蜗杆传动

1.受力分析

见下图。蜗杆传动的受力分析和斜齿轮相似，轮齿所受法向力仍可分解为三个相互垂直的分力：圆周力、径向力和轴向力。由于蜗杆轴和蜗轮轴交错成90°，故蜗杆圆周力等于蜗轮轴向力，蜗杆轴向力等于蜗轮圆周力，蜗杆径向力等于蜗轮径向力。即

其中，= 20°,为蜗杆传动的效率。

蜗杆传动受力分析

2  蜗杆传动的失效形式和材料的选择

1．失效形式

蜗杆传动的失效形式有疲劳点蚀、胶合、磨损和轮齿折断等。在一般情况下，蜗杆的强度总要高于蜗轮的轮齿强度，因此失效总是在蜗轮上发生。由于在传动中，蜗杆和蜗轮之间的相对滑动速度较大，更容易产生胶合和磨损。

2．材料选择

    基于蜗杆传动的特点，蜗杆副的材料首先应具有良好的减摩耐磨性能和抗胶合的能力；同时还要有足够的强度。因此，常采用青铜材料制作蜗轮的齿冠，并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。

蜗杆大多采用碳素钢或合金钢制造，经淬火处理后可提高表面硬度，增强齿面的抗磨损、抗胶合的能力。蜗轮常用材料是锡青铜ZCuSn10P1，它具有较好的减摩性、抗胶合性和耐磨性，允许的滑动速度可达25 m/s，且易于切削加工，但价格较昂贵，所以主要用于重要的高速蜗杆传动。在滑动速度较小的传动中，可用铸铁或球墨铸铁制作蜗轮。

3  强度计算

在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条与斜齿轮啮合，因此蜗杆传动的强度计算方法与齿轮传动相似。

钢制蜗杆与青铜或铸铁制造的蜗轮配对，其蜗轮齿面接触强度校核公式为

                            （MPa）   

设计公式：

式中  K——载荷系数，考虑载荷性质、载荷集中以及动载荷的影响，一般取K = 1.1～1.3；

      T₂——蜗轮上的转矩，N×mm；

      z₂——蜗轮齿数；

      ——蜗轮许用接触应力