3.1 蜗杆传动的类型
根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。
图3-1 蜗轮蜗杆传动图
3.1.1圆柱蜗杆传动
圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。其中普通圆柱蜗杆又分为以下四种：1.阿基米得蜗杆(ZA蜗杆)；2.法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)；3.渐开线蜗杆(ZI蜗杆)；4.锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)。
3.1.2环面蜗杆传动
环面蜗杆传动的特征是，蜗杆在轴向的外形是以凹圆弧为母线所形成的旋转曲面，所以把这种蜗杆传动叫做环面蜗杆传动。在这种传动的啮合带内，蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上，亦既蜗杆的节弧沿蜗轮的节圆包着蜗轮。在中间平面内蜗杆和蜗轮都上直线齿廓。由于同时相啮合的齿对多，而且轮齿的接触线与蜗杆齿运动的方向近似于垂直，这就大大改善了齿轮受力情况和润滑油膜形成的条件，因而承载能力约为阿基米得蜗杆传动的2-4倍，效率一般高达0.85-0.9；但它需要较高的制造和安装精度。
3.1.3锥蜗杆传动
锥蜗杆传动也是一种空间交错轴之间的传动，两轴交错角通常为90度.蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋所形成的,故称为锥蜗杆。而蜗轮在外观上就像一个曲线齿锥齿轮,它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机上加工而成的,故称锥蜗轮。锥蜗杆传动的特点是：同时接触的点数叫多，重合度大；传动比范围大；承载能力和效率较高；侧隙便于控制和调整；能做离合器使用；可节约有色金属；制造安装简便，工艺性好。
3.2蜗杆传动的失效形式和设计准则
3.2.1蜗杆传动的失效形式
和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀，齿根折断，齿面胶合及过度磨损等。由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮齿轮的强度，所以失效经常发生在蜗轮齿轮上。因此，一般只对蜗轮齿轮进行承载能力计算。由于蜗杆和蜗轮齿面间有较大的相对滑动，从而增强了产生胶合和磨损失效的可能性。因此，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。在闭式传动中，蜗杆传动主要由于胶合或点蚀失效；在开式传动中，由于齿面滑动速度较大、环境不洁和润滑不良，主要是磨损失效。
图3-2 齿面胶合图 3-3 齿面磨损图
3.2.2蜗杆传动的设计原则
在开式传动中多发生齿面磨损和齿轮折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。
3.3蜗杆传动的受力分析
蜗杆传动的受力分析和斜齿圆柱齿轮传动相似。在进行蜗杆传动的受力分析时，通常不考虑磨擦力的影响。蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相同，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。
在不计摩擦力时，有以下关系：
式中：T1，T2——分别为蜗杆及蜗轮上的公称转矩，单位为N.mm;
d1, d2——分别为蜗杆及蜗轮上的分度圆直径，单位为mm。
4 界面设计
4.1 概述
蜗轮蜗杆设计要涉及到许多设计规则和公式的应用、大量图表数据的处理、结构参数的选定和计算以及图形的绘制等工作。若采用传统的设计方法，则需要人工查阅大量的设计手册资料，进行大量繁琐的计算工作，这样的设计包含许多重复性工作，存在效率低下等不足。一般的CAD系统只能完成简单的参数化绘图或者单一的结构设计任务，功能有相当的局限。
本系统的目的是根据用户选择输入原始数据系统计算出蜗轮蜗杆结构设计所需要的参数并能根据参数在编辑区内能绘制零件图。我们提供两种方法，第一种是通过用户自己输入结构参数来生成图形，以满足用户特殊的要求；另外一种是系统根据已知原始参数计算带轮的结构参数，再利用结构参数绘制零件图。所以从总体上讲，本系统主要包括两大模块：计算模块和绘图模块。总体结构如下图所示：
图4-1 总体结构
蜗轮蜗杆CAD系统作具体划分为6个小模块：数据输入模块；设计计算模块；结构选型模块；绘图功能模块；标注功能模块；输出功能模块。其功能模块图如图4-2所示：
图4-2 功能模块
5 运行实例解析
通过上述几章节的准备工作，建立了相应的数学模型，并且已经做出相应的对话框，此节将通过实例来解析具体的操作步骤。
例如：
试设计一搅拌机用的闭式蜗杆减速器中的普通圆柱蜗杆传动。已知条件：输入功率P=9 KW，蜗杆转速n1=1450r/min，传动比i12=20,搅拌机为大批量生产，传动不反向，工作载荷比较稳定，但有不大的冲击，要求寿命Lh为12000h.
[解析]：
1 首先输入已知参数
图5-1输入已知参数
注：此步骤通过如下对话框实现：进入AutoCAD之后，工具——加载应用程序，找到目标程序后，系统将提示程序成功加载。输入调用命令 start，将弹出对话框，在相应控件处填入参数如下图（此处基本上用的编辑框）
2 选择蜗杆，蜗轮材料。
根据国标推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢，；因希望效率高些，耐模性好，故蜗杆螺旋齿面要求淬火处理，经处理后，硬度为45—55 HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造
图5-2 相关系数的确定
注：经过上面基本参数的输入，点确定，将进入材料选择对话框，在下拉列表中，选择蜗杆材料，同理选择蜗轮材料。
到此系统设计完毕，输入不同的初始参数，将得到不同的设计结果和传动图。
