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1、第4卷第3期享新矿业学院学报1985年g月JOURNLAOFFUXINMININGINSITTUTEVol.4,沁3Sep.,1985判断螺旋线(角)方向的新方法及其与主动轮左右手定则的结合和应用-一一主动件左右手定则及其应用彭 玖绍(机械 零件 教研室)提要“主 动件左右 手定则”是 应用设计者的 左右手直接判断螺 旋及齿轮类零 件 上的螺旋 线方向,同时根据该 零件在机械 传动中作为主动件时的螺旋线方 向,回转方 向和轴向 力方向三者之 间 的关系,判断 出三者中 之待定者。它 是“主 动轮左 右手 定 则”()的 补 充和 进一步应用。可 应 用于 螺 旋 传 动、斜齿 轮 传 动、螺
2、旋齿 轮传动,蜗杆 传 动、螺旋锥 齿 轮传动,以及包含这类传 动的机械传动系 统的分析和设计。前言机械传动中的螺旋传动,斜齿轮传动,螺旋齿轮传动,蜗杆传动,螺旋锥 齿轮传动,都有判 断零件上 的螺旋方向 (左旋或右旋 ),轴向力方向,主、从动件的运动方向 (直 线移 动或回转方向) 等问题,它们是设计传动系统的先决条件.不能迅速正确地解决这些 问题,常常使设计者 心烦意乱、大大地降低工效.但在机械原理,机械零件教材中,仅有“轴线在 垂直 位置 时,螺旋线自左向右升起的为右旋螺纹,反之为左旋螺纹”的定义或示意图,容易忘 记,用以识别 轴线水平安装的齿轮,蜗轮等等的螺旋方 向也不方便.对于轴 向
3、力方向的判 定,大都只 在斜齿轮或蜗杆传动章节中介绍和应用“主动轮左右手定则”,而对螺旋锥齿轮传动其螺旋线方向和轴向力方向的判定方法 又都依 照 另一种 规定。鉴于这些传动的共同特点是“零件上有螺旋皆因回转而产生轴向力”,可以概括.所以作者自1980年起,便在讲课中试将零件上螺旋 方向的判定与主 动轮左右手定则 结合起来都用左右手,并扩大应用范围于上 述各种传动以及包含这类传动的机械传动 系统的分析与设计.为简明起见,称 之为“主 动件左右手 定则”.这样似乎可将这 些传动的这方面问题,能用同一方 法,同一定则统一解决.收 到简单系统“一 法通 用”之效.这一方法,是指 出一个判断 螺旋方向的
4、新方 法,从而提高了主 动轮左右手定 则的效 果,并改 变了螺旋锥齿轮判断螺旋线方向和轴向力方向的整套规定。本文1 , 8 5年革月 2 3日收到,率新矿业学院学报1895年一、判断螺旋方向的左右手方法有关教材及资料中,判 断零件上螺旋方向都用螺纹的基本定义和示意图.即:如 图l,/ / / / / 、 、 / / / / / / / 从从丫丫卜卜卜 , “螺纹自左向右升起的为右旋螺纹,反之为左旋螺纹”.用此定义直接判 断水平安装的齿轮、蜗轮,螺旋锥齿轮上 的 螺旋线方向很不方便。如用“判断螺纹方向的左右手方法”便很直捷,方法如下。螺旋方向及左手四指同向者为左旋,(一)伸手法(图2)将零件或零
5、件图的轴线置于水平位置( 与你平举两臂平行)放在面前,伸手去摸零件的正面或顶面,零件与右手四指同向者为右旋.(二 ) 挥手法(图3), ,件抽线水平肖平溯溯 !两誉平栩一时子封别 脚脚 铸铸俐喻仿与才翔指同甸甸乳件裸旗与右毒甘指1刚司司 左左旎旎” 右一硬 、 、._ 磁。*、_ _ _, ,州三丢三一妈打一王玉三卜. . . 葛葛:粼粼_ _ _面对另博荆衫血 对另件 伸伸 / / /刃生摸另件肠手去 撰另赎队队洲洲从子,感瓜觅梦览 件正盈势顶望从从 熬熬泛性瓜另件轴线与石拼又又 履履一-一!.拥句解右旋. . .零零件轴钱(与 乎举西甘)垂直一用探手法列断断左左旋旋有旋旋 诊诊协率谬丫丫
6、绪绪 坤 十 鱿 寥寥 夔夔 沙 辫“申二莽莽 , ,豁。广澎 将零件或零件图轴线置于垂直位置(与你平举两臂垂直)放在 面前,车手向车旋零件车上方一挥必 与左旋零件正面或顶面的螺旋线同向,右手向右旋零件右上方一挥必与右旋零件正面或顶面螺旋线同向.第3期判断螺旋线(角)方向的新方法及 其 与主动轮左右手定则的结合和应用75二、主动件左右手定则及几点说 明(一)主动件左 右手定则将上 述判断零件上 螺旋方向的左右手法则 与文献l第145页所述“主动轮 左右手定则”相结 合,即得“主 动件左右手定则”如下:1.面对地面 上 或图纸上的机械传动装置,零件轴 线 与平举两臂平 行 时,伸手去摸零件正 面
7、或顶面,零件螺旋线方 向与左手四指同向者为左旋,与右手四指同向者为右旋.2.零件 轴线与平 举 两臂垂直时,左手向左旋零件左上 方一挥,必 与左旋零件正 面或顶面 的螺旋线 同向,右手向右旋零件右上方一挥,必与右旋零件正面或 顶面的螺旋线同 向.3.如主 动件为左旋,随即握左手,使四指表示主 动件回转方向,姆指伸直即指 出主动件上 轴 向力的方向,主 动件为右旋时,则用右手来判 断。(二)几点说 明1.本 文 中的“左旋”、“右旋”,皆指零件上的螺旋方 向,零件绕 轴线转动,一律称为“回转”.2.本文 中的“主动件”和“从动件”是指在 上述各种传动中互 相啮 合的一 对零件,其一 受外力矩作用
8、首先回转,另一 则 在它的强迫下和它作用相对 运动而实现传动.在这 种具体条件下其运动的根 本原因是外力矩(或称 主动力矩)作用 在主 动件上,并因啮 合的零件上有螺旋因而产生轴向力,从而有主 动件左右手定 则的 固定规律.3.本文例题中轴的回转方向皆采用画在轴线前面(即人与轴线之 间)的直 线箭头表示.这样可以避免误解。4.应 用定则时,要 结 合应用作用与反作用定律,以及主动轮上的圆周力与主动轮运动方向相反,从动轮上的圆周力与从动轮运动方向相同的规律(例题中蜗 轮 回转方 向即依 此求出,较一般书中介绍的方法简便 ).5.机械传动装置 中零件轴 线的布置,最常见的是布置 在互相垂直的三个方
9、 向.这 种关系,可 用互 相垂直的x、y、:三根 坐标轴线以及和它们平行的直线来表 示.如果观察者 平举的两臂平行 于x轴 线,则 与x轴线 平行的直线(轴线)都 与观察者平 举的两臂平行;而与x轴线垂 直的y、:两轴线以及其它直线(轴线)必都与观察者 平举的两臂垂直.“定 则”中用平举两臂来定零件轴线与观察者的相对位置,其原因在 此.这对于 分析 地面上安装的传动系统尤其方便二6.无论对 于地面 上的传动装置,或图纸 上的传动装置,观察者 都可以随意调 整自己和零件轴 线的相对位 置.例如画在 图纸上的传动装置,如将图纸 回转9 0“,原来 相对于观察者垂直的轴线 即变为水平的.对此灵 活
10、掌握 之后,无论 是面 对地面上的传动装置,或面 对 图纸上的传动装置,即可自由地应用主 动件左右手定则,这时只须“一伸手”(对轴 线与平 举两臂平行的零件 )、“一挥手”(对轴线与平 举 两臂垂直的零件)、“一握手”根据零件螺旋线方向,回转方向或轴向力方向),便可立即判 断 出零件上的螺旋 线方 向,:卜动件的轴向方 向或运 动方向;从而 也可推知从动件的轴向力和运动方 向.享新矿业学院学报985年三、主动件左右手定则的应用举例(一 ) 螺旋传动例:文 献1第60页螺旋传动 图动件的运动方向和轴向力方向(图4)。(5一30),应用主动件左右手定则来判 断 图中主、从解:(A)、(B)两 螺旋
11、传动,螺纹轴线在垂直位 置(与平 举 两臂垂直),故可用“挥手法”判 断螺纹线方 向 ( 亦可将回转9 0。使轴线水平解之 ).图A螺杆为主动件,右手向螺杆右上方一挥与螺杆螺 纹同 向,故知为右旋螺旋副.随 即握右手,使四指 与 主 动件(螺杆)回转方向一 致,此 时姆指 指 向上 方,表示 螺杆所受轴 向力方向 向上,则 螺母所受 轴向力方 向与它 相反,因螺杆轴 向 固定,故知 螺母沿 其所受轴向力方向向下方移动.图(B)螺母为主动件,左手向螺杆左上 方一挥 与螺杆上l l l口 一 r, ,厂-百I I I! ! ! ! ! !一匕 l l l螺纹线同向、故知为左旋螺旋副.随即 握左手,
12、使四指 与主 动件(螺母)回转 方向 相同,此 时姆 指 指向上方,即为螺母所受轴向力方向,则 螺杆所受轴向力方向向下,因螺母轴向固定,故知螺杆 沿其轴向力方 向向下方移 动.(二)斜齿轮传动例:取文献5( 1 2一3 )题:设斜齿轮传动的齿轮回转 方向及 螺旋线方向如 图5所小,试分别 画出轮l为主动轮时 和轮2为主 动轮时 轴向力F“,和F。2的方 法( 用箭头表 示于 图上 )。解:先 在三组侧视图右侧用箭头标出轮1与轮2的回转方向 (原题只有主 视图上 标 有。,和。2的回转箭头).l ()当轮l为主 动轮时(图6),齿轮的轴线 在水平 位置(与平 举两臂一平行 ),土功轮j 邀宝.
13、、/ / / / /. . .弓卜卜 镬镬镬 u u u- - -菇菇菇 盯盯盯左手如指育曲,广汗一一甸 姆抢指向力袖一! 枷 树灼彼访托一洲一一一二一目川当轮l为主幼软时第3期判断螺旋线(角)方向的新方法及其 与主动轮 左右手定 则的结合 和应用7 7, , ,荞荞荞尹尹尹陡即握右扰轴甸 方各向2 2 2 2 2双双双飞飞飞手皿指与苗线同甸、 书为有板告软倒当姚2力主动北时l轮 线与左手四指同向(作题时即可看 出伏案左 手四指与轮l齿线 同向 ),故 知轮l为左旋齿轮,因轮1为主动件,随即握左手,使四指 与轮l回转方向同向,则大姆指 指出轮1轴向力F。;方向向右,用箭头标于轮l啮合点 (节点
14、) 外.被动轮2轴向力FaZ与F。,方向相反,用箭头标于轮2啮 合点( 节点 ) 处.(2 )当轮2为主动轮时(图7),轮2齿 线 与右手四指同向,故知轮即握右手,使四指 与主 动轮2回转方向同向,此 时大姆指指向右方,即为标于轮l啮 合点 (节点)处.解完.2为右旋齿轮,随F“2指向,用箭头(三)蜗杆传 动例:图8 (A),蜗 杆主 动,它的回转方 向和齿线旋向如 图所 示.试判定 (l )蜗杆 螺旋线是左旋还是右旋?(2 )蜗轮回转方 向;( 3 )蜗轮轴 向力方 向.,/, 寸、洲洲洲了了了月月月A)( 侈)解:为清楚起见,画 出主视 图和侧视 图 (B),以便将各项求出后标在它 的上面
15、.( l )蜗 杆轴线水平,齿 线与左手四指同 向,故知为左 旋蜗杆.78享新矿业学院学报958年(2)握左手使四指 与主动件蜗杆回转方 向同向,此 时大姆指 指向右方,故 知蜗杆轴向力向右,以F。,表示于 (B)图主视图上。蜗轮圆周力F2与蜗杆 轴 向力F。,大小 相等方向 相反,故指 向左方,也标于(B)图主视图上。“蜗 轮为被动轮,其回转方 向与其圆周力 凡2方向相 同”,故 知蜗轮为顺 时针方 向 回转,以。2箭头表 示于(B)图主视图的蜗轮上.(3 )因蜗杆为主 动,故 其圆周力F,与其回转方向相反,将F,表示 于(B) 图侧视图上则为方向向右;而“蜗 轮轴向力与蜗 杆圆周力大小 相
16、等方向相反”,以F。2表 示于(B)图 侧视 图上 则为方向向左。解完。(四) 螺旋齿轮传动(空 间正交 )与上述蜗杆传动的判断 方法完全一样(蜗杆传动是特殊的螺旋齿轮传动 ),不再赘述.( 五 )螺旋锥齿轮传动 (常取螺旋角口一3 5。4 0“)螺旋锥齿轮传动(包 括双曲线齿轮传动),其螺旋线方向的判定,书中介绍的方 法,不易记忆.其圆周力方向的判定,仍和其它齿轮传动一样,而其径 向力方 向,可 能指向轮心,也可能背向轮心;其轴向力方 向,可能 指向大端,也可能指 向小端;并且在求径 向力和轴 向力的公 式中的第二项见式 (2)和(3)还有正负号问题,因此比圆锥齿轮要复杂的多.对 此,例如 在 文献2中是列 表 图示又 用 文字说 明,文 献1则将其 列 表图示部分归纳为法 则式的说 明,然而 从螺旋线旋向的判 定直 到列表图示 或归纳为法 则来解决轴向力的方 向和公 式 中的正负号,都较抽象和容易记错.如用“主 动件左右手定 则”,先 用手判断 螺旋 线是
