希利尔讲世界史-党的十六届五中全会

第
16
卷　第
3
期
2002
年
9< br>月
　　开封大学学报　　
JOURNALOFKAIFENGUNIVERSITYVol.16
　
No.3
Sep.2002
　　文章编号
:10 08-343X
(
2002
)
03-0061-03
蜗杆传动中蜗轮 转向的判定及力的分析
李晋山
1
,
姚永亮
2
(
1.
开封大学机械系
,
河南开封
475004;2.
开封大学实验中心< br>,
河南开封
475004
)
摘　要
:
针对不同教材和 资料中对蜗杆传动中蜗轮转向的判定及力的分析
说法不一的问题提出一种简洁、准确的方法。
关 键词
:
蜗杆
;
蜗轮
分类号
:TH132.44
　　 　文献标识码
:A
　　
1.
问题的提出
在机械传动中
,蜗杆传动用于传递空间交错轴之间的回转运动。在绝大多数情况下
,
两轴在空间上
是相互垂直的
,
轴交角为
90
°
,
即∑
=
β
1+
β
2=90
°。由于蜗杆传动具有结构紧凑、工作平稳、无噪声、自锁
性以及能到很大的传动比
,
因此广泛应用于机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机 械以及其他机械制
造部门。
蜗杆传动时
,
蜗轮的旋向以及受力分析
,
因受蜗杆蜗轮
两者之间的相对位置、螺旋线旋向以及蜗杆的转向三个因素
的影响
,
在众多教材和资料中尚无统一的说法
,
这也往往给
教师和学生造成一种理 解上的混乱。比如在文献
[1]
中
,
蜗轮
的转向是这样判定的“:
如图
1,
将蜗杆
1
看做螺杆
,
蜗轮
2
视
为局部螺母
,
可利用螺杆螺母的相对运动关系来确定。设想
蜗轮 不动
,
而蜗杆按图示方向转动
,
则蜗杆应向上移动
,
但实< br>际上蜗杆不能移动
,
故只能将蜗轮上与蜗杆接触的轮齿下推
移
,
所以使蜗轮沿顺时针方向转动。同样
,
当蜗杆的螺纹为
左旋而蜗杆沿与上述相反方向 旋转时
,
蜗轮的转向仍为图示
方向。”对此
,
实际教学中
,
无论是教师讲解
,
还是学生理解和
掌握上都存在着一定的困难。
笔者 在教学过程中
,
通过比较和总结
,
推出一个简洁而
又便于理解和掌握 的判定方法。
　　
2.
解决问题的新方法
该判定方法分三步
:
⑴螺旋线旋向的判定
;
⑵根据蜗轮蜗杆的相对位置及蜗杆的旋转方向判定蜗轮
的旋向
;
⑶根据蜗杆、蜗轮的旋向
,
进行力的分析。
　　
2.1< br>螺旋线旋向的判定
蜗杆蜗轮有左、右旋之分
,
其旋向的判定同斜齿圆柱齿轮。将 蜗杆和蜗轮轴线放于铅垂位置
,
螺旋
线左高右低为左旋
,
而右高左低 为右旋。如图
2
所示。
收稿日期
:2001-12-04
作者简介< br>:
李晋山
(
1969-
)
,
男
,
河 南开封人
,
讲师。
图
1
61

(
a< br>)
左旋蜗杆　　
(
b
)
右旋蜗杆　　
(
c< br>)
左旋蜗轮　　
(
d
)
右旋蜗轮
图
2
　　
2.2
根据蜗轮蜗杆的相对位置及蜗杆的旋转方向判定蜗轮的旋向
　　判定方法 借助“左右手螺旋法则”即由蜗杆
(
或蜗轮
)
的螺旋线旋向定用左手还是右手
,
也就是左旋
用左手
,
右旋用右手
,
然后依据蜗杆 的旋转方向
,
用手假想地握住蜗杆
,
让四指指向蜗杆旋转方向
,那么
此时大拇指所指方向即为蜗轮上节点线速度方向的反方向
,
则由此可判定蜗轮 的旋向。如图
3
(
a
)
我们
可以判断蜗轮为顺时针旋转(
蜗轮上节点
P
的线速度
Vp
水平向右
)
。< br>图
3
同样如图
3
(
b
)
,
在已知蜗 轮的螺旋线旋向和旋转方向的条件下
,
依据此法
,
反过来可以判定蜗杆的旋转方向为顺时针旋转
,
如图
3
(
c
)
在已知 蜗杆和蜗轮的旋转方向的条件下
,
可以判定蜗杆蜗轮螺旋线旋
向为左旋。
2. 3
根据蜗杆蜗轮的旋向
,
进行力分析
如图
4
所示为一下置蜗 杆传动
,
蜗杆为主动件
,
旋向为右旋
,
按图
示方向 转动。
作用在蜗杆齿面上的法向力
Fn
可分解为三个互相垂直的分力
:
圆
周力
Ft
1
,
径向力
Fr
1
和轴向力
Fa
1
。由于蜗杆与蜗轮轴交错角成
90
°角
,
根 据作用与反作用的原理
,
蜗杆的圆周力
Ft
1
与蜗轮的轴向力
Fa
2
、蜗杆
的轴向力
Fa
1
与蜗轮的圆周力
F t
2
、蜗杆的径向力
Fr
1
与蜗轮的径向力
F
r< br>2
分别存在着大小相等、方向相反的关系。
当蜗杆为主动件
,
判断上述 六个力的方向时
,
应记住
:
⑴蜗杆上的圆
周力
Ft
1
的方向与蜗杆齿在啮合点的运动方向相反
;
⑵蜗轮上的圆周力
Ft
2
的方向与蜗轮齿在啮合点的运动方向相同
;
⑶径向力
Fr
的方向在 蜗
杆
,
蜗轮上都是由啮合点分别指向轴心。
　　
3.
举例< br>试分析图
5
所示的蜗杆传动中
,
蜗杆、蜗轮的转动方向及所受各分力的方向
:
(
a
)
已知蜗轮的旋转方向
n
2< br>和螺旋线的旋向求蜗杆的旋转方向
n
1
;
(
b
)已知蜗杆的旋转方向
n
1
和螺旋线的旋向求蜗轮的旋转方向
n
2
。
图
4
62

(
a
)
由于此 时蜗轮上啮合点的线速度为水平向右且螺旋线旋向为左旋
,
应用左手螺旋法则
,
大拇指
向左握蜗杆
,
则此时四指的指向即为蜗杆的旋转方向
n
1< br>即如图所标方向。根据蜗杆和蜗轮的旋转方向
进行力分析
,
可分别得到蜗杆和蜗 轮所受圆周力、轴向力和径向力
,
如图所示。
(
b
)
蜗杆的 螺旋线旋向为右旋
,
应用右手螺旋法则
,
四指指向蜗杆的旋转方向
n
1
握蜗杆
,
则此时大
拇指指向的反方向
,
即为蜗轮 上啮合点的线速度方向即水平向左
,
由此可判断蜗轮的旋转方向为顺时针
方向
,
如图所示。根据蜗杆和蜗轮的旋转方向进行力分析
,
可分别得到蜗杆和蜗轮所受圆周 力、轴向力
和径向力
,
如图所示。
图
5
　　
4.< br>结论
⑴通过分析和举例
,
可以看出只要掌握基本的方法
,
在已 知一定条件情况下
,
判定蜗轮或蜗杆的旋
转方向是很简单的。
⑵蜗轮或蜗杆的 旋转方向的判定是进行力分析的基础。
[
责任编辑
:
赵振江
]
[
参　考　文　献
]
[1]
张莹
.
机械设计基础
[M].
北京
:
机械工业出版社
,1997.
[2]
陈立德
.
机械设计基础
[M].
北京
:
高等教育出版社
, 2000.
[3]
邱宣怀
.
机械设计
[M].
北京
:
高等教育出版社
,1989.
Judgingthedirectionofwor mwheelrotation
andforceanalysisinwormtransmissi on
LIJin-shan
1
,YAOYong-liang
2
(< br>1
.MechnicalEngineeringDepartment,KaifengUni versity,Kaifeng
475004
,China;
2
.Labo ratoryCenter,KaifengUniversity,Kaifeng
475004,China
)
Abstract:Thearticlepresentsasimpl eandexactmethodindealingwithvariousopinionsinjudgi ng
thedirectionofwormwheelrotationandforceanaly sisinwormtransmission.
Keywords:worm;wormwheel< br>63