蝸輪蝸桿的工作原理是什么？

蝸輪蝸桿機構常用來傳遞兩交錯軸之間的運動和動力。蝸輪與蝸桿在其中間平面內相當于齒輪與齒條，蝸桿又與螺桿形狀相似。

那么，蝸輪蝸桿的工作原理是什么？今天我們就來分享一下。

渦輪蝸桿機構通常兩軸交錯角為 90°，一般是以蝸桿為主動件。從外形上看，蝸桿類似螺栓，蝸輪則很像斜齒圓柱齒輪。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。

渦輪蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分蝸桿傳動，分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉一周，渦輪轉過一齒；若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉一周，渦輪轉過兩齒。

渦輪蝸桿的特點： 1.可以得到很大的傳動比，比交錯軸斜齒輪機構緊湊。 2.兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯軸斜齒輪機構。 3.蝸桿傳動相當于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、噪音很小。 4.具有自鎖性。當蝸桿的導程角小于嚙合輪齒間的當量摩擦角時，機構具有自鎖性，可實現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。如在起重機械中使用的自鎖蝸桿機構，其反向自鎖性可起安全保護作用。 5.傳動效率較低，磨損較嚴重。蝸輪蝸桿嚙合傳動時，嚙合輪齒間的相對滑動速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動速度大使齒面磨損嚴重、發(fā)熱嚴重，為了散熱和減小磨損，常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高。 6.蝸桿軸向力較大。

在渦輪蝸桿傳動中，蝸輪輪齒的失效形式有點蝕、磨損、膠合和輪齒彎曲折斷。但一般蝸桿傳動效率較低，滑動速度較大，容易發(fā)熱等，故膠合和磨損破壞更為常見。 渦輪蝸桿傳動為了避免膠合和減緩磨損，其材料必須具備減摩、耐磨和抗膠合的性能。一般蝸桿用碳鋼或合金鋼制成，螺旋表面應經熱處理（如淬火和滲碳），以便達到高的硬度（HRC45～63），然后經過磨削或珩磨以提高傳動的承載能力。蝸輪多數(shù)用青銅制造，對低速不重要的傳動，有時也用黃銅或鑄鐵。為了防止膠合和減緩磨損，應選擇良好的潤滑方式，選用含有抗膠合添加劑的潤滑油。

對于蝸桿傳動的膠合和磨損，還沒有成熟的計算方法。齒面接觸應力是引起齒面膠合和磨損的重要因素，因此仍以齒面接觸強度計算為蝸桿傳動的基本計算。此外，有時還應驗算輪齒的彎曲強度。一般蝸桿齒不易損壞，故通常不必進行齒的強度計算，但必要時應驗算蝸桿軸的強度和剛度。對閉式傳動還應進行熱平衡計算。如果熱平衡計算不能滿足要求，則在箱體外側加設散熱片或采用強制冷卻裝置。

渦輪蝸桿傳動常用于兩軸交錯、傳動比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場合。 渦輪蝸桿傳動當要求傳遞較大功率時，為提高傳動效率，常取Z1=2～4。此外，由于當γ1較小時傳動具有自鎖性，故常用在卷揚機等起重機械中，起安全保護作用。它還廣泛應用在機床、汽車、儀器、冶金機械及其它機器或設備中，其原因是因為使用輪軸運動可以減少力的消耗，從而大力推廣。

審核編輯：黃飛