2.平面二次包絡的傳動原理和傳動比2. 平面二次包絡的傳動原理和傳動比2.1
傳動原理平面二次包絡環面蝸桿副是以一個平面為母面，通過相對圓周運動，包絡出環面蝸桿的齒面，再以蝸桿的齒面為母面，通過相對運動包絡出蝸輪的齒面(見圖2-1)。與以往常用蝸桿的螺旋齒面在原理上雖然相似，但以往的螺旋齒面在原理上是以一直線或平面曲線為母線作螺旋運動而形成，這樣的蝸桿齒面絕大多數(除漸開線圓柱蝸桿外)難以用砂輪作符合其形成原理的精確磨削，因而影響了蝸桿及蝸輪滾刀的磨削工藝和淬火處理，影響蝸桿齒面硬度和製造精度的提高，以及齒面粗糙度的減小。
圖2-1
傳動原理示意圖2.2
主要特點承載能力大與同規格的圓柱蝸桿相比，承載能力提高3～5倍。平麵包絡環面蝸桿由於其外廓母線決定了能多齒同時進入嚙合(見圖2-2
a)，這樣增大了接觸面積，減少了齒面壓力，能承受大的衝擊載荷。蝸桿蝸輪的接觸線是在沿齒高方向上，並且齒面的嚙合是在接觸線上，因此具有很小的相對曲率，使接觸應力減少。雙線接觸的特點是在蝸桿和蝸輪嚙合中同時有兩條接觸線進入工作區域(見圖2-2
b)。這和增加嚙合齒數一樣，可提高承載能力。
圖2-2
蝸桿和蝸輪嚙合示意圖精確地磨削蝸桿齒面———蝸桿的幾何尺寸和表面光潔度是直接由精密磨削完成，實現其高質量的，保證耐磨防止大負荷時油膜破壞。高精度的蝸桿———蝸桿設計上保證有足夠的剛性，以致於它的彎曲和其他因素不能影響上述有利的嚙合特性。高效率1)
大的滑動角。由於接觸線和相對滑移速度方向之間有很大的角度(滑動角)，並且沿滑動的方向相對曲率半徑大，導致齒面間良好的潤滑條件是高效率的主要原因，效率最高可達95%。2)
小的嚙合摩擦係數。精密磨削后的蝸桿使其嚙合磨擦係數降至最低限度。無雜訊和穩嚙合為了防止處於嚙合時的蝸桿不產生衝擊和振動，對蝸桿入口和出口進行了倒坡處理。其加工工藝過程與成形原理完全一致，能夠可靠地保證製造精度和嚙合的理論狀態。傳動比選擇有較大範圍對設計中使環面蝸桿簡單地增加頭數，可使其傳動比有較大範圍，因此可在一個單級減速器中有較大的傳動地選擇範圍。高質量的材質及熱處理方法平麵包絡環面蝸桿減速器中的蝸桿是經高質量的鉻鉬鋼離子氮化處理，齒面硬度高(HRC>50)，表面粗糙度等級提高(Ra<0.8)，蝸輪是離心鑄造磷錫青銅，因此可獲得高的可靠性和大的載荷量。結構緊湊合理平麵包絡環面蝸桿減速器能傳遞較大的功率，且在此功率值下結構緊湊合理。節省能量平麵包絡環面蝸桿減速器具有效率高、節能等特點，尤其在長期運轉時特別顯著。由於平面二次包絡環面蝸桿副具有上述特點，所以它在當今世界上應用最普通的5種蝸桿傳動中，以承載能力大、傳動效率高、使用壽命最長而越來越得到廣大用戶的歡迎。對5種蝸桿傳動在相同條件時的機械功率對比見圖2-3，速度i=40，中心距a=100～500mm，輸入轉速n=1500r/min。
圖2-3
5種蝸桿傳動機械功率對比2.3
傳動方案對比和選取本設計為了保證傳動效率和傳動比，設計由直齒輪傳動副和平面二次包絡環面蝸桿傳動副組合而成，這樣的就可以保證其大的傳動比同時也可以保證效率不會過小。其中有齒輪傳動在高速級和蝸桿傳動在高速級，前者結構緊湊，而後者傳動效率高。所以本設計選用齒輪傳動在高速級的方案，其傳動簡圖如圖2-4。
圖2-4 傳動原理圖
