螺旋傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的不同

林旅

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)方式在基本的機(jī)械傳動(dòng)方式中，包括有螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)，這兩種傳動(dòng)方式既有不同點(diǎn)，也有有很多共同點(diǎn)?？偨Y(jié)兩種傳動(dòng)模式的不同，有利于學(xué)生掌握這兩種傳動(dòng)模式。本文首先分析比較了螺旋傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的相同之處，進(jìn)而分析了螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)的不同，以期為相關(guān)教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：螺旋傳動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)；異同

依據(jù)摩擦的性質(zhì)，可以把螺旋傳動(dòng)分作滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)以及滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)。其中，滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載力高、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)、方便加工、具備自鎖的特點(diǎn)，在實(shí)踐應(yīng)用中十分可靠。當(dāng)然，與優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于，滑動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)缺點(diǎn)也很明顯：使用壽命不長(zhǎng)、摩擦造成的損耗不小，傳動(dòng)效率不高，傳動(dòng)精度不夠等。這些明顯的缺點(diǎn)使得在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中，滑動(dòng)螺旋已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)應(yīng)運(yùn)而生。

滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是把滑動(dòng)摩擦通過(guò)添加的滾動(dòng)體——例如，鋼球——變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，當(dāng)螺桿和螺母工作的時(shí)候，由于二者之間存在滾動(dòng)體，使得滾動(dòng)體可以沿著螺紋運(yùn)動(dòng)并形成循環(huán)。這種方式相比滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，具備效率高、力矩小、靈活平穩(wěn)、同步性好的特點(diǎn)。與優(yōu)點(diǎn)相對(duì)，滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)也具有抗震性差、不具備自鎖功能、制作工藝復(fù)雜、成本較高的等缺點(diǎn)。

在基礎(chǔ)機(jī)械傳動(dòng)方式中，除了上述傳動(dòng)，還有一種蝸桿傳動(dòng)。這種傳動(dòng)方式是一種空間交錯(cuò)軸傳動(dòng)。具備應(yīng)用廣泛、功率大、效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、抗沖擊強(qiáng)的特點(diǎn)。在目前的技術(shù)下，阿基米德螺旋線(xiàn)蝸桿是蝸桿傳動(dòng)最主要的形式之一。當(dāng)然，因?yàn)槠淝娴牟豢烧剐再|(zhì)，使得蝸桿設(shè)計(jì)復(fù)雜、制作困難、從而限制了傳動(dòng)性能的提高。

可以說(shuō)，無(wú)論是螺旋傳動(dòng)還是蝸桿傳動(dòng)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，在學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和應(yīng)用的時(shí)候，對(duì)其不同點(diǎn)的辨析是十分有必要的，而要分析兩者的不同，首先我們需要知道兩種傳動(dòng)方式有哪些相同之處。

一、對(duì)兩種傳動(dòng)方式的相同之處的研究

（一）旋向的判斷方法相同

螺旋方向指的是圓柱表面的螺紋或蝸桿和渦輪螺旋線(xiàn)的方向，簡(jiǎn)稱(chēng)旋向。旋向分作左旋和右旋，無(wú)論內(nèi)外螺紋和蝸輪、蝸輪，都離不開(kāi)這兩種旋向。在對(duì)旋向進(jìn)行判斷的時(shí)候，常用的有右手螺紋、右手蝸桿和蝸輪。用于傳輸?shù)木€(xiàn)程運(yùn)動(dòng)一般是梯形螺紋，而蝸桿也是一種特殊的梯形螺紋，具有較大的螺距。因此，判斷兩者轉(zhuǎn)動(dòng)的方法是相同的，即右手伸平，手掌向上，四指與螺紋或渦輪、蝸桿的軸線(xiàn)方向相同。右拇指指向，螺紋斜線(xiàn)是右手螺紋或右手渦輪，反之則是左手螺紋或左手渦輪、蝸桿。

（二）螺紋移動(dòng)方向和蝸輪轉(zhuǎn)向的判斷方法相同

螺旋傳動(dòng)有三種應(yīng)用形式：（1）螺母固定，螺桿旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)；（2）螺桿不動(dòng)，螺母軸向運(yùn)動(dòng)；（3）螺桿旋轉(zhuǎn)和螺母軸向運(yùn)動(dòng)。在螺桿旋轉(zhuǎn)螺母的運(yùn)動(dòng)形式中，螺母運(yùn)動(dòng)方向的確定和蝸輪轉(zhuǎn)向在蝸桿傳動(dòng)中的判斷是由左旋和右旋的長(zhǎng)度，由結(jié)構(gòu)過(guò)程或經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定。

（三）相同的傳動(dòng)條件

在表示蝸桿渦輪齒輪大小的時(shí)候，會(huì)采用毫米為單位的“模數(shù)”來(lái)表示。其模數(shù)越大，則表示該蝸桿渦輪的齒輪越大，并且承載力也越大。同樣的，在螺旋傳動(dòng)中，會(huì)采用毫米為單位的“螺距”來(lái)表示螺紋牙型的大小。其螺距越大，則表示該螺旋傳動(dòng)的螺紋牙型越大，代表其承載力也越大。

想要傳動(dòng)成功，在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿必須滿(mǎn)足渦輪的嚙合；在螺旋傳動(dòng)中，螺桿必須滿(mǎn)足螺母的旋合。在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿及渦輪嚙合，必須在旋向形同的情況下，滿(mǎn)足蝸桿及渦輪的模數(shù)一致，壓力角相等，并且還有滿(mǎn)足渦輪的螺旋角和蝸桿的螺旋角大小一致時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)蝸桿傳動(dòng)。與之相同，也只有當(dāng)螺桿和螺母的牙型角、旋向、螺距三者皆相等的時(shí)候，才能實(shí)現(xiàn)螺桿和螺母的配合，成功傳動(dòng)。

（四）相同的應(yīng)用

在實(shí)踐應(yīng)用中，螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)都有許多應(yīng)用，其中，減速機(jī)構(gòu)是兩者都可以共同應(yīng)用的部分。

在種類(lèi)上，螺紋有單線(xiàn)螺紋、雙線(xiàn)螺紋和多線(xiàn)螺紋的區(qū)分，而螺桿可以看做是一種特殊的梯形螺紋，盡管這種螺紋的螺距可能較大，也因此，蝸桿的種類(lèi)也可以分成單線(xiàn)蝸桿、雙線(xiàn)蝸桿和多線(xiàn)蝸桿。

在傳動(dòng)的過(guò)程中，螺旋傳動(dòng)是螺母伴隨著螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行移動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)是渦輪伴隨著蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。在多線(xiàn)螺桿中，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，螺母會(huì)移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，而如果是單線(xiàn)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，螺母只會(huì)移動(dòng)一個(gè)螺距，也因此，螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)減速機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。蝸桿傳動(dòng)也是如此，在單線(xiàn)蝸桿中，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周，渦輪只會(huì)移動(dòng)一個(gè)齒，也因此，蝸桿傳動(dòng)液可以通過(guò)大的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)減速機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。

（五）相同的失效形式

螺旋傳動(dòng)在使用過(guò)程中，由于長(zhǎng)時(shí)間對(duì)螺紋牙的磨損，會(huì)使得牙型變的纖薄，螺紋牙的間隙增大，最終造成螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)失效的結(jié)果。在失效形式上，蝸桿傳動(dòng)也是如此。由于使用過(guò)程中，蝸桿齒輪滑動(dòng)速度快，導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)熱現(xiàn)象，增加了齒輪的磨損，長(zhǎng)時(shí)間的齒輪發(fā)熱磨損，一旦潤(rùn)滑效果不夠，會(huì)導(dǎo)致磨損加重，最終蝸桿傳動(dòng)失效。

二、對(duì)兩種傳動(dòng)方式的不同之處的分析研究

（一）不同的傳遞運(yùn)動(dòng)方式

針對(duì)兩種傳動(dòng)方式的不同之處進(jìn)行分析，首先最明顯的不同，也是最大的不同之處就是螺旋傳動(dòng)的傳遞運(yùn)動(dòng)方式不同于蝸桿運(yùn)動(dòng)的傳遞運(yùn)動(dòng)方式。這種方式的不同之處是由于在傳動(dòng)的過(guò)程中，螺旋傳動(dòng)由于螺母與螺桿處于同一個(gè)平面內(nèi)，使得螺母與螺桿具備相同的軸線(xiàn)；蝸桿傳動(dòng)則有所不同，由于蝸桿渦輪的兩條軸線(xiàn)不處于同一平面內(nèi)，蝸桿渦輪的兩條軸線(xiàn)相互交叉成九十度直角。

（二）不同的傳遞運(yùn)動(dòng)形式

通過(guò)分析，可以得知另一點(diǎn)的不同之處，在于螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)的傳遞運(yùn)動(dòng)形式不同。在傳遞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，螺旋傳動(dòng)由于自身特點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式會(huì)產(chǎn)生改變，在這一過(guò)程里，由于旋轉(zhuǎn)，螺母或者螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)變成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)由于自身特點(diǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)，因此旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式不會(huì)產(chǎn)生改變。

三、結(jié)論

綜上所述，作為機(jī)械傳動(dòng)的兩種基本方式，由內(nèi)螺紋和外螺紋互相配合的機(jī)械傳動(dòng)方式稱(chēng)之為螺旋傳動(dòng)；由蝸桿和渦輪的嚙合的機(jī)械傳動(dòng)方式稱(chēng)之為蝸桿傳動(dòng)。熟悉并了解螺旋傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)，分析兩者的異同，進(jìn)而加深掌握兩種傳動(dòng)知識(shí)，對(duì)于學(xué)習(xí)機(jī)械基礎(chǔ)具有事半功倍的作用。

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