蜗杆传动（Worm drive），是指以蜗杆为主动件，蜗轮为从动件的机械传动方式，其通过蜗杆蜗轮啮合传动实现两空间交错轴间的运动及动力传递。其具有传动平稳、传动比大、自锁等特性。通常将蜗杆与传动轴加工成一体，称为蜗杆轴。同旋向的蜗轮与蜗杆相啮合，以蜗杆为原动件，蜗轮为从动件，传动机构作减速运动。

蜗杆传动方式可根据蜗杆分度表面的外形不同划分为：圆柱蜗杆传动、圆弧面蜗杆传动和锥面蜗杆传动，其中阿基米德蜗杆属于圆柱蜗杆传动，其由于易于加工制造而被广泛应用于机械系统中。蜗杆传动与齿轮传动类似，通常具有疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿断裂等的失效形式。

通常把蜗杆和轴加工成一个整体，叫做蜗杆轴。蜗杆按其制造方法可划分为车制蜗杆与铣制蜗杆，车制蜗杆具有退刀槽，铣制蜗杆没有退刀槽，因而其刚性优于车制蜗杆。

蜗轮的结构分为两类：一是整体式，二是组合式。常采用整体式结构制造铸铁蜗轮和小尺寸的青铜蜗轮，对于大直径蜗轮，为了节约有色金属常采用组合式结构，用青铜制造外圈的环形齿轮，轮心由铁质或碳钢制造。轮心和齿圈通常采用过盈配合方式，通常会在啮合缝上旋紧螺丝，以增加联接的可靠性。

蜗杆的主要材质是高质量碳钢和合金钢，经过火可以提高其表面的硬度。对于低转速和低负载的普通蜗杆，可选用40、45等碳素钢，经过调质处理后，其表面硬度可达220～250 HBS；一般传动时，常用40、45、40Cr等材质，并进行表面淬火；对于高速、重荷和强烈冲击的传动，一般采用20Cr、20CrMnTi、20MnVB等材质制造蜗杆。

一般情况下，蜗轮的材质取决于其齿表面的滑移速率。在滑移速率大于3米/秒的情况下，常用的是铸锡青铜，其具有良好的抗胶合性和耐磨性，但是其成本较高。滑动速度小于4m/s时，一般使用铸铝铁青铜，其强度高但抗胶合能力不如锡青铜，成本也较低。滑动速度小于2m/s时，一般使用灰铸铁或球墨铸铁。

采用浸油和喷射润滑是密封蜗轮驱动的两种方式，其润滑方式是以齿轮表面的相对滑移速率为基础。在低速低速时，对低速低速的蜗轮，通常使用浸油润滑；当滑移速率在10米/秒以上时，通常采用铸造铝铜，它具有很高的强度，但是比锡青铜的抗粘接性能差，而且价格便宜。当滑移速率低于2米/秒时，通常采用灰口或球铁。在高速蜗轮驱动时，通常使用燃油喷射，并在喷射润滑油时，要对油量进行适当的调节。

闭式蜗杆传动的润滑方法主要有浸油润滑和喷油润滑两种，主要根据齿面相对滑动速度选择。对于相对滑动速度小于10m/s的蜗杆传动，通常使用浸油润滑；对于相对滑动速度大于10m/s的蜗杆传动，一般采用喷油润滑，，并且在喷射润滑油时，需要对油量、油压进行适当的调节控制。

传动平稳，冲击、振动、噪声较小。蜗杆传动中由于蜗杆为螺旋齿，它与蜗轮齿的啮合传动相当于螺旋传动，加之传动过程中同时啮合的齿对较多，使得传动过程相较于齿轮传递更平稳，且冲击、振动、噪声较小。

布置紧凑且传动比大。蜗杆头数最小为1，一般在动力传动中，传动比为10~80，在分度机构中，传动比最大可达1000。达到相同传动比，齿轮传动需要多级传动，蜗杆传动占用的体积相较于齿轮传动更小，结构紧凑。

具有自锁功能。由于摩擦的存在，有时机械会出现无论驱动力如何增大，也无法使静止的机械运动的现象，这种现象称为机械的自锁。当蜗杆导程角小于齿间当量摩擦角时，蜗杆传动可实现自锁功能。

传动时齿面摩擦严重，传动效率较低。啮合轮齿间的滑动速度较大，使得摩擦及发热损耗较大，传动效率低，所以要求工作时有良好的润滑和散热条件。

加工制造成本高，不适用于大功率传动。蜗杆传动中齿面摩擦严重，所以蜗轮通常采用价格昂贵的减摩材料（青铜）制造，成本较高。大功率连续传动对蜗轮磨损比较大，需要经常更换蜗轮齿圈，不适用于大功率传动。

圆柱蜗杆传动在主平面上，相当于齿条齿轮的传动，当蜗杆绕轴旋转时，蜗杆轮齿相当于齿条作轴向移动而驱动蜗轮轮齿，使蜗轮旋转。普通圆柱蜗杆传动按照齿形不同可以分为：阿基米德蜗杆传动、渐开线蜗杆传动、法面直廓蜗杆传动和锥面包络蜗杆传动等。阿基米德蜗杆的轴向截面是直的，而在其正截面上则是凸出的；在与轴相垂直的截面（端表面）上，齿廊曲线为阿基米德螺旋线，因为其加工制造方便而被广泛使用。

环形蜗杆传动的特点是：在其轴向上，形状是由一个凹形的弧作为其母线而产生的转动曲线，因此称为环形蜗杆。在该传动啮合区域，其啮合的蜗轮节圆在节弧面上。在中间面上，蜗杆与蜗轮均为直齿。由于传动时同时有多个齿轮配合，并且齿面的接触直线与移动方向基本是垂直的，从而使齿轮的压力和润滑薄膜的形成情况得到很好的改善，其负载性能是阿基米德蜗杆的2~4倍，工作性能通常可达到0.85~0.9，但是生产和装配的精确性要求很高。

锥蜗杆传动的蜗杆是在圆锥上均匀排列的螺线而构成的。该蜗轮外形类似弧形圆锥齿轮，由圆锥形滚刀在常规滚齿机上进行成形，因此被称作锥蜗轮。锥蜗杆传动时具有多个啮合点点；大的传动比（通常为10-360)，更高的负载和效率，更好的间隙调节能力，加工制造时可以节省大量的有色金属。但是，由于其结构特点，其在正、反向受力方面存在着非对称性，因此其承载力及效能也不尽相同。

蜗杆模数是指轴面模数，即蜗杆轴截面齿条的模数，蜗轮模数是指端面模数。蜗杆的压力角是指轴向压力角，蜗杆轴截面齿条的标准压力角为20°，蜗轮的压力角是指端面压力角。

蜗杆升角（也叫导程角）是指蜗杆分度圆螺旋线的切向与端平面间的夹角。蜗杆升角影响蜗杆传动的效率与自锁性能：蜗杆升角较大时，蜗杆传动可实现较高的传动效率，但此时机构自锁性较差；蜗杆升角较小时，蜗杆传动效率较低，但此时机构自锁性较好。蜗轮的螺旋角是指蜗轮的分度圆轮齿旋向与轴线间的夹角。

蜗杆直径系数是蜗杆的分度圆直径与轴向模数的比值。而普通圆柱蜗杆传动的中心距尾数应为0或5，参考标准值确定标准蜗杆减速器的中心距。

蜗杆头数的选择需要根据实际使用需求、制造难易程度等因素确定。在需要实现大传动比的机械系统中，通常以单头蜗杆配合蜗轮实现传动功能；通过选用高头数蜗杆可满足高传动效率的传动场景。确定蜗杆头数后根据传动比计算确定配套蜗轮的齿数，蜗轮齿数一般在28~80。

蜗杆传动的传动比是指蜗杆转速与蜗轮转速之比，或者是蜗轮的齿数与蜗杆头数之比。通常使用的蜗杆传动的传动比为10~40。根据右手法则可判断蜗杆与蜗轮的旋向，使用中只有旋向相同的蜗轮蜗杆才能正确啮合传动。

在传动过程中，轮齿承受着由齿面上的有限的接触区域所传递的周期性荷载，在接触面上形成大量的接触应力，并经历了几次应力周期；造成轮齿表面的疲劳脱落，产生小孔，称为“疲劳点蚀”。在圆弧形圆柱形齿轮的齿轮啮合过程中，点蚀主要出现在蜗轮的齿尖区域，中心区域较难出现点蚀现象。

在重载传动条件下，轮齿的润滑薄膜因齿面压力的增大或温度的上升而被破坏，齿面的金属发生了直接的摩擦，从而导致了齿面的局部粘连，在连续工作中，两个啮合齿表面产生的摩擦滑动会使软齿面产生凹槽，即所谓的胶合。一旦发生胶合，就会使轮齿表面发生严重的磨耗，从而使轮齿发生故障。由于蜗轮蜗杆传动中齿面之间存在着高速的滑移，摩擦增大使得齿面温度快速上升，齿面间产生粘接和磨耗的几率增大，在润滑油状况较差的情况下，很容易发生胶合。

磨损是轮齿啮合时，两个接触面间由于发生相对滑动而产生的材料摩擦损失。轮齿磨损包括轻微磨损、中等磨损和过度磨损。由于齿面接触区域存在金属屑、砂粒、锈蚀物等磨料，加上润滑状况不佳，造成齿面物料的磨削，从而损坏了轮齿的外形，产生较大的噪音和振动。磨损是中低速蜗杆传动的较为普遍的失效现象。实际使用中，可以通过采用高硬度材料中制造蜗杆，提高齿面硬度，并考虑磨削、抛光等表面处理工艺降低齿面粗糙度，对配合蜗轮同样采用高硬度材料铸造。此外，还可以使用粘度较高的润滑油改善啮合过程的润滑性能，并进一步提高机构的密封性，防止传动过程中异物侵入齿面。

整个或部分的轮齿的断裂叫做轮齿折断，这主要是因为齿根处的交变载荷超出了齿轮的弯曲疲劳限度，有时候也可能是短期过载而导致轮齿瞬时断裂。齿轮的折断分为全齿断裂和主体断裂。通常情况下，当蜗杆传动的模数太少，或蜗轮材质太差，或者蜗轮轮齿的磨耗太大，导致了齿轮的齿形变细时较容易发生轮齿折断现象。涡轮传动中需要选用适当的参数和合理的材料，同时在运转过程中注意蜗轮的齿厚变化，并限制驱动装置的承载量。

工业生产中，蜗杆传动因其不同的传动特性被广泛用于机床、汽车、矿山采掘、冶金、起重运输等行业。普通圆柱蜗杆传动由于传动过程振动小、运动稳定、噪声小等特点，在滚齿机、插齿机等机床中有着广泛应用。 在冶金行业，大型的轧机压下机构通常是由大直径的蜗杆传动实现的，在煤矿设备中，各种绞车，采煤机，起重机，提升设备以及电梯、轨电车等，均采用蜗杆驱动。军工和宇宙观测的精密仪器设备中，蜗杆传动通常用作分度机构和操纵机构。此外，蜗杆传动结构简单、紧凑，能在很小的空间内完成大的减速传动，通常作为减速器被用于旋转机械的回转装置中，如起重机的回转机构。