斜齿轮与蜗轮蜗杆（斜齿轮它不是蜗轮）

斜齿轮是一种带有一定螺旋角度的齿轮，基本参数有：螺旋角、端面和法面。

1、螺旋角：它指的是斜齿轮的轮齿与轴线之间的夹角。

螺旋角是斜齿轮所特有的特征，在正齿轮即直齿齿轮中不存在。一般来说下我们平时所指的斜齿轮的螺旋角，指的是分度圆柱面上的螺旋角。螺旋角越大，则重合越度大，越有利于运动平稳和降低噪声，任何事物都是两面的，增大螺旋角虽然带来了诸多优点，但工作时产生的轴向力也增大，所以的大小应该取决于工作的质量要求和加工精度，一般取8-25如若对噪声有特殊要求时，可根据情况取较大值。

螺旋线旋向判别：首先我们将齿轮轴线垂直，若螺旋线右边高为右旋；反之，螺旋线左边高为左旋。

2、端面和法面参数：

端面：垂直于齿轮轴线的平面，端面上的参数一般加下标t；

法面：与螺旋线垂直的平面，法面上的参数一般加下标n。

a、正确啮合条件：螺旋角必须大小相等，方向相反。法面模数m与法面压力角要求分别相等。

b、几何尺寸计算：在计算时可将直齿轮的计算公式直接用于斜齿轮的端面是由于一对斜齿轮传动在端平面上相当于一对直齿轮传动。

蜗轮在结构上与斜齿轮不同，大多数机加工蜗轮均设计有喉径，以便与蜗杆之间有一定长度的线接触。但是这样一种设计结构不适应模塑蜗轮的脱模，通常多采用斜齿轮代替蜗轮。由于斜齿轮是通过点啮合来传递动力的，因此增大了齿面压力、温度和磨耗。为了改善耐磨性和增强动力传递，图1-32所示的是一个手动传动装置用的整体模塑蜗轮与蜗杆的啮合状况。

7头蜗杆-蜗轮

由于咽喉环型轮齿的凹人约为齿顶圆直径的4%,因此强制顶出脱模没有多大问题。虽然这类整体结构模具和强制脱模技术需要经验和熟练的制模技巧，但是这种类型的模具结构仍获得相当多的应用。如果咽喉环型轮齿的凹人量超过4%,就需要对蜗轮环型轮齿参数作修正设计，其做法小维会在后面和大家一起来探讨。

斜齿轮-蜗轮组合

图1-33所示的蜗轮仍然是供汽车雨刮器使用的另一种介于蜗轮与斜齿轮组合结构，即右侧为半喉径蜗轮、左侧为斜齿轮，两者在喉径中心平面处结合。轮齿啮合发生在喉径曲线区段，而斜齿轮仅起到方便旋转脱模的作用。这一解决方案虽不理想，因为蜗杆一个方向传动似与蜗轮啮合，而另一个方向传动则似与斜齿轮啮合，但比起简单的斜齿轮来还是有显著的优点。

组合式蜗轮

图1-34所示的全咽喉型蜗轮设计方案，是从喉径分中面处剖分成两半结构。两半结构的设计安排是：利用一半蜗轮上的凸销插人另一半蜗轮相应的孔中，使二者能够在同一型腔内进行轮齿对中、定位后装配在一起。而后，二者可以用搭扣、超声波焊接或铆接在一起。

这种设计结构可以根据生产的需要，将模具设计为多个型腔。蜗轮的齿宽可随需要而定，仅受啮合是否正常的限制。这一结构设计与典型的机加工全咽喉型金属蜗轮最为接近，模具制造成本不高于图1-33所示的斜齿轮－蜗轮组合结构。特别适用于直径较大的蜗轮，这种情况下，蜗轮工作效能有较大的改进。

咽喉型蜗轮之所以优于斜齿轮式蜗轮，主要归功于载荷在轮齿上分布的面积较大，从而使得局部温度较低，弯曲应力减小。组合型蜗轮的试验表明，它的使用寿命h为斜齿轮型蜗轮的2到4倍。

图1-35所示为搭扣紧扣式斜齿轮-蜗轮结构实例。与普通斜齿轮蜗轮相比较，这类咽喉型输出端蜗轮设计应该考虑以下限制性因素：

1.模具制造成本较高。

2.要求蜗杆与蜗轮对中。即使相互出现很小错位，亦足以造成仅一部分齿宽承受载荷，从而引起磨耗增大或迅速失效。

3.蜗轮传动装置对导程角误差较为敏感，因此，要求蜗杆导程角与蜗轮轮齿的导程角必须完全匹配。

4.蜗杆－蜗轮必须按一定的方式进行装配。例如，如果先将蜗杆安装入齿轮箱内，则咽喉型蜗轮只能沿径向装人，而普通斜齿轮或如图1-33所示斜齿轮－蜗轮组合式蜗轮可以进行侧向装配。

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蜗轮传动的最大优势是可获得很大的减速比。因此，在汽车电装驱动器中，蜗轮传动装置常设计为金属蜗杆与塑料蜗轮（或斜齿轮）匹配，蜗杆螺纹被直接切削加工（或滚轧）在电机驱动轴的一端。

不同用途的蜗杆－蜗轮装置有不同的技术要求，通常使用塑料蜗轮材料POM、尼龙、Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料等材料的工作效能取决于具体的应用要求。比如在在耐磨耐疲劳性要求比较高、齿轮传动噪音要求比较小的应用中，Wintone Z33材料比常规的POM和PA66会更适合。

另外，我们在实际应用中发现，像汽车雨刮器蜗轮在夏天处于高温下，可以反复地工作相当久的一段时间。如果是在冬天，雨刮器的刮刀可能被冻结，蜗轮将会承受严重的逆转扭矩（阻矩）。此外，在低温下，蜗轮直径由于冷缩而变小，引起轮系更贴近齿顶段的部位受强载荷的作用，由此而增大应力。正是这类情况，对蜗轮设计起着重要的控制作用。

与上述相反，汽车摇窗器传动装置，正常情况下每次仅工作数秒钟，而且间隔时间很长。因此没有时间让轮系升温，从而使蜗轮能经受较高载荷。与雨刮器比较起来，摇窗器的总的使用时间很短，这类传动装置的磨耗不会成为问题。但许多这类摇窗器在车窗关闭要锁住弯曲变形，尤其是在夏天车窗关闭情况下，需要相当大的扭矩，因此，齿轮也必须要有足够的强度，防止材料蠕变而引起轮齿显著弯曲变形，在这一类齿轮轮传动中，Wintone ZG6高耐磨高扭矩齿轮专用工程塑料与常规的玻纤增强的PA66相比，除了提高耐磨性之外，改善了PA66材料齿轮的受力扭矩和尺寸受水份影响比较大的这一缺陷。

在智能家电的应用上，更需要注意。通常要在智能设备上标明工作时间，需要明确可以连续工作的时间，在快达到最大连续工作时间之前，智能设备需要停顿一下后再使用，因为连续使用超过限定时间，小型电机易发生过载，发热很快，并把温度传递到电驱轴和蜗杆上。如果能按说明书规定使用电器，温度就不会超过合理的限度。如果使用时间超限或使用次数太过频繁，温度可能上升到一定的程度，引起轮齿较重的磨耗而过早失效。

这些案例表明，我们在设计蜗轮蜗杆传动及选材之前，必须要充分了解应用的要求。

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