关于蜗轮蜗杆的知识点（蜗杆和蜗轮常识介绍）
关于蜗轮蜗杆的知识点（蜗杆和蜗轮常识介绍）蜗杆可以看作是斜齿轮的一种特殊情况。想象一下：斜齿轮上只有一个齿。现在增加螺旋角（导程角），使齿绕齿轮数次。结果将是“单齿”的蜗杆。动画：蜗轮蜗杆传动5.2自锁与效率5.3超程齿轮的一种特殊设计是所谓的蜗杆。在这种情况下，齿像螺纹一样缠绕在蜗杆轴上。与蜗杆配合的齿轮是蜗轮。这种由蜗杆和蜗轮组成的齿轮箱通常被称为蜗杆传动。
导读：使用蜗轮蜗杆传动，可以以高传动比传递高负载，他们是什么？
- 1工作原理
- 2传动比
- 3动力传输
- 4蜗杆类型
4.1圆柱蜗杆
4.2球状蜗杆
- 5自锁
5.1自锁类型
5.2自锁与效率
5.3超程
工作原理齿轮的一种特殊设计是所谓的蜗杆。在这种情况下，齿像螺纹一样缠绕在蜗杆轴上。与蜗杆配合的齿轮是蜗轮。这种由蜗杆和蜗轮组成的齿轮箱通常被称为蜗杆传动。
动画：蜗轮蜗杆传动
蜗杆可以看作是斜齿轮的一种特殊情况。想象一下：斜齿轮上只有一个齿。现在增加螺旋角（导程角），使齿绕齿轮数次。结果将是“单齿”的蜗杆。
动画：从单齿齿轮到单头蜗杆
现在可以想象，圆柱齿轮上会同时缠绕两个或更多的齿，而不是一个齿。这将对应于“双齿”蜗杆（双螺纹蜗杆）或“多齿”蜗杆（多螺纹蜗杆）。
动画：从两个齿轮到双头蜗杆
蜗杆的“齿数”称为头数。相应地，有 单头蜗杆、双头蜗杆或多头蜗杆。一般来说，主要生产单头蜗杆，但在特殊情况下，头数也可以达到四头或者更多。
蜗杆可以看成是螺旋缠绕的“牙齿”，它们拧入蜗轮并驱动它！
传动比由于蜗杆的头数最终等于齿轮的齿数，因此用于确定传动比的齿数 一传动比i对应蜗杆的头数：
从下面单头蜗杆传动的动画中也可以清楚地看出，蜗杆的头数对应于齿轮的齿数。蜗杆旋转一圈，蜗杆沿轴向直线推进一个位置。蜗轮因此转过一个齿。与齿轮相比，在这种情况下，蜗杆实际上表现得好像它的圆周只有一个齿。
动画：单头蜗杆啮合
另一方面，双头蜗杆旋转一圈，两条蜗杆螺纹将分别移动一个齿。总的来说，蜗轮的两个齿会继续移动。然后，两个头的蜗杆就像一个两齿齿轮。
下面的动画显示了双头蜗杆和单头蜗杆之间的比较。注意双头蜗杆驱动的蜗轮的转速是单头蜗杆蜗轮的两倍（传动比较低）。
动画：双头蜗杆啮合
由于蜗杆的头数通常非常少（通常是一个），蜗轮的齿数相对较多，因此蜗轮驱动的传动比相应非常高。使用蜗杆传动，可以以节省空间的方式，实现超过100较大的传动比！
由于蜗杆的多个部分在与蜗轮啮合时通常同时啮合，因此这种蜗杆驱动的负载能力非常高，即可以传输非常高的功率。此外，由于蜗杆和蜗轮之间的侧面连续滑动以及所需的润滑或冷却，蜗杆传动非常安静（下一节将对此进行详细介绍）。
蜗杆传动非常节省空间，适合以高传动比传输高功率！
动力传输在蜗杆传动装置中，动力几乎完全通过蜗杆和蜗轮的侧面之间的滑动来传递，即，侧面的螺旋面相互滑动。蜗杆归根结底是螺旋齿轮的一种特殊情况。与产生点状齿面接触的螺旋齿轮相比，蜗杆具有线性齿面接触。使得它具有更高的传动比和传输更高功率的优势。
由于侧面的滑动过程和相关的摩擦，蜗杆传动的效率通常低于直齿轮传动或锥齿轮传动。由于摩擦产生的热量，除了润滑之外，在高功率传输中必须冷却蜗杆传动装置。
蜗杆类型根据蜗杆的形状，蜗杆驱动器可以进行不同的分类。
圆柱蜗杆如果蜗杆的外形设计为圆柱形，则该蜗杆称为圆柱蜗杆。如果蜗轮在圆周的横截面上映射这个圆柱轮廓，则齿轮称为球面蜗轮。由于圆柱蜗杆的生产相对简单，因此优选使用这种形式（圆柱蜗杆驱动）。
图：圆柱蜗杆和球面蜗轮（圆柱蜗杆传动）
动画：圆柱蜗杆和球面蜗轮（圆柱蜗杆传动）
动画：圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆相对容易生产，出于成本考虑为首选！
球面蜗杆蜗杆的外部形状描述了部分包围球面蜗轮的弧形，称为球面蜗杆。
图：球面蜗杆和球面蜗轮（球面蜗杆传动）
与圆柱蜗杆相比，球面蜗杆是通过缠绕蜗轮实现的，蜗杆螺纹的更多部分参与啮合。因此，球面蜗杆可以比圆柱蜗杆传递更高的功率。
动画：球面蜗杆和球面蜗轮（球面蜗杆传动）
动画：球面蜗杆驱动
与圆柱形蜗杆相比，球面蜗杆的生产相对复杂，检测困难，故价格昂贵。因此，这种球面蜗杆较少使用。
使用球面蜗杆可以传输更高的功率；但是，由于生产复杂，它们相对昂贵！
在特殊情况下，球面蜗杆甚至可以与简单的斜齿轮（螺旋齿轮）配对。然而，这需要对蜗杆进行特殊的调整以适应斜齿轮，这使得生产相应地昂贵。然而，优点是设计工作量较低，因为与简单的斜齿轮配合时，蜗杆的径向定位允许比球面蜗轮更大的公差。
图：球面蜗杆和螺旋蜗轮
动画：与斜齿轮啮合的球面蜗杆
动画：与斜齿轮啮合的球面蜗杆
自锁如果扭矩传递只能在一个方向上进行，则变速器称为自锁。减速器只能由输入轴驱动。但是，齿轮装置不能通过输出轴启动。因此输入和输出是固定的。
由于其特殊的工作原理，蜗杆传动通常是自锁的。这种自锁是由于蜗杆螺纹在低导程角下的螺旋运动。因此，蜗杆可以通过其螺旋侧面运动来驱动蜗轮，但反之亦然，通常不能产生运动。蜗轮齿面与蜗杆螺纹齿面的接触力如此之大，而导程角却很小，以至于产生的摩擦力阻止了旋转运动。因此，自锁蜗杆传动始终由蜗杆驱动。
自锁蜗杆驱动器只能由蜗杆驱动！
请注意，单头蜗杆的螺纹通常比多头蜗杆的导程角小。单头蜗杆扭曲更多，因此比多头螺纹蜗杆更经常自锁。相反，这意味着可以通过多头蜗杆防止自锁（如果需要）。
图：单头和双头蜗杆的螺旋角比较
自锁类型例如，自锁蜗杆驱动器用于升降平台。自锁机制可防止平台在电机关闭时再次自行向下移动（静态自锁）。如果自锁机构足够大并且不能通过任何振动释放，则可以省去额外的抱闸。如果是这样的释放，那么通常会注意到蜗杆驱动器的“嘎嘎声”。
根据应用情况，如果在升降平台下降时电机关闭（动态自锁或自制动），还必须确保减速器自动停止。
如本例所示，因此必须区分两种类型的自锁：
- 自锁（静态自锁）
“从静止状态自锁”（未克服静摩擦） - 自制动（动态自锁）
“自运行状态自制动”（滑动摩擦作为制动器）
如果齿轮箱停止并且在无振动状态下不能被蜗轮驱动，则该齿轮箱被认为是静态自锁的！
然而，振动或冲击会消除这种静态自锁机制，并导致齿轮箱在输出侧负载下启动。
如果在输出端存在负载（例如，降低升降平台）时，脱开的齿轮在短时间内停止，则变速箱被认为是自制动（动态自锁）。
自锁和效率自锁总是与摩擦有关，否则就没有自锁。因此，自锁齿轮的效率总是低于可比较的非自锁齿轮。通常自锁蜗杆传动的效率低于 50%。超过 50 % 时，蜗杆传动通常是非自锁的。
如果不需要自锁，则重点通常放在尽可能高的效率上。蜗杆传动的效率也可以达到 90% 以上，但原则上没有自锁。但是，如果出于经济原因需要通过“自锁”实现高效率，则变速箱必须配备抱闸。
如前所述，多头蜗杆的单个螺纹具有较大的螺距角，因此自锁趋势较低，因为“楔形效应”降低了摩擦力。这提高了效率！
多头蜗杆具有更高的效率和更低的自锁倾向！
超程当用蜗轮移动大质量时，自锁可能会出现问题。如果蜗轮驱动突然关闭，由于从动质量的惯性，蜗轮仍试图移动。然而，由于蜗杆由于自锁而不允许旋转运动，因此会产生巨大的侧向载荷并使蜗杆断裂。
在这种情况下，蜗杆不能突然停止，而是必须在关闭齿轮驱动后再旋转一点（称为超行程）。特殊的润滑剂可以帮助蜗杆过度行驶。可能还需要实施特殊的超速装置，使传输缓慢停止。
如果使用蜗轮驱动移动大质量，必须确保齿轮在关闭后不会立即停止！
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