漸開線蝸桿

和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的失效形式也有點(diǎn)蝕（齒面接觸疲勞破壞）、齒根折斷、齒面膠合及過(guò)度磨損等。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋齒部分的強(qiáng)度總是高于蝸輪輪齒的強(qiáng)度，所以失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上。因此，一般只對(duì)蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力計(jì)算。

在開式傳動(dòng)中多發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷，因此應(yīng)以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為開式傳動(dòng)的主要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

在閉式傳動(dòng)中，蝸桿副多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。因此，通常是按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。此外 ，閉式蝸桿傳動(dòng)，由于散熱較為困難，還應(yīng)做熱平衡核算 。

漸開線蝸桿的主要參數(shù)有模數(shù)m、壓力角α、蝸桿頭數(shù)

（1）模數(shù)m和壓力角

和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸也以模數(shù)為主要計(jì)算參數(shù)。蝸桿和蝸輪嚙合時(shí)，在中間平面上，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等 ，即

（2）蝸桿頭數(shù)

漸開線蝸桿頭數(shù)可根據(jù)要求的傳動(dòng)比和效率來(lái)選定。單頭蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比可以較大，但效率較低，如要提高效率，應(yīng)增加蝸桿頭數(shù)。但蝸桿頭數(shù)增加，又會(huì)給加工帶來(lái)困難。所以，通常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。

（3）分度圓直徑

在蝸桿傳動(dòng)中，為了保證蝸桿與配對(duì)蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿具有同樣尺寸的蝸輪滾刀來(lái)加工與其相配的蝸輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就得有一種對(duì)應(yīng)的蝸輪滾刀。對(duì)于同一模數(shù)，可以有很多不同直徑的蝸桿，因而對(duì)每一模數(shù)就要配備很多蝸輪滾刀。顯然，這樣很不經(jīng)濟(jì)。為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目及便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，就對(duì)每一標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)規(guī)定了一定數(shù)量的蝸桿分度圓直徑

（4）導(dǎo)程角γ

蝸桿的直徑和蝸桿頭數(shù)選定之后蝸桿分度圓柱上的導(dǎo)程角γ就確定了。

式中，q為蝸桿的直徑系數(shù)。

如圖1是以右旋蝸桿為主動(dòng)件，并沿圖示的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸桿螺旋面上的受力情況。設(shè)

在確認(rèn)各力方向時(shí)，尤其要注意所受軸向力方向的確定。因?yàn)檩S向力方向是由螺旋線的旋向和蝸桿的轉(zhuǎn)向來(lái)決定的 。如圖，該蝸桿為右旋蝸桿，當(dāng)其為主動(dòng)件沿圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，蝸桿齒的右側(cè)為工作面，故蝸桿所受的軸向力

蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成。高速重載蝸桿常用15Cr或20Cr，并滲碳淬火；也可以用40、45鋼或40Cr并經(jīng)淬火。這樣處理可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蝸桿淬火后的硬度為40~55HRC，經(jīng)氮化處理后的硬度為55~62HRC。一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用40或45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其硬度為220~300HBS。2100433B

蝸桿概述

根據(jù)不同的齒廓曲線，普通圓柱蝸桿可分為阿基米德蝸桿(ZA蝸桿）、漸開線蝸桿(ZI蝸桿）、

法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）和錐面包絡(luò)圓柱蝸桿

（ZK蝸

桿）等四種。GB10085-88推薦采用ZI蝸桿和ZK蝸桿兩種。現(xiàn)將上述四種普通圓柱蝸桿傳動(dòng)所用的蝸桿及配對(duì)的蝸輪齒形分別介紹于后：圓柱蝸桿的加工方法：旋風(fēng)切削蝸桿

蝸桿阿基米德蝸桿

阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）　這種蝸桿，在垂直于蝸桿軸線的平面（即端面）上，齒廓為阿基米德螺旋線（圖1），在包含軸線的平面上的齒廓（即軸向齒廓）為直線，其齒形角α0=20°。它可在車床上用直線刀刃的單刀（當(dāng)導(dǎo)程角γ≤3°時(shí)）或雙刀（當(dāng)γ>3°時(shí)）車削加工。安裝刀具時(shí)，切削刃的頂面必須通過(guò)蝸桿的軸線，如圖1所示。這種蝸桿磨削困難，當(dāng)導(dǎo)程角較大時(shí)加工不便。見動(dòng)畫

蝸桿法向直廓蝸桿

法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）　這種蝸桿的端面齒廓為延伸漸開線（圖2），法面（N-N）齒廓為直線。ZN蝸桿也是用直線刀刃的單刀或雙刀在車床上車削加工。刀具的安裝形式如圖2所示。這種蝸桿磨削起來(lái)也比較困難。見動(dòng)畫

蝸桿漸開線蝸桿

漸開線蝸桿（ZI蝸桿）　這種蝸桿的端面齒廓為漸開線，所以它相當(dāng)于一個(gè)少齒數(shù)（齒數(shù)等于蝸桿頭數(shù)）、大螺旋角的漸開線圓柱斜齒輪。ZI蝸桿可用兩把直線刀刃的車刀在車床上車削加工。刀刃頂面應(yīng)與基圓柱相切，其中一把刀具高于蝸桿軸線，另一把刀具則低于蝸桿軸線。刀具的齒形角應(yīng)等于蝸桿的基圓柱螺旋角。這種蝸桿可以在專用機(jī)床上磨削。

蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿

錐面包絡(luò)圓柱蝸桿（ZK蝸桿）　這是一種非線性螺旋曲面蝸桿。它不能在車床上加工，只能在銑床上銑制并在磨床上磨削。加工時(shí)，除工件作螺旋運(yùn)動(dòng)外，刀具同時(shí)繞其自身的軸線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，銑刀（或砂輪）回轉(zhuǎn)曲面的包絡(luò)面即為蝸桿的螺旋齒面，在I-I及N-N截面上的齒廓均為曲線。這種蝸桿便于磨削，蝸桿的精度較高，應(yīng)用日漸廣泛。至于與上述各類蝸桿配對(duì)的蝸輪齒廓，則完全隨蝸桿的齒廓而異。蝸輪一般是在滾齒機(jī)上用滾刀或飛刀加工的。為了保證蝸桿和蝸輪能正確嚙合，切削蝸輪的滾刀齒廓，應(yīng)與蝸桿的齒廓一致；深切時(shí)的中心距，也應(yīng)與蝸桿傳動(dòng)的中心距相同。

蝸桿概述

普通圓柱蝸桿的齒面（除ZK型蝸桿外）一般是在車床上用直線刀刃的車刀車制的。根據(jù)車刀安裝位置的不同，所加工出的蝸桿齒面在不同截面中的齒廓曲線也不同。

蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角為90°。在一般蝸桿傳動(dòng)中，都是以蝸桿為主動(dòng)件。從外形上看，蝸桿類似螺栓，蝸輪則很像斜齒圓柱齒輪。工作時(shí)，蝸輪輪齒沿著蝸桿的螺旋面作滑動(dòng)和滾動(dòng)。為了改善輪齒的接觸情況，將蝸輪沿齒寬方向做成圓弧形，使之將蝸桿部分包住。這樣蝸桿蝸輪嚙合時(shí)是線接觸，而不是點(diǎn)接觸。

齒輪滾刀的兩側(cè)刀刃是前面與側(cè)鏟表面的交線，它應(yīng)當(dāng)分布在蝸桿螺旋表面上，這個(gè)蝸桿稱為滾刀的基本蝸桿?；疚仐U有以下三種:

1．漸開線蝸桿　漸開線蝸桿的螺紋齒側(cè)面是漸開螺旋面，在與基圓柱相切的任意平面和漸開螺旋面的交線是一條直線，其端剖面是漸開線。漸開線蝸桿軸向剖面與漸開螺旋面的交線是曲線。用這種基本螺桿制造的滾刀，沒有齒形設(shè)計(jì)誤差，切削的齒輪精度高。然而制造滾刀困難。

2．阿基米德蝸桿　阿基米德蝸桿的螺旋齒側(cè)面是阿基米德螺旋面。通過(guò)蝸桿軸線剖面與阿基米德蝸螺旋面的交線是直線，其它剖面都是曲線，其端剖面是阿基米德螺旋線。用這種基本蝸桿制成的滾刀，制造與檢驗(yàn)滾刀齒形均比漸開線蝸桿簡(jiǎn)單和方便。但有微量的齒形誤差。不過(guò)這種誤差是在允許的范圍之內(nèi)，為此，生產(chǎn)中大多數(shù)精加工滾刀的基本蝸桿均用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿。

3．法向直廓蝸桿　法向直廓蝸桿法剖面內(nèi)的齒形是直線，端剖面為延長(zhǎng)漸開線。用這種基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿作滾刀，其齒形設(shè)計(jì)誤差大，故一般作為大模數(shù)、多頭和粗加工滾刀用。