螺旋傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的異同

曹福龍 馬曉為

摘要：螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)是兩種基本的機(jī)械傳動(dòng)方式，這兩種傳動(dòng)方式有許多共同點(diǎn)。

歸納兩種傳動(dòng)方式的異同，有利于學(xué)生對(duì)這兩種傳動(dòng)方式的掌握。本文主要分析比較了螺旋傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的異同，以期為相關(guān)教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：螺旋傳動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)；異同

螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)是兩種基本的機(jī)械傳動(dòng)方式。螺旋傳動(dòng)主要是內(nèi)螺紋和外螺紋的配合，而蝸桿傳動(dòng)主要是蝸桿和渦輪的嚙合。這兩種機(jī)械傳動(dòng)方式具有許多共同點(diǎn)，下文對(duì)這兩種機(jī)械傳動(dòng)方式進(jìn)行分析，歸納了螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)的異同。

一、螺旋傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的相同點(diǎn)

（一）旋向的判斷方法相同

螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)具有相同的旋向判斷方法。所謂旋向，是指螺紋或者蝸桿，抑或是渦輪螺旋線，它們?cè)趫A柱面上的繞向。無(wú)論是內(nèi)螺紋還是外螺紋，都具有左旋和右旋這兩種繞向。蝸桿和渦輪的繞向也不例外，也是左旋和右旋兩種繞向。在機(jī)械傳動(dòng)中，較為常用的是右旋螺紋，還有就是右旋蝸桿和右旋渦輪。在螺紋中，通常是梯形螺紋用于傳動(dòng)。蝸桿從本質(zhì)上來(lái)看，也是一種特殊的梯形螺紋，只是它的螺距比較大。因此，螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)具有相同的旋向判斷方法。具體方法是：將右手平伸出去，使手心向上，四指的方向和螺紋、蝸桿的方向保持一致，右手的大拇指的指向如果和螺紋斜向一致，那么該螺紋、蝸桿為右旋螺紋、右旋蝸桿。如果右手的大拇指的指向如果和螺紋斜向不一致，則該螺紋、蝸桿為左旋螺紋、左旋蝸桿。

（二）螺紋移動(dòng)方向和渦輪轉(zhuǎn)向的判斷方法相同

常見(jiàn)的螺旋傳動(dòng)應(yīng)用形式：（1）螺母是固定的，主要是螺桿旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行軸向的移動(dòng)；（2）螺桿是固定的，主要是螺母旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行軸向的移動(dòng)；（3）螺桿旋轉(zhuǎn)，而螺母進(jìn)行軸向的移動(dòng)。對(duì)于螺桿旋轉(zhuǎn)而螺母軸向移動(dòng)這種形式中，都是利用左右手螺旋定則，來(lái)對(duì)螺母移動(dòng)方向和蝸桿傳動(dòng)中渦輪轉(zhuǎn)向進(jìn)行判斷。左右手螺旋定則的含義是：左旋用左手半握拳，右旋用右手半握拳，將四指的方向和蝸桿或者螺桿的轉(zhuǎn)向保持一致，通過(guò)大拇指指向的反方向來(lái)判斷渦輪轉(zhuǎn)向或者螺母移動(dòng)的方向，兩者的方向與大拇指的指向相反。

（三）傳動(dòng)條件相同

蝸桿渦輪輪齒的大小，以模數(shù)來(lái)表示，模數(shù)的單位是毫米。模數(shù)越大，說(shuō)明蝸桿渦輪的輪齒也越大，相應(yīng)的，其承載力也越強(qiáng)。螺紋牙型的大小用螺距來(lái)表示，螺距的單位也是毫米，螺距的大小和螺紋牙型的大小成正比，同樣的，螺距越大，其承載力也越強(qiáng)。蝸桿渦輪的傳動(dòng)條件必須滿足蝸桿渦輪的嚙合。螺旋傳動(dòng)的條件必須滿足螺桿和螺母的旋合。只有當(dāng)蝸桿渦輪的壓力角和模數(shù)大小一致，并且當(dāng)蝸桿的螺旋升角的大小等于渦輪的螺旋角的大小時(shí)，在旋向相同的情況下，蝸桿渦輪才能?chē)Ш?。與蝸桿傳動(dòng)相同，只有當(dāng)螺桿螺母的牙型角、螺距、旋向三者相等時(shí)，螺桿螺母才能配合，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

（四）都具有自鎖性

螺紋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)還具有一個(gè)相同點(diǎn)，就是二者在螺旋升角較小時(shí)，都具備自鎖性。在螺旋傳動(dòng)中，轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)是同時(shí)產(chǎn)生的。伴隨這個(gè)特點(diǎn)，螺旋傳動(dòng)的自鎖性是這樣的情況：不管在多大的舉升重量作用下，如果螺紋沒(méi)有發(fā)生反轉(zhuǎn)，螺桿也就不會(huì)發(fā)生自動(dòng)下降的情況。螺紋自鎖性的應(yīng)用，有一個(gè)常見(jiàn)的例子，就是螺旋千斤頂。蝸桿傳動(dòng)也具有自鎖性，蝸桿傳動(dòng)的自鎖性是這樣的情況：只有蝸桿才能作為蝸桿傳動(dòng)的主動(dòng)件，而渦輪在蝸桿傳動(dòng)中，只能作為從動(dòng)件。蝸桿的傳動(dòng)只有通過(guò)蝸桿帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（五）都用作減速機(jī)構(gòu)

螺紋的種類(lèi)較多，有單線螺紋、雙線螺紋和多線螺紋。在螺紋傳動(dòng)中，常用的是單線螺紋。在螺紋傳動(dòng)的過(guò)程中，螺母的移動(dòng)隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行，當(dāng)多線螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，螺母就會(huì)進(jìn)行一個(gè)導(dǎo)程的移動(dòng)。而單線螺桿的情況不同。當(dāng)單線螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，螺母只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)螺距的移動(dòng)。由于具備很大的減速比，因此螺旋傳動(dòng)可以用作減速機(jī)構(gòu)。

蝸桿在本質(zhì)上，就是一種螺距較大的梯形螺紋。蝸桿的種類(lèi)也比較多，有單線蝸桿、雙線蝸桿和多線蝸桿。在蝸桿渦輪傳動(dòng)的過(guò)程中，渦輪隨著蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)雙線蝸桿和多線蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，渦輪只能實(shí)現(xiàn)兩到三個(gè)齒的轉(zhuǎn)動(dòng)。而單線蝸桿的情況又有不同，當(dāng)單線蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，渦輪只能完成一個(gè)齒的轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，蝸桿傳動(dòng)具有很大的傳動(dòng)比，因此蝸桿傳動(dòng)也可以用作減速機(jī)構(gòu)。

（六）傳動(dòng)平穩(wěn)性好，但效率低

螺旋傳動(dòng)和渦輪傳動(dòng)的都比較平穩(wěn)，但是效率較低。兩種傳動(dòng)都屬于無(wú)振動(dòng)的傳動(dòng)，而且這種傳動(dòng)是連續(xù)性的，因?yàn)槭菬o(wú)振動(dòng)的傳動(dòng)，所以傳動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有噪聲，具有較好的平穩(wěn)性。但兩種傳動(dòng)的摩擦都屬于滑動(dòng)型摩擦，因此在摩擦的過(guò)程中，具有很多的阻力，這就導(dǎo)致傳動(dòng)的效率比較低。

（七）失效形式相同

在蝸桿傳動(dòng)的過(guò)程中，齒面滑動(dòng)的速度較大，這就導(dǎo)致發(fā)熱磨損的現(xiàn)象嚴(yán)重，長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)熱磨損，加上潤(rùn)滑效果不好就容易造成嚴(yán)重的磨損，最終導(dǎo)致蝸桿傳動(dòng)的失效。螺旋傳動(dòng)的失效與之類(lèi)似，螺旋傳動(dòng)的失效主要是由于螺紋牙之間的磨損。在螺旋傳動(dòng)的過(guò)程中，螺紋牙經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的磨損，會(huì)造成牙型變薄，也會(huì)增大螺紋牙之間的間隙，最終會(huì)導(dǎo)致，螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)的失效。因此，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)和螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)的失效形式是相同的。

二、螺旋傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的不同點(diǎn)

（一）傳遞運(yùn)動(dòng)的方式不同

螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)最大的不同點(diǎn)，是兩者的傳遞運(yùn)動(dòng)的方式不同。螺旋傳動(dòng)的過(guò)程中，螺桿和螺母的軸線相同，且螺桿和螺母在同一個(gè)平面之內(nèi)。蝸桿傳動(dòng)則與之不同。蝸桿渦輪的兩條軸線交叉成90°，且兩軸線不在同一個(gè)平面之內(nèi)。

（二）傳遞運(yùn)動(dòng)的形式不同

螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)的另一不同點(diǎn)是二者的傳遞運(yùn)動(dòng)形式不同。蝸桿傳動(dòng)的過(guò)程中，不會(huì)改變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式，而螺旋傳動(dòng)的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式會(huì)發(fā)生改變。蝸桿傳動(dòng)是通過(guò)蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)；螺旋傳動(dòng)則是在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，將螺桿或者是螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。

三、結(jié)語(yǔ)

螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)是最基本也是最常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)方式，分析二者之間的異同，對(duì)于掌握這兩種傳動(dòng)方式具有事半功倍的效果和意義。因此，在對(duì)螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)的教學(xué)中，要引導(dǎo)帶領(lǐng)學(xué)生分析二者的異同，加深學(xué)生對(duì)兩種傳動(dòng)知識(shí)的掌握。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊仁慧.淺談螺旋傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的異同[J].科學(xué)咨詢：科技·管理，2015（4）：7778.