螺旋傳動方向的新方法研究

 1、引言
“螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成螺旋副來實現傳動要求的。其主要功能是將回轉運動轉變為直線運動，并傳遞運動和動力。”因螺旋傳動具有省力和自鎖的兩大特性，常被用于各類起重或加壓裝置、夾具以及調整測量機構中。
“螺旋傳動根據螺桿與螺母的相對運動關系，可分為以下四種運動形式：（1）螺母固定不動，螺桿回轉并作直線運動；（2）螺桿固定不動，螺母回轉并作直線運動；（3）螺桿回轉，螺母作直線運動；（4）螺母回轉，螺桿作直線運動。”
在目前關于螺旋傳動的方向判定，主要采用的方法為“左右手定則”，即右旋螺紋用右手，左旋螺紋用左手判定。四指彎曲的方向表示螺桿或螺母的轉向，大拇指的指向即為螺桿或螺母的移動方向。采用此種方法判定上述4種運動形式時，1、2兩種運動形式可以判得正確運動方向，但3、4兩種運動形式的實際方向與判定結果相反。這樣造成學生在判定螺旋傳動的方向時，容易產生混淆，發生錯誤。在教學中，也易造成學生將螺旋傳動的方向判斷與蝸桿傳動和斜齒輪傳動的受力判斷混為一談，引起錯誤。
2、螺旋傳動方向判定新解
在生活中，我們都知道，如果要將一顆螺釘擰進桌子，從空中垂直于桌面的方向上看，是應該順時針旋轉螺釘，才可將其擰入桌內，逆時針則為退出。而生活中，我們所使用的螺紋件多為右旋螺紋，由此可得結論：
（1）桿轉：（螺釘上為外螺紋，視其為螺桿，螺釘旋轉即桿轉）
（2）右：（右旋螺紋）
（3）順：（順時針旋轉）
（4）近：（從上往下看，可將螺釘頭與桌面視為頭部，二者距離在逐漸靠近）
也即是：桿轉、右、順、近。
而當螺釘退出桌面時，二者頭部為逐漸遠離，即：桿轉、右、逆、遠。
如果需要將一顆螺母擰入到螺釘中，在生活中，我們都應該知道，從螺釘頭部向下看，需要將螺母逆時針旋入，也即為：母轉（螺母旋轉）、右、逆、近。
綜合其他情況之后，我們可以得出這樣的結果：
（1）桿轉、右、順、近
（2）桿轉、右、逆、遠
（3）桿轉、左、順、遠
（4）桿轉、左、逆、近
（5）母轉、右、順、遠
（6）母轉、右、逆、近
（7）母轉、左、順、近
（8）母轉、左、逆、遠
且結合上面所提到的4種運動形式來看，其中1、3兩種運動形式，經驗證后符合桿轉（即1,2,3,4）的結果，2、4兩種運動形式符合母轉（即5,6,7,8）的結果。
另外，通過觀察這8個結論，我們可以得出在已知任何三個條件下，即可判定出所需結果。比如，已知（桿轉、右、順）這三個條件，即可得到結論（近）或已知（桿轉、順、近）這三個條件，即可得結論（右），且在（桿轉或母轉、右旋或左旋、順時針或逆時針、接近或遠離）這4個條件下，任意的改變一個條件，即可得到結論改變；任意改變兩個條件，結論不變；改變三個條件，結論又會改變。這樣的話，只要我們記住生活中最基本的情況，也即是桿轉、右旋、順時針、接近，就可以推導出其他的變化情況。并且即使觀察方向改變，也一樣可以得到正確結果。
3、螺旋傳動方向判定應用
3.1應用1
如圖1所示，一機床刀架進給機構（右旋），螺桿轉向如圖，試求B物體移動方向。

圖1機床刀架進給機構
（1）采用“左右手定則”：因圖1為右旋螺紋，故用右手，4個手指彎曲方向與圖示轉向保持一致，大拇指指向即為移動方向，由此得B物體水平向左移動。
（2）按新解法。根據圖示情況可得：桿轉，右旋，按視線方向可得桿按逆時針轉動。即桿轉、右旋、逆時針、結論為（遠）。桿被機架固定，不能移動，故應為B物體向右移動。
由此可得2種方法結論相反，而這2種方法都沒有錯，為什么所得結論不同呢？仔細觀察后，會發現此圖所示運動形態與前面所說的第3種運動形態相同，即螺桿回轉，螺母作直線運動。而在此種情況下，用“左右手定則”判定的結果會與實際方向相反。即B物體實際應向右移動。在實際工作中，采用“左右手定則”常常會因為忽略了運動形態，而導致判斷錯誤。而用新解法則不論螺紋件是何運動形態，都不易出現錯誤。
2.2應用2
如圖2所示，一右旋單螺旋機構，螺桿轉向如圖，試求螺桿1移動方向。

圖2單螺旋機構
（1）由視線方向1看該機構，所得螺桿轉向為逆時針，且為桿轉，右旋，因此可得結論為遠離。即頭部1與頭部2遠離。由于2為機架（固定不動），故判得1螺桿的移動方向如圖水平指向左。
（2）由視線方向2看該機構，所得螺桿轉向為順時針，且為桿轉，右旋，因此可得結論為接近。由于此時視線關系，螺桿1的尾部變為頭部3（即與視線最接近的物體部位視為頭部）。依照結論，此時頭部3與頭部2接近，由于2為機架（固定不動），故判得1螺桿的移動方向如圖水平指向左。
由此可看出，不論從物體的哪一端觀察，采用此方法都可以得出相同結果。
2.3應用3
如圖所示一螺旋機構，已知B處螺旋副為右旋螺紋，導程SB=3.0mm，現欲使2螺母按圖示方向旋轉一圈，1螺桿上升0.1mm，試求A螺旋副的旋向與導程SA。

圖3雙螺旋機構
如圖3所示為一雙螺旋機構，由視線方向看：2螺母的轉向為逆時針，B副為右旋，且在B螺旋副處2螺母上為外螺紋，故為桿轉，因此得桿轉、右旋、逆時針、結論為遠離，故頭部2與頭部3遠離，因3物體為機架固定不動，所以2螺母應向下移動，并帶動1螺桿向下移動。而題中所要求為1螺桿上升0.1mm，故1螺桿必須相對2螺母上升，也即是頭部1與頭部2接近。且2螺母與1螺桿配合時其上為內螺紋，故為母轉。且由視線方向看，2的轉向為逆時針。所以所得情況為（母轉、逆時針、接近），由此推出結論，A處為右旋，因A、B兩處螺旋副皆為右
故得解：A螺旋副的旋向為右旋，導程SA=3.1mm。
4、結論
掌握螺旋機構的方向判定，也即是掌握螺旋機構的基本運行原理，對于螺旋機構的設計具有非常重要的意義。本文所介紹的螺旋機構方向判定的新方法，是根據螺旋傳動的4大要素（回轉零件，螺紋旋向，回轉方向，移動方向）來提出的，在實際判斷中，只需記憶最常見的(桿轉，右旋，順時針，接近)這4條即可。當實際工作條件改變時，所求結果也隨之改變。任意改變一個條件，即可得到結論改變；任意改變兩個條件，結論不變；改變三個條件，結論改變。采用此方法可以在已知任何三個條件的情況下，求出所剩的另一個條件，不僅可以求螺旋傳動方向，還可以求回轉方向或螺紋件旋向等情況，具有簡單易懂，便于記憶的優點，在實際教學中，取得了較好的效果。 


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