蝸桿傳動
蝸桿傳動是指以蝸桿為主動件,蝸輪為從動件的機(jī)械傳動方式,通過蝸桿和蝸輪的嚙合傳動,實現(xiàn)兩根交錯軸之間的運(yùn)動和動力傳遞。其具有傳動平穩(wěn)、傳動比大、自鎖等特性。通常將蝸桿和傳動軸加工成一個整體,稱為蝸桿軸。同向旋轉(zhuǎn)的蝸輪與蝸桿嚙合,蝸桿為原動機(jī),蝸輪為從動件,傳動機(jī)構(gòu)做減速運(yùn)動。
根據(jù)蝸桿分度面形狀的不同,蝸桿傳動方式可分為以下幾種:圓柱蝸桿傳動、弧面蝸桿傳動和錐面蝸桿傳動,其中阿基米德蝸桿屬于圓柱蝸桿傳動,因其易于加工制造而廣泛應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)中。蝸桿傳動類似于齒輪傳動,通常有疲勞點蝕、膠合、磨損、齒輪齒斷裂等失效形式。

結(jié)構(gòu)組成
蝸桿
通常將蝸桿和軸加工成一個整體,稱為蝸桿軸。蝸桿按制造方法可分為車削蝸桿和銑削蝸桿車削蝸桿有出口槽,而銑削蝸桿沒有出口槽,所以其剛性比車削蝸桿好。
蝸輪
一般來說,蝸輪的材料取決于其齒面的滑移率。當(dāng)滑移率大于3米時/秒,常用的是鑄錫青銅,具有良好的抗粘連性和耐磨性,但其成本較高。滑行速度小于4m/s,一般采用鑄造鋁鐵青銅,強(qiáng)度高,但抗粘結(jié)能力不如錫青銅,成本低。滑動速度小于2m/s,一般用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。
蝸輪結(jié)構(gòu)分為兩類:一種是整體式,一種是組合式。鑄鐵蝸輪和小型青銅蝸輪通常采用整體結(jié)構(gòu)對于大直徑蝸輪,為了節(jié)省有色金屬,常采用組合結(jié)構(gòu)外齒圈由青銅制成,輪心由鐵或碳鋼制成。輪心和齒圈通常采用過盈配合,在嚙合縫上通常擰緊螺釘,以增加連接的可靠性。
潤滑
油浸和噴射潤滑是蝸輪傳動的兩種密封方式,它們的潤滑方式都是基于齒面的相對滑移率。低速時,低速蝸輪通常采用油浸潤滑;當(dāng)滑移率為10米時/秒以上,通常采用鋁銅鑄造,強(qiáng)度高,但抗粘連性能比錫青銅差,而且價格便宜。當(dāng)滑移率小于2m時/秒,通常使用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。高速蝸輪傳動時,一般采用燃油噴射,注入潤滑油時,要適當(dāng)調(diào)整油量。
閉式蝸桿傳動的潤滑方式主要有油浸潤滑和噴油潤滑,主要根據(jù)齒面的相對滑動速度來選擇。對于小于10m的相對滑動速度/蝸桿傳動,通常采用油浸潤滑;對于大于10m的相對滑動速度/s蝸桿傳動,一般采用噴油潤滑,在噴潤滑油時,需要控制油量、油壓得到適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)和控制。
優(yōu)勢特點
優(yōu)點
傳動平穩(wěn),沖擊、振動、噪聲較小。在蝸桿傳動中,由于蝸桿是螺旋齒,其與蝸輪齒的嚙合傳動相當(dāng)于螺旋傳動,傳動過程中同時嚙合的齒對數(shù)更多,使得傳動過程比齒輪傳動更平穩(wěn)更有沖擊力、振動、噪聲較小。
布局緊湊,傳動比大。蝸桿頭的最小數(shù)量為1一般在動力傳動中,傳動比為10~80,在分度機(jī)構(gòu)中,傳動比最高可達(dá)1000。要達(dá)到相同的傳動比,齒輪傳動需要多級傳動,蝸桿傳動比齒輪傳動占用體積更小,結(jié)構(gòu)更緊湊。
具有自鎖功能。由于摩擦力的存在,有時會出現(xiàn)驅(qū)動力再怎么增大,靜止的機(jī)械也動不了的現(xiàn)象這種現(xiàn)象被稱為機(jī)械自鎖。當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角小于齒間等效摩擦角時,蝸桿傳動可以實現(xiàn)自鎖功能。
缺點
驅(qū)動時齒面摩擦嚴(yán)重,傳動效率低。嚙合輪齒間的滑動速度高,使得摩擦和發(fā)熱損失大,傳動效率低,要求工作時有良好的潤滑和散熱條件。
制造成本高,不適合大功率傳輸。蝸桿傳動中齒面摩擦嚴(yán)重,因此蝸輪通常采用價格昂貴的減摩材料(青銅)制造,成本較高。大功率連續(xù)傳動對蝸輪的磨損很大,需要頻繁更換蝸輪環(huán),不適合大功率傳動。

主要分類
圓柱蝸桿傳動
圓柱蝸桿在主平面上傳動,相當(dāng)于齒條齒輪傳動當(dāng)蝸桿繞軸轉(zhuǎn)動時,蝸輪齒相當(dāng)于齒條的軸向運(yùn)動帶動蝸輪齒,使蝸輪轉(zhuǎn)動。普通圓柱蝸桿傳動根據(jù)齒形不同可分為兩種類型:阿基米德蝸桿傳動、漸開線蝸桿傳動、普通直廓蝸桿傳動和錐面包絡(luò)蝸桿傳動等。阿基米德蝸桿的軸向截面是直的,但在其法向截面上是凸的;在垂直于軸線的截面中(端表面)其實齒廓曲線就是阿基米德螺線,由于加工制造方便,所以應(yīng)用廣泛。
環(huán)面蝸桿傳動
環(huán)形蝸桿傳動的特點如下:在其軸向上,形狀是以一條凹弧為母線生成的旋轉(zhuǎn)曲線,故稱環(huán)面蝸桿。在傳動的嚙合區(qū)域,嚙合蝸輪的節(jié)圓在節(jié)面上。在中面上,蝸桿和蝸輪都是直齒。由于傳動時有幾個齒輪同時配合,齒面接觸直線基本垂直于運(yùn)動方向,齒輪的壓力和潤滑膜的形成得到很好的改善,其負(fù)載性能是阿基米德蝸桿的2~4倍,工作性能通常可達(dá)到0.85~0.9,但是生產(chǎn)裝配的精度很高。
錐面蝸桿傳動
圓錐蝸桿傳動的蝸桿由均勻分布在圓錐上的螺旋線組成。蝸輪的形狀類似于圓弧錐齒輪,在常規(guī)滾齒機(jī)上用錐形滾刀加工成形,故稱為錐蝸輪。錐蝸桿傳動有多個嚙合點;大的傳動比(通常為10-360),更高的負(fù)荷和效率,更好的間隙調(diào)節(jié)能力,在加工制造時可以節(jié)省大量的有色金屬。但是,由于其結(jié)構(gòu)特點,它在積極、反向力是有不對稱性的,所以它的承載能力和效率是不一樣的。
應(yīng)用領(lǐng)域
在工業(yè)生產(chǎn)中,蝸桿傳動因其不同的傳動特性而廣泛應(yīng)用于機(jī)床中、汽車、礦山采掘、冶金、起重運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。普通圓柱蝸桿傳動在傳動過程中振動小、運(yùn)動穩(wěn)定、低噪音等特點,在滾齒機(jī)上、廣泛應(yīng)用于插齒機(jī)等機(jī)床。在冶金行業(yè),大型軋機(jī)壓下機(jī)構(gòu)通常采用大直徑蝸桿傳動來實現(xiàn)在煤礦設(shè)備中,各種絞車采煤機(jī)起重機(jī)起重設(shè)備和電梯、電車等,都是由蠕蟲驅(qū)動的。在軍事工業(yè)和空間觀測的精密儀器設(shè)備中,通常采用蝸桿傳動作為分度機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)。此外,蝸桿傳動結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊,能在較小的空間內(nèi)完成較大的減速傳動,通常用作旋轉(zhuǎn)機(jī)械回轉(zhuǎn)裝置中的減速器,如起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。