6.5.1 蜗杆传动的组成与特点
蜗杆传动由蜗杆、蜗轮和机架组成,用于传递空间两交错轴间的运动和动力(见图6.16)。通常两轴线的交错角为90°。 蜗杆传动一般以蜗杆为主动件,作减速传动。
图6.16 蜗杆传动
1)蜗杆传动的类型及应用
根据蜗杆形状的不同,蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动(见图6.17(a))、环面蜗杆传动(见图6. 17(b))和锥蜗杆传动(见图6.17(c))三大类。 圆柱蜗杆传动又分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。
(1)普通圆柱蜗杆传动
按照蜗杆齿廓曲线的形状,普通圆柱蜗杆传动有以下4 种:
①阿基米德圆柱蜗杆(ZA 蜗杆)传动
如图6.18(a)所示,在垂直于蜗杆轴线的截面内齿廓为阿基米德螺旋线。 这种蜗杆的加工与用梯形车刀在车床上加工普通梯形螺纹的螺旋类似,加工方便。 但导程角γ 较大(γ ＞15°)时,加工困难,且难以磨齿,不便采用硬齿面,精度较低。 阿基米德蜗杆一般用于头数较少、载荷较小、不太重要的传动。
图6.17 蜗杆传动的类型
②法向直廓圆柱蜗杆(ZN 蜗杆)传动
如图6.18(b)所示,蜗杆的法向齿廓为直廓,端面齿廓为延伸渐开线。 车削时,刀具法向放置,有利于切削出导程角γ ＞15°的多头蜗杆。 蜗杆也可铣削和磨削。 这种蜗杆常用于机床多头精密蜗杆传动。
③渐开线圆柱蜗杆(ZI 蜗杆)传动(https://www.daowen.com)
蜗杆齿面为渐开螺旋面,端面齿廓为渐开线,如图6.18(c)所示。 通常蜗杆车制。 加工时,车刀刃顶面应与基圆柱相切。 可以磨削,易保证精度。 渐开线蜗杆传动适用于功率较大、转速较高和较精密的传动。
④锥面包络圆柱蜗杆(ZK 蜗杆)传动
如图6.18(d)所示,蜗杆齿面是由锥面盘形铣刀或砂轮包络而成的螺旋面,端面齿廓近似为阿基米德螺旋线。 这种蜗杆不能在车床上车制,只能在铣床上铣制并在磨床上磨削,易获得高精度,应用日益广泛。
图6.18 普通圆柱蜗杆的类型
(2)圆弧圆柱蜗杆(ZC 蜗杆)传动
圆弧圆柱蜗杆在中间平面内的齿廓为内凹弧形,与之相配的蜗轮齿廓为凸弧形(见图6.19)。 传动时,凹凸弧齿廓相啮合,综合曲率半径大,承载能力强,较普通圆柱蜗杆传动高出50% ～150%;效率高,一般可达90%以上;质量小,结构紧凑。 这种蜗杆传动已广泛应用于冶金、矿山、建筑、起重运输等机械中。
图6.19 圆弧圆柱蜗杆传动
根据蜗杆螺纹的旋向,可分为右旋蜗杆和左旋蜗杆两种。 将蜗杆竖直面对观察者,若所见螺纹自左向右升高,则为右旋;反之,则为左旋,如图6.20 所示。 除特殊要求外,均应采用右旋蜗杆。
2)蜗杆传动的特点
蜗杆传动具有传动比大(在一般动力传动中,i =5 ～80;在分度机构中,i 可达1 000 以上)、传动平稳、噪声小,以及可实现自锁等优点。 但其传动中的摩擦损失大,发热重入传动效率较低(一般为0.7 ～0.9,反行程自锁时,效率＜0.5); 蜗轮齿圈常用青铜制造,价格高;制造和安装精度要求较高。 因此,蜗杆传动适用于传动比大、中小功率(50 kW 以下)的传动,且不宜作长时间的连续运转。
图6.20 蜗杆的旋向