蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分,分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。
蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆,即蜗杆转一周,蜗轮转过一齿,若蜗杆上有两条螺旋线,就称为双头蜗杆,即蜗杆转一周,蜗轮转过两个齿。依此类推,设蜗杆头数用Z1表示(一般Z1=1、2、4),蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式可以看出,当 Z1=1,即蜗杆为单头,蜗杆须转一转蜗轮才转一齿,因而可得到很大传动比,一般在动力传动中,取传动比I=10-80;在分度机构中,I可达1000。
这样大的传动比如用齿轮传动,则需要采取多级传动才行,所以蜗杆传动结构紧凑,体积小、重量轻。
一般来说,蜗杆头数越多,传动效率越高,但加工会更加困难。
蜗杆的头数又可以叫做蜗杆的条数。
蜗杆轴结构由于蜗杆的直径通常较小,因而一般与轴制成一体,称为蜗杆轴。常见的蜗杆轴结构如图所示。其中图(a)中的螺旋部分可以车制或铣制;但当蜗杆齿根圆直径dn小于轴径时,只能铣制,如图(b)所示。只有在蜗杆轴径较大且轴所用的材料不同时,才将蜗杆与轴分开制造。
蜗轮的结构可以分为整体式和组合式两种。当蜗轮采用灰铸铁或球墨铸铁制造或直径较小的青铜蜗轮(如d2≤100 mm)时,可浇铸成整体式蜗轮。直径较大的青铜蜗轮,为节约贵金属,一般采用青铜齿圈与铸铁或铸钢轮芯组成组合式蜗轮。当尺寸不太大或工作温度变动较小的地方,可采用:齿圈和轮芯用H7/r6配合。为增加连接的可靠性,一般加装4~6个紧定螺钉。为了便于钻孔,应将螺钉孔中心线南配合缝向材料较硬的轮芯部分偏移2~3mm。尺寸较大或容易磨损的蜗轮采用螺栓连接。这种结构装拆较方便。
图1蜗杆传动蜗杆传动由蜗杆1和蜗轮2组成,如图1所示。用于传递空间交错轴间的运动和动力,两轴在空间的交错角为90°,通常以蜗杆1为主动件,蜗轮2为从动件。由于蜗杆传动具有传动比大,工作平稳、噪声低、结构紧凑、可以实现自锁等优点,因此,在各种机械和仪器中得到了广泛的应用。
它的主要缺点是蜗杆齿与蜗轮齿相对滑动速度大,发热大和磨损严重,传动效率低(一般为0.7~0.9)。为了减摩和散热,蜗轮齿圈常采用青铜等减磨性良好的材料,故成本较高。
根据蜗杆形状的不同,蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动以及锥蜗杆传动三种类型.
蜗杆传动分类圆柱蜗杆传动又分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧齿网柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动又有多种形式,其中阿基米德蜗杆传动制造简单,在机械传动中应用广泛。而且也是认识其他类型蜗杆传动的基础。
图2所示为阿基米德蜗杆的加工,当车削阿基米德蜗杆时。刀刃顶平
图2 阿基米德蜗杆为阿基米德螺旋线。这种蜗杆加工测量方便。缺点是齿面不易磨削,不能采用硬齿面,传动效率低。
图3通常将通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在此平面上,蜗杆与蜗轮的啮合类似于齿条与齿轮的啮合,如图3所示,蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算以及承载能力计算都与齿条、齿轮传动类似。面通过蜗杆轴线。切成的蜗杆齿廓:蜗杆轴线平面内为齿条形直线齿廓,齿廓与垂直于蜗杆轴线平面的交线。
模数m和压力角d
由于在中间平面蜗杆与蜗轮的啮合情况类似齿条和齿轮的啮合。由此不难推知,蜗杆传动的正确啮合条件是
mx1——蜗杆的轴面模数
mt2——涡轮的端面模数
m——标准模数