基于solidworks的蜗轮蜗杆型变速箱的设计与分析

    蜗轮蜗杆结构是机械传动系统中的常见结构，主要用于将空间交错垂直方向的动力进行传递，蜗轮蜗杆与其他传动机构，如圆锥齿轮机构、圆柱齿轮机构相比，在齿轮外形类似的情况下，传动比最大。蜗轮蜗杆齿机构广泛应用在汽车工业、机械工业和农业各类领域中，通过动力轴的改变，实现升速或降速。尽管蜗轮蜗杆作为主要减速机构已实现系列化生产，但是实际生产应用过程中由于扭矩、转速、传动比的不同，仍然需要设计大量的蜗轮蜗杆变速箱。

    传统蜗轮蜗杆变速箱的设计主要根据动力核算设计蜗轮蜗杆，根据安装位置、加工条件设计箱体，设计过程较为漫长，各部件的校核分析工作量较大。是基于草图特征的三维设计软件，其内嵌simulation有限元分析插件，能与迈迪参数化设计软件串行运行，因此在平台下进行蜗轮蜗杆变速箱的设计和分析，既能提高设计效率，又利于实现参数化设计分析。

1 蜗轮蜗杆概述

    1.1 原理

    蜗轮蜗杆传动机构是由齿轮传动机构延伸而来的，蜗杆上的齿形与齿轮机构类似，通常为渐开线齿廓，其上齿呈螺旋线形状分布，根据螺旋线的多少，用头数来区分蜗杆；蜗轮则是在圆周方向上滚切出若干齿形。蜗轮的齿数通常比较多，而蜗杆的头数通常比较少，因此二者的传动比通常比较大，蜗杆的转速远远大于蜗轮的转速。外部动力传递给蜗杆后，高速转动的蜗杆通过蜗轮后迅速降速；当实现升速时，则可将动力传递给蜗轮的齿轮轴，带动蜗杆高速旋转。

    1.2 应用

    蜗轮蜗杆变速箱主要用于传递交错轴之间的回转运动，在绝大多数情况下，两轴的空间是相互垂直的，轴交角为90°，蜗轮蜗杆变速箱广泛应用在机床、汽车、农业机械、工程机械中。蜗轮蜗杆减速箱通常与电动机连接，通过电动机带动蜗杆转动，经过蜗轮减速后将动力传递给各类工作部件，蜗轮蜗杆减速箱通常应用在矿山机械的物料输送带、包装机械的物料专业生产线中，蜗轮蜗杆减速箱降速效果明显，同时能获得较大扭矩，利于对低速、大功率物品做水平直线传送。蜗轮蜗杆机构通常也用于升速，例如工程机械中除雪设备，通常需要利用高速气流将地面积雪旋转吸收抛扔，而动力输入轴的转速通常为540转/分钟，需要通过蜗轮蜗杆加速后增大蜗杆的转速，带动作业部件除雪。

    蜗轮蜗杆机构的优势主要有以下几点：首先传动比较大，比交错轴斜齿轮机构更紧凑；其次蜗轮、蜗杆之间是线接触，二者的承载能力比交错轴斜齿轮大得多；第三，重合度较大，传动较为平稳，振动噪声较小；第四，当蜗杆的导程角小于轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆，所以在大型工程机械中通常用于安全保护锁定。