精确 蜗杆和蜗轮 专为韩国工业设计。
韩国永力蜗轮蜗杆有限公司生产全系列蜗轮蜗杆驱动组件——从 Ø5 毫米微型模块到 Ø300 毫米工业蜗轮——自 2015 年以来，这些组件从安山发货给韩国、日本和东南亚的 OEM 厂商。
蜗轮蜗杆究竟是什么？
蜗轮蜗杆传动是一种直角动力传动装置，其中一根带螺纹的圆柱轴（蜗杆）驱动一个齿轮，齿轮的齿斜绕在其圆周上。蜗杆每转动一圈，齿轮前进一个齿，这意味着单头蜗杆与40齿齿轮啮合，即可在一个紧凑的传动级中实现40:1的减速比。没有任何其他平行轴传动装置能在相同的结构尺寸下达到如此高的减速比。蜗轮蜗杆传动系统的主要部件仅包含两个精密设计的零件：输入端的蜗杆和从动端的蜗轮。
这种传动装置有两个显著特点。首先，蜗杆可以自由驱动蜗轮，但蜗轮——在大多数浅导程结构中——无法反向驱动蜗杆。这种自锁特性使得这类传动装置广泛应用于起重机、升降机、天线定位器和传送带等设备中，因为在这些应用中，断电时负载必须保持静止。其次，齿轮啮合是滑动接触，这种接触方式噪音低、减振效果好，但也正因如此，润滑方式的选择比正齿轮更为重要。理解蜗杆和蜗轮传动装置的关键在于这一点：滑动接触而非滚动接触，决定了传动装置的所有特性。
关于术语的简要说明。“蜗轮蜗杆”和“蜗轮蜗杆传动”在工程实践中可以互换使用，而“蜗轮蜗杆减速器”或“蜗轮蜗杆箱”指的是包含蜗轮蜗杆、壳体、轴承和轴伸的完整密封组件。我们的产品目录涵盖所有这三类产品——散装组件、完整减速器和电机配套减速器——因此韩国的原始设备制造商 (OEM) 可以根据其装配线的需要，选择合适的集成级别进行采购。
解剖学概览
将鼠标悬停在照片上标有编号的热点上，即可查看每个特征的名称。这四个标注涵盖了第一年图纸中最常被错误识别的要素——尤其是导程角，它绘制在蜗杆上，但测量时指的是螺旋线相对于轴径向平面的倾斜角度。
自锁特性
较小的导程角（小于约5°）会产生足够大的静摩擦力，使轮子无法反向驱动蜗杆。这是升降机的一项安全特性，也是提高驱动效率的一种工程权衡——通常无法在同一套装置中同时实现这两点。
无喉、单喉和双喉蜗轮蜗杆传动装置。
目前最常用的三种蜗轮蜗杆几何形状几乎涵盖了所有驱动应用：无喉、单喉和双喉。选择这三种形状主要取决于蜗轮齿对蜗杆的包覆程度——包覆程度越大，任何时刻接触的齿对就越多，这提高了承载能力，但同时也增加了加工的复杂性。我们给韩国新客户的一个粗略建议是：对于成本驱动的轻型驱动应用，选择无喉蜗杆；对于 80 % 的工业应用，选择单喉蜗杆；只有当扭矩密度是决定性因素时，才选择双喉蜗杆。
无喉蜗轮
圆柱形蜗杆与圆柱形砂轮啮合——砂轮表面为直切面，而非围绕蜗杆的喉部。每次只有一到两个齿啮合，因此其承载能力是三种类型中最低的，但刀具简单，更换砂轮也很容易。
典型应用：轻型索引、仪器驱动、办公电子产品
单喉蜗轮蜗杆
蜗杆保持圆柱形，但轮子采用滚齿加工，其凹形喉部部分包裹蜗杆。任何时候都有三到四个齿啮合——接触面是一条短线而非一个点。这种蜗轮蜗杆传动装置最常见于工业减速器、起重机驱动装置和机床C轴应用中。
典型应用：工业减速器、起重机驱动装置、数控C轴
双喉（双包络）蜗轮蜗杆
蜗杆和齿轮都带有喉部——蜗杆呈沙漏状，环绕着齿轮的齿。六到八个齿同时啮合。单位尺寸的承载能力是单喉齿轮的两到三倍。但缺点是：加工需要针对每个传动比使用专用滚刀，因此交货时间和单位成本都会增加。
典型应用：重型起重机、军用设备、高扭矩伺服驱动器蜗轮蜗杆的工作原理——一步一步讲解。
蜗轮蜗杆传动装置将蜗杆轴上的旋转输入转换为蜗轮上速度较慢但扭矩较大的旋转输出。由于蜗杆和蜗轮的轴线呈90°角，因此运动传递过程只需一步即可改变轴的旋转方向。以下五步讲解是我们工程部门在车间现场向韩国新客户解释蜗轮蜗杆传动装置实际工作原理（而非理论原理）时所使用的方法。
蜗杆轴的输入
电机、手轮或上游齿轮以额定转速（工业驱动通常为 500 – 3000 rpm）带动蜗杆转动。
螺纹与轮齿啮合
蜗杆每旋转一周，单头蜗杆蜗轮就会前进一个齿，双头蜗杆蜗轮就会前进两个齿，依此类推。
滑动接触传递力
蜗杆侧面与齿轮齿之间的接触主要是滑动接触，因此蜗轮蜗杆需要专用的润滑系统——与正齿轮减速器使用的润滑油不同。
车轮扭矩放大
输出扭矩大致与传动比成正比，减去摩擦损失。例如，一个传动比为 40:1、效率为 85% 的 % 齿轮组，在车轮上输出的扭矩是输入扭矩的 34 倍。
自锁装置可固定负载
当输入电源停止时，浅导程蜗杆无法通过轮子上的负载进行反向驱动——驱动装置无需制动器即可保持位置。
蜗轮传动比及计算
蜗轮蜗杆传动比由一个简单的公式决定：减速比 = 蜗轮齿数 ÷ 蜗杆螺纹首数。试试下面的实时计算器——更改任一数值，减速比就会立即更新。工程师在绘制壳体轮廓图之前，经常使用此方法来核实报价是否合理。
任何蜗轮蜗杆传动装置的两部分。
无论制造商或产品目录规模如何，所有此类传动装置最终都由两个工程部件组成：蜗杆（也称蜗杆轴或驱动螺杆）和蜗轮（也称蜗轮）。确保这两个部件尺寸匹配是设计的关键——只确定其中一个部件的尺寸几乎总是会导致传动装置运行噪音大或磨损快。我们工程部门总结出一条来之不易的原则：先确定蜗轮的尺寸（材质、齿数、精度等级），然后根据蜗轮的规格推导出蜗杆的几何形状，而不是反过来。这种方法可以确保蜗轮——这个易损件——的尺寸符合标准产品目录，从而在传动装置的使用寿命内将更换周期缩短一半。
01蜗杆（蜗杆轴）
圆柱轴上加工有一、二、三或四个螺旋螺纹，称为“螺纹头”。螺纹头的数量与轮齿数共同决定了传动比。轴的标准材料为硬化合金钢（SCM415、20CrMnTi），因为滑动接触需要坚硬的侧面以避免擦伤。
- 材料SCM415 / 20CrMnTi
- 硬度58–62 HRC（案例）
- 有空位1, 2, 3, 4
- 表面处理Ra 0.4 µm（地面）
02蜗轮
从动轮的斜齿与蜗杆的螺旋线相匹配。传统的轮子材料是青铜，因为它比硬化的蜗杆更软——较软的材料可以吸收滑动磨损，从而使昂贵的硬化轴在多次更换轮子后仍能重复使用。合金钢和塑料轮子在一些特殊用途中也很常见。
- 材料锡青铜/铝铁青铜
- 硬度65–90 HB
- 牙齿数量Z20 – Z120 标准
- 准确度等级DIN 5 – DIN 7
蜗轮蜗杆是由什么材料制成的？
五大材料系列几乎涵盖了所有在用蜗轮蜗杆。经验丰富的工程师遵循的搭配原则是：硬质蜗杆轴搭配软质蜗轮，两者硬度比约为2:1。软质蜗轮吸收滑动摩擦力并优先磨损，从而保护成本更高的硬质蜗杆轴，延长其使用寿命。
| 蜗轮蜗杆材料 | 负载能力 | 耐腐蚀性 | 最佳匹配 |
|---|---|---|---|
| 锡青铜轮+合金钢蜗杆 | 通用工业驱动器、机床 | ||
| 铝铁青铜轮 + SCM415 蜗杆 | 起重机、重型输送机、全天候运转 | ||
| 316不锈钢轮 + 304不锈钢蜗杆 | 食品、制药、海洋环境 | ||
| 球墨铸铁轮 + 40Cr 蜗杆 | 重型慢速车辆（水泥厂、矿山） | ||
| PA66尼龙轮+POM蜗杆 | 办公电子产品、微型仪器 |
条形长度是相对于同一列中最强选项的相对评分；不是绝对的工程值。
我们目录中列出的每款蜗轮蜗杆组件均提供至少三种标准材料组合——超出此列表的定制组合将根据工程审核结果单独报价。对于大批量生产项目，如果规格要求超出标准目录等级，我们的冶金部门还可以从韩国和日本的铸造厂采购定制青铜合金。
蜗轮安装方式——键槽式、螺钉式、分体式。
蜗轮可以通过三种标准安装方式固定在轴上：键槽固定、螺钉固定或分体式轮毂固定。选择哪种方式主要取决于传递的扭矩、装配的便利性以及蜗轮在使用过程中需要拆卸的频率。工程师通常在确定材料组合后再决定安装方式——以下三种方法分别适用于不同的载荷和维护需求组合。
键槽
在轮轴和轮毂孔上都开有一个矩形槽，用于容纳与之匹配的钢键。该键通过剪切力传递所有扭矩——轮毂孔和轮轴之间完全没有摩擦。这是目前扭矩最高的安装方式，也是能够承受最多热循环的安装方式。缺点是：如果轮毂孔腐蚀并粘在轮轴上，那么多年后拆卸带键的轮毂可能会很困难。
紧定螺钉
穿过轮毂的螺纹紧固件向下压在轴上加工好的平面上。扭矩通过摩擦力和螺钉在轴平面上留下的压痕传递。这种方法安装简便快捷，而且轮毂无需昂贵的键槽拉削加工——这就是为什么它在小型驱动蜗轮蜗杆传动装置中占据主导地位的原因。
分体式轮毂（夹具）
轮毂沿径向开槽，并通过两到四个夹紧螺栓固定在轴上。无需对轴进行加工——车轮完全依靠摩擦力定位。重新定位非常方便，因此分体式轮毂安装方式是原型机和小批量生产机器的首选，因为这些机器的设计可能仍在迭代改进中。不过，由于夹紧力较大，因此需要更大的轮毂直径，所以在空间有限的情况下，分体式轮毂并非总是最佳选择。
为什么韩国OEM厂商要通过安山公司转运蜗轮蜗杆订单？
韩国永力蜗轮蜗杆有限公司在安山工业区内设有一条专门的蜗轮蜗杆生产线。该工厂专注于蜗轮蜗杆的生产——不生产正齿轮或斜齿轮——这使得公司拥有深厚的工程技术知识，并能快速完成不同规格产品的换型。安山工厂与韩国买家通常拿来比较的大型日本一级供应商相比，有四点显著不同。
目录商品将在 25 个工作日内发货——比同等规格的日本一级供应商平均 8 周的交货时间缩短了 60 个工作日。
原型批量从 2 件起，量产批量从 10 件起——这在客户仍在迭代设计时非常有用。
全系列产品均由公司内部加工；DIN 5级旋转工作台磨削，经热处理后在Reishauer型材磨床上进行研磨。
一个工作日内提供韩语图纸审核和报价；也支持日语和英语。
Ever-Power 公司注册名称为韩国 Ever-Power 蜗轮蜗杆有限公司，地址位于京畿道安山市檀园区三檀路。生产车间采用 ISO 9001:2015 质量管理体系，并遵循符合 IATF 16949 标准的汽车一级供应商项目流程。如需联系工程部门，请发送邮件至 [email protected]。所有报价单发出前，图纸均需签署保密协议方可审核。
特色蜗轮蜗杆产品。
以下六款旗舰蜗轮蜗杆产品涵盖了安山产品线中最畅销的几个类别——不锈钢材质（适用于数控机床）、合金钢材质（适用于汽车制造）、双钢材质（适用于零背隙精密加工）、圆柱形材质（适用于一般工业应用）、黄铜材质（适用于微型应用）以及塑料材质（适用于仪器驱动）。每张卡片都链接到完整的产品页面，其中包含参数表、材料选项和询价详情。
不锈钢蜗轮
适用于数控旋转工作台和机床C轴驱动装置的DIN 5-DIN 7精度标准。采用304/316不锈钢材质，适用于腐蚀性环境。
合金钢蜗轮蜗杆
SCM415/20CrMnTi 渗碳研磨合金，适用于 EPS、EPB 和座椅执行器程序。符合 IATF 16949 标准。
双联蜗轮组
可变齿厚的轴向移动蜗杆比标准目录套装减少了 30 – 40 % 的齿隙。
圆柱形蜗轮
单喉圆柱副，工业主力军——青铜对钢，适用于 80 % 通用驱动应用。
黄铜蜗轮和轴
微型模块黄铜轮，配有配套钢制蜗杆轴，适用于仪器驱动、办公电子产品和医疗设备。
塑料蜗轮
工程级 POM 和 PA66 轮，适用于静音运行、低负载应用——办公设备、玩具、消费品。
蜗轮蜗杆发挥作用的地方。
蜗轮蜗杆的常见应用遍及工业领域的各个角落——凡是需要在小空间内实现大减速比、运行安静或无需制动器即可保持负载的设计，都能找到它的身影。以下四个行业板块涵盖了我们每个季度从安山公司出货的约 70 台 % 型蜗轮蜗杆。除了这四个行业板块之外，我们还定期向医疗成像设备、剧院照明设备、风力涡轮机偏航和俯仰驱动器、太阳能跟踪器执行器以及专业广播级云台等应用领域出货——在所有这些应用中，高减速比、静音运行和自锁功能的组合，是其他同类齿轮产品无法比拟的。
电动助力转向、座椅倾斜电机、雨刮器驱动装置、驻车制动执行器——20CrMnTi-on-bronze 组合在此占据主导地位，通常具有 DIN 6 精度和 IATF 16949 文件。
五轴旋转工作台、自动换刀装置、数控车床C轴驱动装置——精度根据位置不同，可达DIN 5至DIN 7级。旋转工作台用齿轮的标准配置为磨齿。
自锁式蜗轮蜗杆传动装置在断电时可保持负载，无需像螺旋齿轮传动装置那样配备单独的制动器。单头蜗杆，导程小于5°，是其显著特点。
蜗轮蜗杆传动装置转速低、运行安静，是包装线和食品输送机的标准选择。不锈钢材质更便于冲洗。
优点、局限性和润滑。
每种齿轮传动装置都有其优缺点。这些传动装置在某些应用中表现出色，但在另一些应用中则完全不适用。以下这份客观的优缺点分析表是我们工程部门在与韩国设计师进行首次规格沟通时会详细讲解的内容。我们建议在最终确定设计方案之前仔细阅读两栏的内容——很多最初以“我们需要蜗轮蜗杆传动装置”为出发点的应用，最终发现螺旋齿轮或行星齿轮传动装置更为合适。虽然坦诚相告短期内可能会让我们损失一笔订单，但却能建立起客户信任，从而在未来三年内带来五笔重复订单。
蜗轮蜗杆的优点
- 一次性大幅削减。 无需堆叠行星级，即可实现 20:1 至 300:1 的压缩比。
- 自锁功能。 当导程角小于约 5° 时，无需单独的制动器即可保持负载。
- 90°轴系布置。 在同一组件中改变方向并降低速度。
- 安静平稳。 滑动接触产生的噪音比任何平行轴替代方案都低。
- 减震。 滑动界面起到阻尼器的作用，抑制循环扭矩峰值。
- 紧凑型信封。 单位体积密度是所有齿轮系列中最高的。
蜗轮蜗杆的局限性
- 效率较低。 滑动接触会损失 10 – 50 %，具体取决于传动比和润滑情况——远远超过直齿轮或斜齿轮。
- 产热。 滑动带来的静音运行的同时，也会产生热量，这些热量必须通过油带走。
- 不可逆（设计如此）。 自锁功能虽然是一项特性，但这意味着在浅导程齿轮组中，齿轮无法驱动蜗杆。
- 对润滑剂敏感。 蜗轮蜗杆传动装置需要专用齿轮油——ISO VG 220 或 460 合成油是常见的选择；普通液压油是不够的。
- 车轮磨损是限制其使用寿命的因素。 较软的青铜轮磨损更为严重——预计在蜗杆轴的使用寿命内需要更换一到两次该轮。
- 每牛米单位成本。 对于相同的输出扭矩，螺旋级通常比蜗轮蜗杆传动便宜 15 – 30 %。
蜗轮蜗杆润滑概览
蜗轮蜗杆润滑的选择取决于油底壳温度、蜗杆转速和负载。下表列出了我们工程部门通常针对每种组合推荐的 ISO VG 粘度等级——请将其作为参考，而非最终规格。对于运行条件超出这些范围或具有特殊工况的驱动装置，在首次加注润滑油之前，应进行单独的润滑评估。对于任何蜗轮蜗杆传动装置而言，选择合适的粘度等级是影响使用寿命的最关键因素——粘度等级相差两个等级即可使轴承和齿面的预期寿命减半。
| 油底壳温度 | 低负载（≤30 % 额定值） | 中等负荷 | 重载（≥80 %） |
|---|---|---|---|
| 低于 40°C | ISO VG 150 | ISO VG 220 | ISO VG 320 |
| 40 – 70 °C | ISO VG 220 | ISO VG 320 | ISO VG 460 |
| 70 – 90 °C | ISO VG 320 | ISO VG 460 | ISO VG 680 合成器 |
| 高于 90°C | ISO VG 460 合成器 | ISO VG 680 合成器 | 强制冷却 |
对于油底壳温度高于 70 °C 的情况，建议使用合成聚α-烯烃 (PAO) 或聚乙二醇 (PAG) 油——矿物油在该温度下氧化过快。聚乙二醇油在滑动接触时摩擦系数略低，高温下可延长使用寿命 30-50 倍，但并非与所有密封材料兼容——如果驱动装置最初指定使用矿物油，则在改装 PAG 油之前，请咨询我们的工程部门。
⚠需要注意的三种常见故障模式
了解这些硬盘的故障原因，是设计一款经久耐用硬盘的关键。以下三种故障模式导致我们在韩国客户群中约 85 台硬盘（%）因保修问题而退回——及早识别这些故障模式，可以让维护团队安排定期更换，而不是紧急停机。
反复接触应力导致表面出现细小凹坑。这是长期使用过程中的正常现象；如果过早出现，则说明驱动器过载或润滑油膜过薄。
金属间瞬间接触造成的纵向划痕。原因可能是润滑剂不足、粘度不合适或受到污染。
突发性灾难性故障。由冲击过载或长时间超出设计使用范围运行后的疲劳引起。
如何选择合适的蜗轮蜗杆——七个问题。
以下七个问题涵盖了我们工程部门为蜗轮蜗杆传动装置或蜗轮减速机报价所需的所有信息。请在发送第一封邮件之前仔细阅读这些问题——这样做通常可以将报价周期从四天缩短到一天以内。
