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蜗杆传动的特点及适用条件(蜗轮蜗杆传动 )

时间:2024-08-17 09:16:12

1.蜗轮蜗杆传动方向的判定

蜗轮蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的,最常用的是空间两轴交错角Σ=90°的减速运动。蜗杆有右旋与左旋之分,通常取右旋蜗杆,蜗杆旋向的判定方法:将蜗杆轴心线铅直放置,螺旋线向左上升则为左旋,螺旋线向右上升则为右旋蜗杆。蜗轮旋转方向的判定:与左旋蜗杆啮合的蜗轮采用左手定则来判断蜗轮转向,具体如下:伸出左手,四指的环绕方向与蜗杆转动方向相同,那么大拇指所指的反方向则是蜗轮的转动方向。对于与右旋蜗杆啮合的蜗轮采用右手定则来判断蜗轮转向,具体操作同上。具体如下图1所示。

图1.蜗轮蜗杆传动示意

2.蜗轮蜗杆传动的特点

首先因为蜗杆(主要是指阿基米德圆柱蜗杆)在分度圆上具有完整的连续不断的螺旋齿(线),所以传动特别平稳,啮合冲击及噪音度比较小;由于蜗杆的头数(齿数)少,所以单级传动就可以获得较大的传动减速比,而且结构紧凑更容易布置;当蜗杆的导程角γ小于啮合轮齿间的当量摩擦角ψv时,机构能够自锁,也就是说此时只能以蜗杆作为原动件驱动机构,而不能用涡轮反向驱动,一般此时传动效率η<50%;由于蜗轮蜗杆啮合位置的相对滑动速度较大,摩擦磨损大,传动效率低,易出现发热现象,所以需要用较贵的减摩材料来制造涡轮,所以成本偏高。

3.蜗轮蜗杆传动正确啮合的条件

如下图2所示,过蜗杆的轴线作一平面垂直于蜗轮的轴线,该平面对于蜗杆是轴面,对于蜗轮是端面,这个平面称为蜗轮蜗杆传动的中间平面。在此平面内蜗杆的齿廓相当于齿条,蜗轮的齿廓相当于一个齿轮,即在中间平面上两者相当于齿条齿轮的啮合。蜗轮蜗杆传动正确啮合传动的条件是:蜗杆的轴面模数mx1和压力角αx1分别等于蜗轮的端面模数mt2和压力角αt2,且均要取标准值m和α,即mx1=mt2=m(取标准值,GB/T 10088—1988)、αx1=αt2=α=20°,同时还需要保证蜗杆的导程角γ等于蜗轮的螺旋角β,且两者的旋向相同。

图2 蜗轮蜗杆传动的中间平面

4.蜗轮蜗杆传动的自锁

蜗杆的导程角:蜗杆螺旋线上任意一点处的切线与端平面的夹角γ称为蜗杆的导程角。

当蜗杆的导程角γ小于啮合轮齿间的当量摩擦角ψv时,机构能够自锁,也就是说此时只能以蜗杆作为原动件驱动机构,而不能用蜗轮反向驱动,此时传动效率η<50%。当采用蜗杆的导程角γ<3.5°~5°(ψv:当量摩擦角,参考有关资料)的传动时,机构能够自锁,这个可以用tanγ=Z1/q=Z1.m/d1来计算具体每个蜗杆的导程角,其中q为蜗杆的直径系数(GB/T 10085—1988),Z1为蜗杆的头数或者齿数,通常情况Z1=1。蜗杆导程角的大小与传动效率息息相关,导程角大时,此时一般采用多头蜗杆,传动效率高,通常γ=15°~33°,导程角大的缺点就是蜗杆的车削加工比较困难。单头蜗杆(Z1=1),即蜗杆转动一周,蜗轮就转动一个齿;如果蜗杆上有两条螺旋线,即为双头蜗杆,也就是说蜗杆转动一周,蜗轮转动两个齿。

当蜗轮蜗杆传动的反向行程不自锁时,也可以蜗轮为原动件作增速运动,一般增速传动比i21=1/5~1/15。

蜗轮齿数的选择:蜗轮齿数的多少,影响传动的平稳性,为了避免加工时出现根切与干涉,最少齿数Z2≥17,但在实际应用中当Z2<29时,啮合区显著减少,影响传动平稳性,所以通常推荐蜗轮的齿数范围29≤Z2≤70.

图3 蜗轮蜗杆减速机