螺旋传动与蜗杆传动的异同
螺旋传动和蜗杆传动是两种基本的机械传动方式。螺旋传动主要是内螺纹和外螺纹的配合,而蜗杆传动主要是蜗杆和涡轮的啮合。这两种机械传动方式具有许多共同点,下文对这两种机械传动方式进行分析,归纳了螺旋传动和蜗杆传动的异同。
一、螺旋传动与蜗杆传动的相同点
(一)旋向的判断方法相同
螺旋传动和蜗杆传动具有相同的旋向判断方法。所谓旋向,是指螺纹或者蜗杆,抑或是涡轮螺旋线,它们在圆柱面上的绕向。无论是内螺纹还是外螺纹,都具有左旋和右旋这两种绕向。蜗杆和涡轮的绕向也不例外,也是左旋和右旋两种绕向。
在机械传动中,较为常用的是右旋螺纹,还有就是右旋蜗杆和右旋涡轮。在螺纹中,通常是梯形螺纹用于传动。蜗杆从本质上来看,也是一种特殊的梯形螺纹,只是它的螺距比较大。因此,螺旋传动和蜗杆传动具有相同的旋向判断方法。具体方法是:将右手平伸出去,使手心向上,四指的方向和螺纹、蜗杆的方向保持一致,右手的大拇指的指向如果和螺纹斜向一致,那么该螺纹、蜗杆为右旋螺纹、右旋蜗杆。如果右手的大拇指的指向如果和螺纹斜向不一致,则该螺纹、蜗杆为左旋螺纹、左旋蜗杆。
(二)螺纹移动方向和涡轮转向的判断方法相同
常见的螺旋传动应用形式:(1)螺母是固定的,主要是螺杆旋转,并进行轴向的移动;(2)螺杆是固定的,主要是螺母旋转,并进行轴向的移动;(3)螺杆旋转,而螺母进行轴向的移动。对于螺杆旋转而螺母轴向移动这种形式中,都是利用左右手螺旋定则,来对螺母移动方向和蜗杆传动中涡轮转向进行判断。左右手螺旋定则的含义是:左旋用左手半握拳,右旋用右手半握拳,将四指的方向和蜗杆或者螺杆的转向保持一致,通过大拇指指向的反方向来判断涡轮转向或者螺母移动的方向,两者的方向与大拇指的指向相反。
(三)传动条件相同
蜗杆涡轮轮齿的大小,以模数来表示,模数的单位是毫米。模数越大,说明蜗杆涡轮的轮齿也越大,相应的,其承载力也越强。螺纹牙型的大小用螺距来表示,螺距的单位也是毫米,螺距的大小和螺纹牙型的大小成正比,同样的,螺距越大,其承载力也越强。蜗杆涡轮的传动条件必须满足蜗杆涡轮的啮合。
螺旋传动的条件必须满足螺杆和螺母的旋合。只有当蜗杆涡轮的压力角和模数大小一致,并且当蜗杆的螺旋升角的大小等于涡轮的螺旋角的大小时,在旋向相同的情况下,蜗杆涡轮才能啮合。与蜗杆传动相同,只有当螺杆螺母的牙型角、螺距、旋向三者相等时,螺杆螺母才能配合,实现传动。
(四)都具有自锁性
螺纹传动和蜗杆传动还具有一个相同点,就是二者在螺旋升角较小时,都具备自锁性。在螺旋传动中,转动和移动是同时产生的。伴随这个特点,螺旋传动的自锁性是这样的情况:不管在多大的举升重量作用下,如果螺纹没有发生反转,螺杆也就不会发生自动下降的情况。螺纹自锁性的应用,有一个常见的例子,就是螺旋千斤顶。蜗杆传动也具有自锁性,蜗杆传动的自锁性是这样的情况:只有蜗杆才能作为蜗杆传动的主动件,而涡轮在蜗杆传动中,只能作为从动件。蜗杆的传动只有通过蜗杆带动涡轮转动来实现。
(五)都用作减速机构
螺纹的种类较多,有单线螺纹、双线螺纹和多线螺纹。在螺纹传动中,常用的是单线螺纹。在螺纹传动的过程中,螺母的移动随着螺杆的转动而进行,当多线螺杆转动一圈时,螺母就会进行一个导程的移动。而单线螺杆的情况不同。当单线螺杆转动一圈时,螺母只能实现一个螺距的移动。由于具备很大的减速比,因此螺旋传动可以用作减速机构。
蜗杆在本质上,就是一种螺距较大的梯形螺纹。蜗杆的种类也比较多,有单线蜗杆、双线蜗杆和多线蜗杆。在蜗杆涡轮传动的过程中,涡轮随着蜗杆的转动而转动。当双线蜗杆和多线蜗杆转动一周时,涡轮只能实现两到三个齿的转动。而单线蜗杆的情况又有不同,当单线蜗杆转动一周时,涡轮只能完成一个齿的转动。所以,蜗杆传动具有很大的传动比,因此蜗杆传动也可以用作减速机构。
(六)传动平稳性好,但效率低
螺旋传动和涡轮传动的都比较平稳,但是效率较低。两种传动都属于无振动的传动,而且这种传动是连续性的,因为是无振动的传动,所以传动过程中没有噪声,具有较好的平稳性。但两种传动的摩擦都属于滑动型摩擦,因此在摩擦的过程中,具有很多的阻力,这就导致传动的效率比较低。
(七)失效形式相同
在蜗杆传动的过程中,齿面滑动的速度较大,这就导致发热磨损的现象严重,长时间的发热磨损,加上润滑效果不好就容易造成严重的磨损,最终导致蜗杆传动的失效。螺旋传动的失效与之类似,螺旋传动的失效主要是由于螺纹牙之间的磨损。在螺旋传动的过程中,螺纹牙经过长时间的磨损,会造成牙型变薄,也会增大螺纹牙之间的间隙,最终会导致,螺纹转动的失效。因此,蜗杆转动和螺纹转动的失效形式是相同的。
二、螺旋传动与蜗杆传动的不同点
(一)传递运动的方式不同
螺旋传动和蜗杆传动最大的不同点,是两者的传递运动的方式不同。螺旋传动的过程中,螺杆和螺母的轴线相同,且螺杆和螺母在同一个平面之内。蜗杆传动则与之不同。蜗杆涡轮的两条轴线交叉成90°,且两轴线不在同一个平面之内。
(二)传递运动的形式不同
螺旋传动和蜗杆传动的另一不同点是二者的传递运动形式不同。蜗杆传动的过程中,不会改变旋转运动形式,而螺旋传动的过程中,旋转运动形式会发生改变。蜗杆传动是通过蜗杆的旋转运动带动涡轮旋转;螺旋传动则是在旋转过程中,将螺杆或者是螺母的旋转运动改变为直线运动。
三、结语
螺旋传动和蜗杆传动是最基本也是最常见的机械传动方式,分析二者之间的异同,对于掌握这两种传动方式具有事半功倍的效果和意义。因此,在对螺旋传动和蜗杆传动的教学中,要引导带领学生分析二者的异同,加深学生对两种传动知识的掌握。
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