SOLIDWORKS 装配中利用齿轮配合功能装配蜗杆与蜗轮教程

蜗杆传动是一种齿轮传动结构，其中蜗杆（外形为螺杆样式的齿轮）与蜗轮（外观近似直齿圆柱齿轮）相互啮合，可将高速输入转化为大扭矩输出。本教程讲解如何在 SOLIDWORKS 装配体中使用齿轮配合功能完成蜗杆与蜗轮的配合约束。

SOLIDWORKS 蜗杆传动机构

采用蜗杆、蜗轮设计的齿轮箱，体积远小于采用普通直齿圆柱齿轮的齿轮箱，且输入轴与输出轴呈 90° 垂直布置。

对于单头蜗杆，蜗杆每完整旋转 360°，蜗轮仅转过一个齿。因此，无论蜗杆外径尺寸如何，传动比均为「蜗轮齿数：1」。下文示例将以单头蜗杆搭配 60 齿蜗轮进行演示。

传动比计算公式

该传动结构应用范围广泛，涵盖大型重载设备至小型轻载装置。

下面是汽车暖通空调风门定位机构中的蜗杆传动实例：小型直流电机驱动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮运转；蜗轮再驱动一组次级齿轮，最终带动装配体尾部输出轴，以此控制暖通空调风道内的挡风板。

暖通风道挡风板内部蜗轮结构

下面讲解在 SOLIDWORKS 模型中创建齿轮配合的操作步骤。

配合约束设置

多数 SOLIDWORKS 使用者已经熟悉齿轮配合功能。齿轮配合约束两个零部件绕各自选定轴线做相对旋转运动。可作为齿轮旋转轴的有效选择对象包括圆柱面、圆锥面、基准轴以及直线边线。

任意两个需要产生相对旋转运动的零部件均可添加齿轮配合，并非只能用于两个齿轮之间。

与其他配合类型相同，齿轮配合无法阻止零部件之间发生干涉或碰撞；如需检查干涉，可使用碰撞检测或干涉检查功能。

添加齿轮配合操作步骤

点击装配体工具栏中的【配合】图标，或执行菜单栏【插入】→【配合】命令。

在左侧属性管理器中切换至【机械配合】选项卡，点击【齿轮】图标。

在【配合选择】分组下，选取两个齿轮各自的旋转轴作为【要配合的实体】。

在【配合类型】分组中设置参数：

点击绿色对勾完成齿轮配合创建。

本操作的核心要点：蜗杆传动比参数一侧填写数值 1，另一侧填写蜗轮齿数。即便所选配合实体的实际外径存在差异，该设置也能生成正确传动比。起决定作用的是手动输入的齿数比，而非选取的圆形边线尺寸。

为便于演示，本文对传动机构模型做了简化处理。操作时先选中蜗杆的轴、蜗轮的圆形边线，再调用齿轮配合命令。

SOLIDWORKS 蜗轮蜗杆配合实用技巧

在传动比输入框中，蜗杆一侧输入 1，蜗轮一侧输入 60。

本装配体创建了 5 个配置，蜗杆以 90° 为增量，旋转角度分别为 0°、90°、180°、270°、360°。依次切换各个配置，可直观观察蜗轮对应的联动位移。

SOLIDWORKS 蜗杆旋转 0° 状态

SOLIDWORKS 蜗杆旋转 90° 状态

SOLIDWORKS 蜗杆旋转 180° 状态

SOLIDWORKS 蜗杆旋转 270° 状态

SOLIDWORKS 蜗杆旋转 360° 状态

蜗杆完整旋转一周 360° 后，蜗轮恰好转过一个齿。解除蜗杆上添加的角度配合后，即可自由旋转蜗杆，同步驱动蜗轮联动运转。