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蝸桿蝸輪機構
鎖定
蝸桿蝸輪機構是由交錯軸斜齒圓柱齒輪機構演化而來的,屬於齒輪機構的一種特殊類型。用來傳遞兩交錯軸之間的運動的一種齒輪機構,通常取交錯角∑=90°。
- 中文名
- 蝸桿蝸輪機構
- 外文名
- Worm and worm wheel mechanism
- 參 數
- 模數、壓力角、螺旋角
- 特 點
- 傳動比大、結構緊湊
- 學 科
- 機械工程
- 應用領域
- 機械傳動
蝸桿蝸輪機構蝸桿蝸輪的形成
由蝸輪蝸桿的形成可以看出,蝸輪蝸桿機構具有以下兩個明顯的特徵:其一,它是一種特殊的交錯軸斜齒輪機構,其特殊之處在於∑=90°,
很少,一般
;其二,它具有螺旋機構的某些特點,蝸桿相當於螺桿,蝸輪相當於螺母,蝸輪部分地包容蝸桿。
蝸桿蝸輪機構蝸輪蝸桿機構的齧合傳動
蝸桿蝸輪機構正確齧合條件
如右圖3所示為阿基米德蝸桿蝸輪機構的齧合傳動情況。過蝸桿軸線作一垂直於蝸輪軸線的平面,該平面稱為蝸桿傳動的中間平面。由圖可以看出,在該平面內蝸桿與蝸輪的齧合傳動相當於齒條與齒輪的傳動。因此,蝸桿蝸輪機構的正確齧合條件為:在中間平面中,蝸桿與蝸輪的模數和壓力角分別相等,即:
蝸桿蝸輪機構傳動比
由於蝸桿蝸輪機構是由交錯角∑=90°的交錯軸斜齒輪機構演變而來的,故其傳動比:
蝸桿蝸輪機構特點及應用
蝸桿蝸輪機構特點
(1)傳動比大,結構緊湊。因
很小,而
可以很大,故傳動比
可以很大。一般情況下,
,在不傳遞動力的分度機構中,
可達500以上。一對蝸桿蝸輪能實現這樣大的傳動比,因此結構十分緊湊。
(2)傳動平穩,無噪聲。因齧合時為線接觸,且具有螺旋機構的特點,故其承載能力比交錯軸斜齒輪機構大得多,且傳動平穩,幾乎無噪聲。
(3)具有自鎖性。當蝸桿的導程角
小於齧合輪齒間的當量摩擦角時,機構具有自鎖性。這時,只能以蝸桿為主動件帶動蝸輪傳動,而不能由蝸輪帶動蝸桿運動。
(4)傳動效率低,磨損較嚴重。由於齧合輪齒間相對滑動速度大,故摩擦損耗大,因而傳動效率低(一般為0.7~0.8,具有自鎖性的蝸桿傳動,效率小於0.5),易出現發熱和温升過高現象,且磨損較嚴重。為保證有一定的使用壽命,蝸輪常須採用價格較昂貴的耐磨材料,因而成本高。
蝸桿蝸輪機構應用
由於蝸桿蝸輪機構具有上述特點,故常用於兩軸交錯、傳動比大、傳遞功率不太大或間歇工作的場合。當要求傳遞較大功率時,為提高傳動效率,常取
。此外,由於當
較小時機構具有自鎖性,故常用在捲揚機等起重機械中,起安全保護作用。
蝸桿蝸輪機構傳動設計
蝸桿蝸輪機構基本參數
(1)模數
蝸桿模數系列與齒輪模數系列有所不同。國標GB10088—88中對蝸桿模數作了規定,可供設計時查閲。
(2)壓力角
國標GB10087—88規定,阿基米德蝸桿的壓力角α=20°。在動力傳動中,允許增大壓力角,推薦用α=25°;在分度傳動中,允許減少壓力角,推薦用α=15°或12°。
(3)導程角
蝸桿的形成原理與螺旋相同,若以
表示蝸桿的頭數、以
表示其軸向齒距,則其螺旋線導程
,其導程角γ可由下式求出:
(4)蝸桿的頭數和蝸輪的齒數
蝸桿的頭數
一般可取1~10,推薦取1,2,4,6。當要求傳動比大或反行程具有自鎖性時,
取小值;當要求具有較高傳動效率或傳動速度較高時,導程角γ要大一些,
應取較大值。蝸輪的齒數
可根據傳動比及選定的
確定,推薦
[2]
。
(5)蝸桿的直徑係數
在用蝸輪滾刀範成加工蝸輪時,蝸輪滾刀的分度圓直徑等參數必須與工作蝸桿的分度圓直徑等參數相同。為了減少滾刀的數量和有利於滾刀標準化,國家標準規定,對於每一個標準模數,只規定1~4種標準的蝸桿分度圓直徑,不得任意選取,並把蝸桿分度圓直徑
與模數的比值稱為蝸桿的直徑係數,用q表示,即
。
蝸桿的直徑係數在蝸桿傳動設計中具有重要意義。因為
,故在m一定時,q大則
大,蝸桿的剛度和強度也相應增大;當
一定時,q小則導程角
大,可提高傳動效率。下表列出了蝸桿模數、頭數與直徑係數的標準系列,供設計時選用。
蝸桿蝸輪機構幾何尺寸計算
(1)蝸桿與蝸輪的分度圓直徑
蝸桿的分度圓直徑為
;而蝸輪的分度圓直徑為
(2)中心距
標準蝸桿蝸輪機構傳動的中心距為
(3)其他幾何尺寸