螺旋传动与蜗杆传动的异同

曹福龙 马晓为

摘要：螺旋传动和蜗杆传动是两种基本的机械传动方式，这两种传动方式有许多共同点。

归纳两种传动方式的异同，有利于学生对这两种传动方式的掌握。本文主要分析比较了螺旋传动与蜗杆传动的异同，以期为相关教学提供借鉴。

关键词：螺旋传动；蜗杆传动；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個相同点，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，渦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。

参考文献：

[1]杨仁慧.浅谈螺旋传动与蜗杆传动的异同[J].科学咨询：科技·管理，2015（4）：7778.