螺旋傳動與蝸桿傳動的異同

曹福龍 馬曉為

摘要：螺旋傳動和蝸桿傳動是兩種基本的機械傳動方式，這兩種傳動方式有許多共同點。

歸納兩種傳動方式的異同，有利于學生對這兩種傳動方式的掌握。本文主要分析比較了螺旋傳動與蝸桿傳動的異同，以期為相關教學提供借鑒。

關鍵詞：螺旋傳動；蝸桿傳動；異同

螺旋傳動和蝸桿傳動是兩種基本的機械傳動方式。螺旋傳動主要是內螺紋和外螺紋的配合，而蝸桿傳動主要是蝸桿和渦輪的嚙合。這兩種機械傳動方式具有許多共同點，下文對這兩種機械傳動方式進行分析，歸納了螺旋傳動和蝸桿傳動的異同。

一、螺旋傳動與蝸桿傳動的相同點

（一）旋向的判斷方法相同

螺旋傳動和蝸桿傳動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，它們在圓柱面上的繞向。無論是內螺紋還是外螺紋，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。在機械傳動中，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。蝸桿從本質上來看，也是一種特殊的梯形螺紋，只是它的螺距比較大。因此，螺旋傳動和蝸桿傳動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）螺紋移動方向和渦輪轉向的判斷方法相同

常見的螺旋傳動應用形式：（1）螺母是固定的，主要是螺桿旋轉，并進行軸向的移動；（2）螺桿是固定的，主要是螺母旋轉，并進行軸向的移動；（3）螺桿旋轉，而螺母進行軸向的移動。對于螺桿旋轉而螺母軸向移動這種形式中，都是利用左右手螺旋定則，來對螺母移動方向和蝸桿傳動中渦輪轉向進行判斷。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向保持一致，通過大拇指指向的反方向來判斷渦輪轉向或者螺母移動的方向，兩者的方向與大拇指的指向相反。

（三）傳動條件相同

蝸桿渦輪輪齒的大小，以模數來表示，模數的單位是毫米。模數越大，說明蝸桿渦輪的輪齒也越大，相應的，其承載力也越強。螺紋牙型的大小用螺距來表示，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。蝸桿渦輪的傳動條件必須滿足蝸桿渦輪的嚙合。螺旋傳動的條件必須滿足螺桿和螺母的旋合。只有當蝸桿渦輪的壓力角和模數大小一致，并且當蝸桿的螺旋升角的大小等于渦輪的螺旋角的大小時，在旋向相同的情況下，蝸桿渦輪才能嚙合。與蝸桿傳動相同，只有當螺桿螺母的牙型角、螺距、旋向三者相等時，螺桿螺母才能配合，實現傳動。

（四）都具有自鎖性

螺紋傳動和蝸桿傳動還具有一個相同點，就是二者在螺旋升角較小時，都具備自鎖性。在螺旋傳動中，轉動和移動是同時產生的。伴隨這個特點，螺旋傳動的自鎖性是這樣的情況：不管在多大的舉升重量作用下，如果螺紋沒有發生反轉，螺桿也就不會發生自動下降的情況。螺紋自鎖性的應用，有一個常見的例子，就是螺旋千斤頂。蝸桿傳動也具有自鎖性，蝸桿傳動的自鎖性是這樣的情況：只有蝸桿才能作為蝸桿傳動的主動件，而渦輪在蝸桿傳動中，只能作為從動件。蝸桿的傳動只有通過蝸桿帶動渦輪轉動來實現。

（五）都用作減速機構

螺紋的種類較多，有單線螺紋、雙線螺紋和多線螺紋。在螺紋傳動中，常用的是單線螺紋。在螺紋傳動的過程中，螺母的移動隨著螺桿的轉動而進行，當多線螺桿轉動一圈時，螺母就會進行一個導程的移動。而單線螺桿的情況不同。當單線螺桿轉動一圈時，螺母只能實現一個螺距的移動。由于具備很大的減速比，因此螺旋傳動可以用作減速機構。

蝸桿在本質上，就是一種螺距較大的梯形螺紋。蝸桿的種類也比較多，有單線蝸桿、雙線蝸桿和多線蝸桿。在蝸桿渦輪傳動的過程中，渦輪隨著蝸桿的轉動而轉動。當雙線蝸桿和多線蝸桿轉動一周時，渦輪只能實現兩到三個齒的轉動。而單線蝸桿的情況又有不同，當單線蝸桿轉動一周時，渦輪只能完成一個齒的轉動。所以，蝸桿傳動具有很大的傳動比，因此蝸桿傳動也可以用作減速機構。

（六）傳動平穩性好，但效率低

螺旋傳動和渦輪傳動的都比較平穩，但是效率較低。兩種傳動都屬于無振動的傳動，而且這種傳動是連續性的，因為是無振動的傳動，所以傳動過程中沒有噪聲，具有較好的平穩性。但兩種傳動的摩擦都屬于滑動型摩擦，因此在摩擦的過程中，具有很多的阻力，這就導致傳動的效率比較低。

（七）失效形式相同

在蝸桿傳動的過程中，齒面滑動的速度較大，這就導致發熱磨損的現象嚴重，長時間的發熱磨損，加上潤滑效果不好就容易造成嚴重的磨損，最終導致蝸桿傳動的失效。螺旋傳動的失效與之類似，螺旋傳動的失效主要是由于螺紋牙之間的磨損。在螺旋傳動的過程中，螺紋牙經過長時間的磨損，會造成牙型變薄，也會增大螺紋牙之間的間隙，最終會導致，螺紋轉動的失效。因此，蝸桿轉動和螺紋轉動的失效形式是相同的。

二、螺旋傳動與蝸桿傳動的不同點

（一）傳遞運動的方式不同

螺旋傳動和蝸桿傳動最大的不同點，是兩者的傳遞運動的方式不同。螺旋傳動的過程中，螺桿和螺母的軸線相同，且螺桿和螺母在同一個平面之內。蝸桿傳動則與之不同。蝸桿渦輪的兩條軸線交叉成90°，且兩軸線不在同一個平面之內。

（二）傳遞運動的形式不同

螺旋傳動和蝸桿傳動的另一不同點是二者的傳遞運動形式不同。蝸桿傳動的過程中，不會改變旋轉運動形式，而螺旋傳動的過程中，旋轉運動形式會發生改變。蝸桿傳動是通過蝸桿的旋轉運動帶動渦輪旋轉；螺旋傳動則是在旋轉過程中，將螺桿或者是螺母的旋轉運動改變為直線運動。

三、結語

螺旋傳動和蝸桿傳動是最基本也是最常見的機械傳動方式，分析二者之間的異同，對于掌握這兩種傳動方式具有事半功倍的效果和意義。因此，在對螺旋傳動和蝸桿傳動的教學中，要引導帶領學生分析二者的異同，加深學生對兩種傳動知識的掌握。

參考文獻：

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