เฟืองตัวหนอนเป็นส่วนประกอบส่งกำลังที่ใช้เป็นหลักในการลดอัตราส่วนสูงเพื่อเปลี่ยนทิศทางการหมุนของเพลาและเพื่อลดความเร็วและเพิ่มแรงบิดระหว่างเพลาที่ไม่ขนานกัน เฟืองตัวหนอนใช้กับเพลาที่มีแกนตั้งฉากที่ไม่ตัดกัน เนื่องจากฟันเฟืองที่เข้ากันจะเลื่อนผ่านกัน เฟืองตัวหนอนจึงไม่มีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับระบบขับเคลื่อนด้วยเฟืองอื่นๆ แต่สามารถลดความเร็วได้อย่างมากในพื้นที่แคบมาก จึงสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้มากมาย โดยพื้นฐานแล้ว เฟืองตัวหนอนสามารถจำแนกได้เป็นประเภทหุ้มชั้นเดียวและหุ้มชั้นคู่ ซึ่งอธิบายถึงรูปทรงของฟันที่เข้ากัน เฟืองตัวหนอนจะอธิบายในที่นี้พร้อมกับการอภิปรายเกี่ยวกับการทำงานและการใช้งานทั่วไป

เฟืองตัวหนอนทรงกระบอก

รูปแบบพื้นฐานของเฟืองตัวหนอนคือแร็คแบบม้วนเข้าซึ่งใช้สร้างเฟืองตรง ฟันแร็คมีผนังตรง แต่เมื่อนำมาใช้สร้างฟันบนช่องว่างของเฟือง ฟันแร็คจะสร้างรูปแบบฟันโค้งที่คุ้นเคยของเฟืองตรงแบบม้วนเข้า โดยพื้นฐานแล้วรูปแบบฟันแร็คนี้จะพันรอบตัวของตัวหนอน การผสมพันธุ์ ล้อหนอน ประกอบด้วยเฟืองเกลียวฟันเลื่อยจะตัดในมุมที่ตรงกับมุมของฟันเฟืองตัวหนอน รูปร่างของเดือยที่แท้จริงจะเกิดขึ้นเฉพาะในส่วนกลางของล้อเท่านั้น เนื่องจากฟันเลื่อยจะโค้งงอเพื่อหุ้มตัวหนอน การเคลื่อนไหวแบบเข้าประกบกันจะคล้ายกับการเคลื่อนที่แบบแร็คเพื่อขับเคลื่อนเฟืองท้าย ยกเว้นว่าการเคลื่อนที่แบบเคลื่อนที่ของแร็คจะถูกแทนที่ด้วยการเคลื่อนที่แบบหมุนของตัวหนอน ความโค้งของฟันเลื่อยบางครั้งเรียกว่า "ร่อง"

หนอนจะมีเกลียวอย่างน้อยหนึ่งเกลียวและมากถึงสี่เกลียว (หรือมากกว่านั้น) หรือเริ่มต้น เกลียวแต่ละเกลียวจะเกี่ยวฟันบนล้อหนอนซึ่งมีฟันมากกว่ามากและมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าหนอนมาก หนอนสามารถหมุนได้ทั้งสองทิศทาง ล้อหนอนมักจะมีฟันอย่างน้อย 24 ฟัน และผลรวมของเกลียวหนอนและฟันล้อโดยทั่วไปควรมากกว่า 40 เกลียวหนอนสามารถทำบนเพลาโดยตรงหรือแยกกันและใส่บนเพลาในภายหลัง
ในทางทฤษฎีแล้ว ตัวลดเกียร์แบบเฟืองตัวหนอนหลายตัวจะล็อกตัวเองได้ นั่นคือ ไม่สามารถถูกล้อเฟืองตัวหนอนขับเคลื่อนกลับได้ ซึ่งถือเป็นข้อได้เปรียบในหลายกรณี เช่น การยกของ ในกรณีที่การขับเคลื่อนกลับเป็นคุณลักษณะที่ต้องการ รูปทรงเรขาคณิตของตัวหนอนและล้ออาจได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้ทำได้ (ซึ่งมักต้องสตาร์ทหลายครั้ง)
อัตราส่วนความเร็วของเฟืองล้อและล้อจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของจำนวนฟันล้อต่อเกลียวเฟืองล้อ (ไม่ใช่เส้นผ่านศูนย์กลาง)
เนื่องจากตัวหนอนจะสึกหรอมากกว่าล้อ จึงมักใช้วัสดุที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละตัว เช่น ตัวหนอนเหล็กกล้าชุบแข็งที่ใช้ขับเคลื่อนล้อบรอนซ์ นอกจากนี้ยังมีล้อตัวหนอนพลาสติกให้เลือกใช้ด้วย

เกียร์หนอนแบบห่อหุ้มชั้นเดียวและสองชั้น

การห่อหุ้มหมายถึงวิธีที่ฟันของล้อหนอนพันรอบตัวหนอนบางส่วนหรือฟันของล้อหนอนพันรอบล้อบางส่วน วิธีนี้ทำให้มีพื้นที่สัมผัสมากขึ้น เกียร์หนอนที่มีห่อหุ้มชั้นเดียวใช้หนอนทรงกระบอกเพื่อเข้าประกบกับฟันคอของล้อ
เพื่อให้พื้นผิวสัมผัสของฟันมีมากขึ้น บางครั้งหนอนก็ถูกทำให้มีคอคล้ายนาฬิกาทรายเพื่อให้เข้ากับความโค้งของเฟืองหนอน การตั้งค่านี้ต้องวางตำแหน่งแกนของหนอนอย่างระมัดระวัง เฟืองหนอนแบบหุ้มสองชั้นนั้นซับซ้อนในการกลึงและถูกนำไปใช้งานน้อยกว่าเฟืองหนอนแบบหุ้มชั้นเดียว ความก้าวหน้าในการกลึงทำให้การออกแบบแบบหุ้มสองชั้นใช้งานได้จริงมากกว่าในอดีต
เฟืองเกลียวที่มีแกนไขว้มักเรียกว่าเฟืองตัวหนอนแบบไม่หุ้มห่อ แคลมป์เครื่องบินมักจะเป็นแบบที่ไม่หุ้มห่อ

แอปพลิเคชั่น

การใช้งานทั่วไปสำหรับตัวลดเกียร์แบบเฟืองตัวหนอนคือการขับเคลื่อนด้วยสายพาน-สายพานลำเลียง เนื่องจากสายพานจะเคลื่อนที่ช้ากว่ามอเตอร์ ทำให้มีอัตราส่วนการลดสูง ความต้านทานต่อการขับเคลื่อนย้อนกลับผ่านล้อตัวหนอนสามารถใช้เพื่อป้องกันการย้อนกลับของสายพานเมื่อสายพานลำเลียงหยุด การใช้งานทั่วไปอื่นๆ ได้แก่ ในตัวกระตุ้นวาล์ว แม่แรง และเลื่อยวงเดือน บางครั้งใช้สำหรับการจัดทำดัชนีหรือเป็นไดรฟ์ความแม่นยำสำหรับกล้องโทรทรรศน์และเครื่องมืออื่นๆ
ความร้อนเป็นปัญหาสำหรับเฟืองตัวหนอนเนื่องจากการเคลื่อนที่นั้นแทบจะเป็นการเคลื่อนที่แบบเลื่อนทั้งหมด เหมือนกับน็อตที่หมุนไปบนสกรู สำหรับตัวกระตุ้นวาล์ว รอบการทำงานมักจะไม่ต่อเนื่อง และความร้อนอาจระบายออกได้ง่ายระหว่างการทำงานที่ไม่บ่อยนัก สำหรับระบบขับเคลื่อนสายพานลำเลียงซึ่งอาจทำงานต่อเนื่อง ความร้อนมีบทบาทสำคัญในการคำนวณการออกแบบ นอกจากนี้ แนะนำให้ใช้สารหล่อลื่นพิเศษสำหรับระบบขับเคลื่อนแบบตัวหนอนเนื่องจากแรงดันสูงระหว่างฟันเฟือง รวมถึงความเป็นไปได้ที่จะเกิดการสึกกร่อนระหว่างวัสดุของตัวหนอนและล้อที่ไม่เหมือนกัน ตัวเรือนของระบบขับเคลื่อนแบบตัวหนอนมักติดตั้งครีบระบายความร้อนเพื่อระบายความร้อนออกจากน้ำมัน สามารถระบายความร้อนได้เกือบทุกระดับ ดังนั้นปัจจัยความร้อนสำหรับเฟืองตัวหนอนจึงควรพิจารณา แต่ไม่ใช่ข้อจำกัด โดยทั่วไป แนะนำให้ใช้น้ำมันที่อุณหภูมิต่ำกว่า 200°F เพื่อให้ระบบขับเคลื่อนแบบตัวหนอนทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การถอยหลังอาจเกิดขึ้นหรือไม่ก็ได้ เนื่องจากขึ้นอยู่กับไม่เพียงแต่มุมเกลียวเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ ที่วัดค่าได้น้อยกว่า เช่น แรงเสียดทานและการสั่นสะเทือน เพื่อให้แน่ใจว่าจะเกิดขึ้นเสมอหรือไม่เกิดขึ้นเลย นักออกแบบระบบขับเคลื่อนแบบเกลียวจะต้องเลือกมุมเกลียวที่ชันเพียงพอหรือตื้นเพียงพอที่จะควบคุมตัวแปรอื่นๆ เหล่านี้ได้ การออกแบบที่รอบคอบมักแนะนำให้ใช้ระบบเบรกซ้ำซ้อนกับระบบขับเคลื่อนแบบล็อกอัตโนมัติในกรณีที่ต้องคำนึงถึงความปลอดภัย
เฟืองตัวหนอนมีจำหน่ายทั้งแบบมีกล่องและแบบชุดเฟือง โดยบางชุดสามารถจัดหาได้โดยใช้เซอร์โวมอเตอร์ในตัวหรือแบบหลายความเร็ว
มีเวิร์มที่มีความแม่นยำพิเศษและเวอร์ชันที่ไม่มีการตีกลับสำหรับแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับการลดความแม่นยำสูง ผู้ผลิตบางรายมีเวอร์ชันความเร็วสูงให้เลือก