周碩婷

（揚(yáng)州生活科技學(xué)校,江蘇 揚(yáng)州 225002）

關(guān)于差動(dòng)螺旋傳動(dòng)教學(xué)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

周碩婷

（揚(yáng)州生活科技學(xué)校,江蘇 揚(yáng)州 225002）

摘要：《機(jī)械基礎(chǔ)》課程是機(jī)電專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，概念抽象，原理深?yuàn)W，難以理解，而差動(dòng)螺旋傳動(dòng)則更是其中一個(gè)的難點(diǎn)，中職學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，難以理解“差動(dòng)”的含義，對(duì)相關(guān)的距離計(jì)算和方向判別更是無(wú)從下手，本文根據(jù)中職學(xué)生的特點(diǎn)，歸納總結(jié)了講授時(shí)應(yīng)該抓住的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，能夠啟發(fā)學(xué)生積極思維、深刻理解差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的本質(zhì)，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：螺旋傳動(dòng)；差動(dòng)螺旋傳動(dòng)；螺桿；活動(dòng)螺母；固定螺母；距離計(jì)算；方向判別

螺旋傳動(dòng)是利用螺旋副來(lái)傳遞動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)的一種機(jī)械傳動(dòng)，可以方便地把主動(dòng)件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的直線運(yùn)動(dòng)，在機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、起重設(shè)備、鍛壓機(jī)械、測(cè)量?jī)x器、工具、夾具及其他工業(yè)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。常用螺旋傳動(dòng)分為普通螺旋傳動(dòng)、差動(dòng)螺旋傳動(dòng)、滾珠螺旋傳動(dòng)等，其中差動(dòng)螺旋傳動(dòng)是難點(diǎn)，比較難理解，要想掌握這部分內(nèi)容，能夠完成相關(guān)的距離計(jì)算和方向判別，需要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

1　深刻理解差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的概念

所謂差動(dòng)螺旋傳動(dòng)是一個(gè)復(fù)合的雙螺旋運(yùn)動(dòng)，包括螺桿與固定螺母之間的螺旋副、螺桿與活動(dòng)螺母之間的螺旋副（見原理圖圖1）。螺桿的運(yùn)動(dòng)既旋轉(zhuǎn)又移動(dòng)，移動(dòng)就是相對(duì)固定螺母的直線運(yùn)動(dòng)，活動(dòng)螺母的移動(dòng)分成兩部分：一是螺桿相對(duì)固定螺母移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)活動(dòng)螺母一起直線移動(dòng)；二是活動(dòng)螺母自己沿螺桿直線移動(dòng)（螺桿與活動(dòng)螺母間也形成了螺旋副）。活動(dòng)螺母的實(shí)際移動(dòng)是上述兩種運(yùn)動(dòng)的復(fù)合，因此它與螺桿的移動(dòng)距離是不同的，即活動(dòng)螺母和與其相配合的活動(dòng)螺桿相對(duì)于機(jī)架均產(chǎn)生移動(dòng)，但是移動(dòng)的距離不同，所以稱為差動(dòng)，本質(zhì)就是不一致的螺旋傳動(dòng)。

圖1

圖2

為了讓學(xué)生深刻理解，除了可以使用模型、動(dòng)畫視頻講解以外，還需要采用形象的比喻來(lái)說(shuō)明，差動(dòng)螺旋傳動(dòng)就像是人在勻速行駛的車輛里行走（見圖2），此時(shí)汽車相對(duì)起點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)距離，而人相對(duì)起點(diǎn)移動(dòng)的距離包括兩方面：一是汽車帶動(dòng)人移動(dòng)的距離，二是人本身在汽車?yán)镆苿?dòng)的距離，所以人和汽車相對(duì)起點(diǎn)移動(dòng)的位移是不同的，此時(shí)起點(diǎn)（或地面）可以看作是固定螺母、汽車看作是螺桿，人看作是活動(dòng)螺母，這樣就可以更加深刻地理解差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的含義了。

2　差動(dòng)螺旋傳動(dòng)中活動(dòng)螺母移動(dòng)距離的計(jì)算和方向的判別

當(dāng)活動(dòng)螺母和固定螺母的旋向相同時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離為L(zhǎng)=N（Ph1-Ph2）,其中N為回轉(zhuǎn)周數(shù)、Ph1為固定螺母導(dǎo)程、Ph2為活動(dòng)螺母導(dǎo)程，當(dāng)計(jì)算結(jié)果為正時(shí)，活動(dòng)螺母相對(duì)機(jī)架的最終實(shí)際移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相同，當(dāng)計(jì)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，活動(dòng)螺母相對(duì)機(jī)架的最終實(shí)際移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相反。打個(gè)比方，此處可一想象成移動(dòng)距離L=時(shí)間X（汽車移動(dòng)速度-人移動(dòng)速度），當(dāng)汽車速度＞人移動(dòng)速度,那么人相對(duì)地面的最終實(shí)際移動(dòng)方向與汽車移動(dòng)方向一致（見圖2），當(dāng)汽車速度＜人移動(dòng)速度,那么人相對(duì)地面的最終實(shí)際移動(dòng)方向與汽車移動(dòng)方向相反（見圖3）。

圖3

圖4

當(dāng)活動(dòng)螺母和固定螺母的旋向相反時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離為L(zhǎng)=N（Ph1+Ph2）,其中N為回轉(zhuǎn)周數(shù)、Ph1為固定螺母導(dǎo)程、Ph2為活動(dòng)螺母導(dǎo)程，活動(dòng)螺母實(shí)際移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相同，此處可想象成移動(dòng)距離L=時(shí)間X（汽車移動(dòng)速度+人移動(dòng)速度），人相對(duì)起點(diǎn)的實(shí)際移動(dòng)方向始終與汽車移動(dòng)方向一致（見圖4）。

教師一定要對(duì)此進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，活動(dòng)螺母和固定螺母的旋向相反時(shí)距離L=N（Ph1+Ph2）用“+”， 活動(dòng)螺母實(shí)際移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相同。反之，活動(dòng)螺母和固定螺母的旋向相同時(shí)，距離為L(zhǎng)=N（Ph1-Ph2），用“—”，結(jié)果為正時(shí)，活動(dòng)螺母相對(duì)機(jī)架的實(shí)際移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相同，計(jì)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，活動(dòng)螺母相對(duì)機(jī)架的實(shí)際移動(dòng)方向與螺桿移動(dòng)方向相反。

3　實(shí)際應(yīng)用中活動(dòng)螺母運(yùn)動(dòng)距離計(jì)算和方向的判定

在學(xué)習(xí)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的距離公式和方向判別時(shí)，有的學(xué)生在原理圖上看懂了、學(xué)會(huì)了，但在實(shí)際運(yùn)用中卻糊涂了，不知從何入手，那么解決問(wèn)題的關(guān)鍵就是：

（1）找到實(shí)例中差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的三個(gè)組成部分：螺桿、固定螺母和活動(dòng)螺母。

（2）根據(jù)兩處螺旋副的旋向，確定距離公式，活動(dòng)螺母和固定螺母的旋向相反時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離L=N（Ph1+Ph2），活動(dòng)螺母和固定螺母的旋向相同時(shí)，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離為：

（3）在判斷差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的方向時(shí)，一定要先判斷出螺桿的移動(dòng)方向。用左手或右手（左旋用左手，右旋用右手）來(lái)判別，四指繞向與螺桿的回轉(zhuǎn)方向相同，大拇指豎直，大拇指所指的方向即為主動(dòng)件螺桿的移動(dòng)方向。然后根據(jù)距離L的正負(fù)來(lái)判斷活動(dòng)螺母的移動(dòng)方向。

以差動(dòng)螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)為例，說(shuō)明如何進(jìn)行分析（見圖5）。

圖5　差動(dòng)螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu)

圖6　差動(dòng)螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)的微調(diào)鏜刀

由圖可知有兩處螺旋副：螺桿3與機(jī)架1的內(nèi)螺紋之間，導(dǎo)程為Phl，螺桿3的內(nèi)螺紋與移動(dòng)螺桿2之間，導(dǎo)程為Ph2。螺桿3與手輪4是固定連接在一起的，移動(dòng)螺桿2在機(jī)架1內(nèi)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，只能沿導(dǎo)向鍵上下移動(dòng)。此處機(jī)架1就相當(dāng)于原理圖中的固定螺母，螺桿3就相當(dāng)于螺桿，移動(dòng)螺桿2相當(dāng)于活動(dòng)螺母。兩處螺旋副均為右旋，且Phl＞Ph2，移動(dòng)螺桿2的移動(dòng)距離 L=N（Phl-Ph2）＞0 。當(dāng)按照?qǐng)D示方向回轉(zhuǎn)手輪時(shí)，螺桿3上移，移動(dòng)螺桿2相對(duì)螺桿3是下移的，但因?yàn)長(zhǎng)＞0，所以移動(dòng)螺桿2相對(duì)機(jī)架的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與螺桿3相同，即向上移動(dòng)。

再以圖6的微調(diào)鏜刀為例進(jìn)行說(shuō)明，Ⅰ、Ⅱ處共有兩處螺旋副，分別為螺桿1與刀套3之間、螺桿1與鏜刀4的內(nèi)螺紋之間。刀套3與鏜桿2之間是固定的，分析傳動(dòng)路線，旋轉(zhuǎn)螺桿1，因?yàn)榈短?固定不動(dòng)的，所以螺桿1既旋轉(zhuǎn)又移動(dòng)，最終將會(huì)把運(yùn)動(dòng)傳遞給鏜刀，鏜刀可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)，這里最容易看出的是：鏜刀4就原理圖中的活動(dòng)螺母，接著看出螺桿1就是螺桿，刀套3就是固定螺母。

假設(shè)兩處螺紋連接均為右旋，導(dǎo)套的導(dǎo)程1.5mm，鏜刀的導(dǎo)程1.25 mm，螺桿按圖示方向旋轉(zhuǎn)一周，鏜刀移動(dòng)距離、方向如何？

因?yàn)榛顒?dòng)螺母和固定螺母的旋向均為右旋，方向相同，活動(dòng)螺母移動(dòng)距離為L(zhǎng)=N（Ph1-Ph2）=1X（1.5-1.25）=0.25 mm＞0, 鏜刀運(yùn)動(dòng)方向與螺桿相同。使用右手判斷螺桿移動(dòng)方向，四指繞向與圖示一致，拇指指向右端，即主動(dòng)件螺桿1向右移動(dòng)，所以鏜刀向右移動(dòng)0.25mm。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)模型、動(dòng)畫視頻、形象生動(dòng)的比喻，學(xué)生能夠充分理解差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的概念、原理并且掌握原理圖中的距離計(jì)算、方向判別。再通過(guò)兩個(gè)工程實(shí)例進(jìn)行分析，做到理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)一步加深了對(duì)差動(dòng)螺旋傳動(dòng)的理解，并且提高了學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，抓住以上幾點(diǎn)一定可以取得良好的教學(xué)效果。

作者簡(jiǎn)介：周碩婷（1970-），副教授，工程碩士，工作方向：機(jī)械專業(yè)課程教學(xué)。