見下圖。蝸桿傳動的受力分析和斜齒輪相似，輪齒所受法向力

仍可分解為三個相互垂直的分力：圓周力、徑向力和軸向力。由于蝸桿軸和蝸輪軸交錯成90°，故蝸桿圓周力等于蝸輪軸向力，蝸桿軸向力等于蝸輪圓周力，蝸桿徑向力等于蝸輪徑向力。即

 

 

 

其中，

= 20°,為蝸桿傳動的效率。

 

 

 

蝸桿傳動受力分析

2 蝸桿傳動的失效形式和材料的選擇

1.失效形式

蝸桿傳動的失效形式有疲勞點蝕、膠合、磨損和輪齒折斷等。在一般情況下，蝸桿的強(qiáng)度總要高于蝸輪的輪齒強(qiáng)度，因此失效總是在蝸輪上發(fā)生。由于在傳動中，蝸桿和蝸輪之間的相對滑動速度較大，更容易產(chǎn)生膠合和磨損。

2.材料選擇

基于蝸桿傳動的特點，蝸桿副的材料首先應(yīng)具有良好的減摩耐磨性能和抗膠合的能力;同時還要有足夠的強(qiáng)度。因此，常采用青銅材料制作蝸輪的齒冠，并與淬硬磨削的鋼制蝸桿相匹配。

蝸桿大多采用碳素鋼或合金鋼制造，經(jīng)淬火處理后可提高表面硬度，增強(qiáng)齒面的抗磨損、抗膠合的能力。蝸輪常用材料是錫青銅ZCuSn10P1，它具有較好的減摩性、抗膠合性和耐磨性，允許的滑動速度可達(dá)25 m/s，且易于切削加工，但價格較昂貴，所以主要用于重要的高速蝸桿傳動。在滑動速度較小的傳動中，可用鑄鐵或球墨鑄鐵制作蝸輪。

3 強(qiáng)度計算

在中間平面內(nèi)，蝸桿與蝸輪的嚙合相當(dāng)于齒條與斜齒輪嚙合，因此蝸桿傳動的強(qiáng)度計算方法與齒輪傳動相似。

鋼制蝸桿與青銅或鑄鐵制造的蝸輪配對，其蝸輪齒面接觸強(qiáng)度校核公式為

 

(MPa)

 

設(shè)計公式：

 

 

式中 K——載荷系數(shù)，考慮載荷性質(zhì)、載荷集中以及動載荷的影響，一般取K = 1.1～1.3;

T2——蝸輪上的轉(zhuǎn)矩，N×mm;

z2——蝸輪齒數(shù);

 

——蝸輪許用接觸應(yīng)力