒圓柱齒輪。工作時，蝸輪輪齒沿著蝸桿的螺旋面作滑動和滾動。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是線接觸，而不是點接觸。
　　蝸桿傳動具有以下特點：
　　1．傳動比大，且準確。通常稱蝸桿的螺旋線數為螺桿的頭數，若蝸桿頭數為z1，蝸輪齒數為z2，則蝸桿傳動的傳動比為
i＝&61559;1/&61559;2＝n1/n2＝z2/z1 　?。?－60）
通常蝸桿頭數很少（z1=1～4），蝸輪齒數很多(z2=30～80)，所以蝸桿傳動可獲得很大的傳動比而使機構比較緊湊。單級蝸桿傳動的傳動比 i≤100～300；傳遞動力時常用 i＝5～83。
　　2．傳動平穩、無噪聲。因蝸桿與蝸輪齒的嚙合是連續的，同時嚙合的齒對較多。
　　3．當蝸桿的螺旋升角小于嚙合面的當量摩擦角時，可以實現自鎖。
　　4．傳動效率比較低。當z1＝1時，效率&61544;=0.7～0.75；z1=2時，&61544;=0.75～0.82；z1＝3～4時，&61544;=0.82～0.92。具有自鎖時，&61544;=0.4～0.45。
　　5．因嚙合處有較大的滑動速度，會產生較嚴重的摩擦磨損，引起發熱，使潤滑情況惡化，所以蝸輪一般常用青銅等貴重金屬制造。
按蝸桿形狀的不同可分：
　　1．圓柱蝸桿傳動
　　2．環面蝸桿傳動
其中常用的有阿基米德圓柱蝸桿傳動和圓弧齒圓柱蝸桿傳動。
①阿基米德蝸桿的端面齒廓為阿基米德螺旋線，其軸面齒廓為直線。阿基米德蝸桿可以在車床上用梯形車刀加工，所以制造簡單，但難以磨削，故精度不高。在阿基米德圓柱蝸桿傳動中，蝸桿與蝸輪齒面的接觸線與相對滑動速度之間的夾角很小，不易形成潤滑油膜，故承載能力較低。
②弧齒圓柱蝸桿傳動是一種蝸桿軸面(或法面)齒廓為凹圓弧和蝸輪齒廓為凸圓弧的蝸桿傳動。在這種傳動中，接觸線與相對滑動速度之間的夾角較大，故易于形成潤滑油膜，而且凸凹齒廓相嚙合，接觸線上齒廓當量曲率半徑較大，接觸應力較低，因而其承載能力和效率均較其他圓柱蝸桿傳動為高。

平面包絡環面蝸桿減速器是一種新興的傳動裝置，其承載能力大，傳動效果高，機構緊密、合理。這種減速器可以廣泛地應用于各種傳動機械中的減速傳動，如冶金、礦山、起重、化工、建筑橡塑、船舶等行業以及其它機械設備上，適用工作環境溫度為-40-＋40，輸入軸轉速不大于1500轉/分，蝸桿軸可正反兩面方向旋轉。
一、平面二次包絡環面蝸桿蝸輪減速機的特點：
平面二次包絡環面蝸桿傳動是一種先進的重承載傳動裝置，具有承載能力大、傳率高、使用壽命長等優異特性。是替代其它蝸桿傳動的最佳選擇。
二、平面二次包絡環面蝸桿副的形成原理：
A、平面二次包絡環面蝸桿副的形成過程主要包括兩次包絡運動：
1、第一次包絡運動是以一個平面齒蝸輪的齒面為母面與蝸桿以一定的相對運動，包絡出蝸桿的螺旋齒面；
2、第二次包絡運動是以第一次包絡運動形成螺旋曲面為母面與蝸輪通過共軛運動包絡出蝸輪齒面。
B、嚙合過程有以下特點：
1、蝸桿軸向齒廓呈弧分布，同時接觸齒數：3—7個齒；
2、蝸桿齒面經硬化處理后精確磨削而成，齒面硬度：HRC》50，粗糙度Ra《0.8 ；
3、加工工藝過程和成形過程完全一致，能夠可靠的保證制造精度和嚙合的理論狀態；
4、齒面接處面積大于：70% ；
5、蝸輪齒面上每時每刻都有：兩條同時出現的沿齒寬方向不斷從兩端向中間推進的：接觸線，而且接觸線與相對速度方向的夾角接近90度；
6、齒面潤滑角度大、動壓油膜的形成及保持性好

圓柱蝸桿傳動的主要參數及其選擇
蝸桿蝸輪機構是由交錯軸斜齒圓柱齒輪機構演變而來的，如圖所示交錯角=90°、螺旋角旋向相同，小齒輪螺旋角很大，分度圓柱直徑較小、軸向長度較長、齒數很少，外形像一根螺桿，稱為蝸桿。蝸輪實際上是一個斜齒輪。

規定通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面為中間平面。

1.蝸桿的頭數Z1和蝸輪的齒數Z2和傳動比i

1）蝸桿頭數：z1=1-4：
單頭：i大，易自鎖，效率低，精度高。
多頭：η↑，但加工困難，精度降低。

2）蝸輪齒數：z2=27-80

Z2過大，m過小，輪齒彎曲強度↓

m不變，Z2過大，d2過大，蝸桿支承跨距↑，蝸桿彎曲賜度↓

3）、傳動比和齒數比u—— 齒數比——大齒輪齒數比小齒輪齒數；
傳動比——從動輪齒數比主動輪齒數
2.模數和壓力角

蝸桿傳動的設計計算都是以中間平面內的參數和幾何關系為標準。

在中間平面上，蝸輪與蝸桿的嚙合相當于漸開線齒輪與齒條的嚙合。

（中間軸）主平面內蝸桿蝸輪傳動相當于——齒條與漸開線齒輪（阿基米德蝸桿）

主平面：蝸桿——軸面 , ；蝸輪——端面，

——正確合條件

3.蝸桿分度圓螺旋導程角

將蝸桿分度圓上的螺旋線展開，如圖所示，則蝸桿的導程角為

Z1、q已知時，導程角即為定值

4.蝸桿分度圓直徑d1及蝸桿直徑系數q

由于加工蝸輪須用與之嚙合的蝸桿參數相同的滾刀來加工，所以對于同一尺寸的蝸桿必須一把對應的蝸輪滾刀，即對同一模數不同直徑的蝸桿，必須配相應數量的滾刀。∴為了限制蝸輪滾刀的數量，取蝸桿直徑d1為標準值，并引入直徑系數q.

（1）蝸桿的分度圓直徑d1

（2）直徑系數q d1=mq

5.蝸桿傳動的中心距a
蝸桿傳動相當于螺桿與螺母的傳動。蝸桿與蝸輪輪齒嚙合時，輪齒間有很大的相對滑動，蝸桿與蝸輪輪齒在節點處的相對速度稱為滑動速度，用 vs表示，由圖3－56

可知
　m/s （3－63）
　 m/s
　m/s
　　式中　n1、n1--分別為蝸桿、蝸輪轉速，r/min；
　　　　　d1、d2--蝸桿、蝸輪分度圓直徑，mm；
　　　　　&61543;--蝸桿分度圓的導程角
　　滑動速度較大時，當潤滑條件充分時，在嚙合處容易形成潤滑油膜，因而潤滑情況良好；但滑動速度太大，容易使輪齒產生膠合和磨損破壞。一般允許 vs≤15m/s。
（二）蝸桿傳動的效率
　　閉式蝸桿傳動的效率包括三部分：有關輪齒嚙合摩擦損耗的效率&61544;1，有關軸承摩擦損耗的效率&61544;2以及箱體內潤滑油攪動時摩擦損耗的效率&61544;3，即
&61544;=&61544;1&61544;2&61544;3　　　　　　　?。?－64）
　　其主要部分為嚙合效率，當蝸桿主動時，
&61544;1=tan&61543;/tan(&61543;+&61554;v) 　?。?－65）
　　式中 &61554;v--當量摩擦角，它與蝸桿摩擦副的材料、加工精度及滑動速度等有關。
　　鋼制蝸桿與青銅蝸輪配對時，減摩耐磨效果好；蝸桿齒面的表面粗糙度越低，滑動速度越大，潤滑油膜易形成，&61554;v越小，則嚙合效率&61544;1越高。
　　近似計算時，蝸桿傳動的總效率可取下列數值：
蝸桿頭數z1 1 2 4或6
傳動效率&61544;1 0.7 0.8 0.9
　　　　&61544;1≤&61554;v時蝸桿傳動具有自鎖性，取&61544;<0.5。