渐开线蜗杆是一种端面齿廓呈渐开线形状的蜗杆，其几何特性类似于渐开线斜齿轮，可视作少齿数且大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。这种蜗杆的齿形在轴向剖面、法向剖面以及其他任意剖面中均非直线。在加工过程中，只有使用直线形刀刃并在切于基圆柱的平面中操作，才能获得正确的渐开线蜗杆齿形。

渐开线蜗杆的齿形在轴向剖面、法向剖面以及其他任意剖面中均非直线。这是因为渐开线螺杆的形成原理决定了只有在特定条件下，即使用直线形刀刃并在切于基圆柱的平面中操作，才能得到正确的渐开线蜗杆齿形。

渐开线蜗杆的设计涉及多个主要参数，包括模数m、压力角α、蜗杆头数、蜗杆的直径以及导程角γ等。这些参数的选择直接影响蜗杆传动的性能和可靠性。其中，模数m和压力角α是蜗杆传动的重要计算基础，它们在蜗杆与蜗轮的啮合中起关键作用。蜗杆的法向压力角通常为标准值20°，而轴向压力角与法向压力角的关系由导程角γ决定。蜗杆头数的选择取决于所需的传动比和效率，常见的蜗杆头数有1、2、4、6等。蜗杆的分度圆直径受到直径系数q的约束，这是为了减少所需的标准蜗轮滚刀的数量，从而实现滚刀的标准化。导程角γ则是由蜗杆的直径和头数共同决定的。

蜗杆传动的受力分析与斜齿轮圆柱齿轮传动类似。在分析过程中，通常忽略摩擦力的影响。以右旋蜗杆为例，当其为主动件并按照指定方向旋转时，蜗杆螺旋面上的受力可分为圆周力、径向力和轴向力。在蜗杆与蜗轮之间，存在着相互作用的三组力，分别是法向载荷F、圆周力Ft和轴向力Fa。需要注意的是，轴向力的方向取决于蜗杆的旋向和转动方向。在蜗杆为右旋且顺时针转动的情况下，蜗杆齿的右侧成为工作面，因此蜗杆承受的轴向力朝向左端。若蜗杆的转动方向改变，则蜗杆齿的工作面也会随之变化，相应的轴向力方向也随之改变。圆周力始终与蜗杆的转动方向相反，而径向力则始终指向轴心。

蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，主要包括点蚀、齿根折断、齿面胶合以及过度磨损等。由于蜗杆螺旋齿部的强度通常高于蜗轮轮齿，因此失效往往发生在蜗轮一侧。在这种情况下，只需要针对蜗轮轮齿进行承载能力计算即可。

在开放式的传动系统中，蜗杆传动常因齿面磨损和轮齿折断而失效，因此应将确保齿根弯曲疲劳强度作为开放式传动的主要设计准则。而在封闭式的传动系统中，蜗杆副常常因齿面胶合或点蚀而失效，因此通常按齿面接触疲劳强度进行设计，并通过齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外，考虑到封闭式蜗杆传动的散热问题，还需要进行热平衡核算。

蜗杆通常由碳钢或合金钢制造而成。对于高速重载的场合，可以选择15Cr或20Cr材质，并经过渗碳淬火热处理；或者选用40、45钢或40Cr，并进行淬火热处理。这些处理方法能够提升表面硬度，增强耐磨性。一般来说，蜗杆的硬度要求在40~55HRC范围内，经过氮化处理后可达55~62HRC。而对于一些不太重要、速度较慢、负载适中的场合，可以采用40或45钢，并进行调质处理，硬度达到220~300HBS即可。