CN112105840A - 动力传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动力传动装置,包括:蜗杆轴;杖鼓(细长腰鼓)形蜗杆,其设置在所述蜗杆轴上,并且具有缩径部,所述缩径部的外径沿所述蜗杆的轴向方向逐渐减小然后再增大,其中所述缩径部具有螺旋蜗杆齿;第一传动轴,其与所述蜗杆轴平行地间隔设置,两者之间具有间隙;和第一传动齿轮,其设置在第一传动轴上,并且具有第一齿轮齿,所述第一齿轮齿具有与所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿共轭的齿廓,并且以螺旋形连续地形成在所述第一传动齿轮的外周表面上,从而在与所述蜗杆齿螺纹啮合时旋转。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力传动装置,更具体地,涉及一种可以通过使用新型的齿轮来传递动力的动力传动装置,该新型齿轮与杖鼓(细长腰鼓)形蜗杆的蜗轮螺纹啮合。
背景技术
动力传动装置大致分为将旋转运动传递为线性运动的齿轮系,将线性运动传递为旋转运动的齿轮系或仅在齿轮之间传递旋转运动以转换转速及其扭矩的齿轮系。
常规地,动力传动装置的动力传动系统主要使用利用渐开线曲线的齿形的齿轮,当在绷紧状态下展开缠绕在圆柱形卷轴上的线时,该渐开线曲线是由线的端部绘制的轨迹。
这种齿轮系是这样的装置,其中,在其圆周上形成有齿的齿轮和在其圆周上形成有齿的另一个齿轮彼此螺纹接合,以在安装齿轮的两个或多个轴之间传递旋转运动或动力。当使用包括齿轮的齿轮系时,可以以准确的角速度比可靠地在轴之间传递动力或旋转运动。
这些齿轮的类型包括正齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗杆和蜗轮等。
特别地,蜗轮是具有比普通齿轮大得多的齿轮比的特殊齿轮,并且动力的输入和输出方向彼此成直角。
在由蜗杆和蜗轮构成的动力传动装置的情况下,蜗杆为杆状,而齿通过螺纹啮合而与蜗杆的齿相接触的蜗轮为盘状,且蜗轮的齿沿其圆周间隔开地形成。因此,存在的问题是蜗杆的齿与蜗轮的齿之间的相互接触面积减小,结果,两者之间的啮合率降低。
为了改善上述问题,在现有技术中,作为动力传动装置,已知有杖鼓形蜗杆,例如Hindley蜗杆。
所述杖鼓形蜗杆具有弯曲成杖鼓形的外周表面,并且在弯曲区域中形成有螺旋槽,即,螺旋齿。与蜗杆螺纹啮合的蜗轮具有大量齿,使得支撑齿之间的压力的面积大于常用蜗轮和蜗杆的面积。因此,杖鼓形蜗杆和蜗轮具有能够在减小其磨损的同时传递大功率的特性。
然而,传统的动力传动装置以有限的方式使用了这种杖鼓形蜗杆和蜗轮,并且没有尝试通过充分利用杖鼓形蜗杆的特性来将其与各种类型的齿轮一起使用。
发明内容
[发明要解决的问题]
因此,本发明的申请人开发了一种新型的用于杖鼓形蜗杆的齿轮,该齿轮可通过与杖鼓形蜗杆螺纹啮合而旋转,从而完成了涉及一种能够在发展的基础上传递动力的动力传动装置的本发明。
[解决问题的手段]
考虑到上述情况,本发明的目的是提供一种可以在减小齿轮的磨损的同时提高齿轮的啮合率并提高动力传递效率的动力传动装置。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种动力传动装置,该动力传动装置包括:蜗杆轴;杖鼓(细长腰鼓)形蜗杆,其设置在蜗杆轴上,并且具有缩径部,所述缩径部的外径从其中心沿所述蜗杆的轴向方向朝两端增大,其中所述缩径部上形成有螺旋蜗杆齿;第一传动轴,其与所述蜗杆轴平行地间隔设置;和第一传动齿轮,其设置在第一传动轴上,并且包括第一齿轮齿,所述第一齿轮齿具有与所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿共轭的齿形,并且以螺旋形连续地形成在所述第一传动齿轮的外周表面上,从而通过与所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿螺纹啮合而旋转。
这里,杖鼓形蜗杆的蜗杆齿可以具有不同的节圆直径和相同的有效齿高。
第一传动齿轮的外周可以具有与所述缩径部的横截面形状对应的横截面形状,其中所述第一传动齿轮的外径从其沿所述第一传动轴的轴向的中心朝两端减小。
第一传动齿轮的第一齿轮齿可以具有不同的节圆直径和相同的有效齿高,并且具有与所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿共轭的轴向模量、导程角和轴向螺距。
动力传动装置可以还包括:第二传动轴,其设置为与所述第一传动轴平行地面对所述第一传动轴,所述蜗杆介于所述第二传动轴与所述第一传动轴之间;第二传动齿轮,其设置在第二传动轴上,并且包括第二齿轮齿,所述第二齿轮齿具有与所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿共轭的齿形,并且以螺旋形状连续地形成在所述第二传动齿轮的外周表面上,从而通过与所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿螺纹啮合而旋转。
所述第二传动齿轮的外周可以具有与所述缩径部的横截面形状对应的横截面形状,其中所述第二传动齿轮的外径从其沿所述第二传动轴的轴向的中心朝两端减小。
所述第二传动齿轮的第二齿轮齿可以具有不同的节圆直径和相同的有效齿高,并且具有与所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿共轭的轴向模量、导程角和轴向螺距。
所述动力传动装置可以还包括:第三传动轴,其布置成与第一传动轴正交地面向所述第一传动轴,所述蜗杆轴介于所述第一传动轴和所述第三传动轴之间;和第三传动齿轮,其设置在所述第三传动轴上,并且包括多个第三齿轮齿,所述多个第三齿轮齿在圆周方向上以一定间隔形成在所述第三传动齿轮的圆周表面上并且与所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿螺纹啮合。
所述第三传动齿轮的所述多个第三齿轮齿可以具有相同的节圆直径和有效齿高,并且具有与所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿共轭的轴向模量、导程角和轴向螺距。
[有益效果]
根据本发明,可以在降低齿轮的磨损的同时提高齿轮的啮合率,并提高动力传递效率。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施方式的动力传动装置的结构的主视图。
图2是示出图1的主要部分的正视截面图。
图3是示出根据本发明的第二实施方式的动力传动装置的结构的主视图。
图4是示出图3的主要部分的正视截面图。
图5是示出根据本发明的第三实施方式的动力传动装置的结构的主视图。
图6是示出图5的主要部分的前视截面图。
具体实施方式
通过以下结合附图对实施例的详细描述,本发明的上述和其他方面、特征和优点将变得显而易见。在这方面,应该理解,本发明不限于以下实施例,并且可以以各种不同的方式实施,并且给出这些实施例是为了向本领域技术人员提供本发明的完整公开并提供对本发明的透彻理解。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的,并不旨在将本发明限制于此。如本文所使用的,单数形式也意图包括复数形式,除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是,如本文所使用的,术语“包括”和/或“包含”并不排除存在或添加除了所提到的那些元件之外的一个或多个元件。在整个本公开中,相似的附图标记指代相似的元件,并且“和/或”包括每个提及的组件以及所述组件的所有一个或多个组合。
除非另有定义,否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。除非在本文中明确定义,否则不应以理想化或过于正式的意义来解释诸如常用词典中定义的术语。
在下文中,将参考附图详细描述本发明。
在描述之前,在各个实施例中,具有相同配置的组件在第一实施例中通过使用相同的附图标记被典型地描述,并且在其他实施例中,将描述与第一实施例不同的配置。
图1和图2示出了根据本发明的第一实施方式的动力传动装置。
如图1和图2所示,根据本发明的第一实施方式的动力传动装置1a包括蜗杆轴10、杖鼓形蜗杆20、第一传动轴30和第一传动齿轮40。
蜗杆轴10具有具有预定长度的圆形截面的杆状。蜗杆轴10的两端由轴承(未示出)可旋转地支撑。
在蜗杆轴10的中央区域设置有杖鼓形蜗杆20。杖鼓形蜗杆20形成有缩径部21,该缩径部21的外径从其中心沿蜗杆轴10的轴向朝两端增大。
蜗杆齿23形成在缩径部21上。蜗杆齿23具有根据各种螺距直径的各种轴向模量、各种导程角和各种轴向螺距,并且沿蜗杆轴10的轴向呈螺旋状连续地形成在缩径部的外周表面上。另外,蜗杆齿23具有与缩径部21的截面形状相对应的各种节圆直径,并且具有相同的有效齿高。
同时,在本实施例中,尽管示出了蜗杆轴10和杖鼓形蜗杆20彼此同心且一体地形成,但是并不限于此,蜗杆轴10和杖鼓形蜗杆20可以可拆卸的方式通过键连接。
在此,优选地,杖鼓形蜗杆20的外径比蜗杆轴10的外径大。
第一传动轴30具有具有预定长度的圆形截面的杆状。第一传动轴30以一定间隔平行于蜗杆轴10设置。第一传动轴30的两端由轴承(未示出)可旋转地支撑。另外,第一传动轴30可以由轴承支撑,从而不在第一传动轴30的轴向上从一侧移动到另一侧运动。
第一传动齿轮40具有具有预定厚度的盘形。第一传动齿轮40的外周具有与杖鼓形蜗杆20的缩径部21的横截面形状相对应的横截面形状,其中,外径从其在第一传动轴30的轴向上的中心朝着两端减小。
具有与杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23共轭的齿形的第一齿轮齿43在第一传动轴30的轴向上以螺旋状连续地形成在第一传动齿轮40的外周表面上。
第一传动齿轮40的每个第一齿轮齿43具有不同的节圆直径和相同的有效齿高。另外,每个第一齿轮齿43具有与杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23共轭的轴向模量、导程角和轴向节距。此外,第一齿轮齿43的螺旋数通过将杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23的数量乘以齿轮比(减速比)来计算。
因此,第一传动齿轮40的每个第一齿轮齿43的一个齿侧,例如每个第一齿轮齿43的一个齿表面同时与杖鼓形蜗杆20的每个蜗杆齿23的一个齿侧接触,并且在与之螺纹啮合的同时沿每个蜗杆齿23的齿侧旋转。此时,第一传动齿轮40的每个第一齿轮齿43的一个齿表面沿蜗杆齿23的法线方向沿直线与杖鼓形蜗杆20的每个蜗杆齿23的一个齿侧面接触。因此,当高速旋转时,润滑剂容易在蜗杆齿23与第一齿轮齿43之间引入和排出。从而可以减少在蜗杆齿23与第一齿轮齿43之间产生的磨损,并延长了杖鼓形蜗杆20和第一传动齿轮40的寿命。
另外,在将第一传动齿轮40与杖鼓形蜗杆20组装时,将杖鼓形蜗杆20和第一传动齿轮40布置成使得杖鼓形蜗杆20的中心线穿过第一传动齿轮40的中心线时与蜗杆轴10的轴线正交。由此,可以提高杖鼓形蜗杆20与第一传动齿轮40之间的啮合率。
同时,可以通过第一传动齿轮40的节圆直径与杖鼓形蜗杆20的在其中心上的节圆直径的比值来获得杖鼓形蜗杆20与第一传动齿轮40之间的减速比。
这里,根据本实施例,尽管示出了第一传动轴30和第一传动齿轮40通过键联接,但是不限于此,第一传动轴30和第一传动齿轮40可以彼此同心且一体形成。
由于上述构造,在根据本发明的第一实施方式的动力传动装置1a中,蜗杆轴10和第一传动轴30彼此平行地布置,并且在蜗杆轴10的旋转中心轴线与第一传动轴30的旋转中心轴线之间具有轴间距离。
此外,将杖鼓形蜗杆20和第一传动齿轮40布置成使得杖鼓形蜗杆20的中心在穿过第一传动齿轮40的中心线的同时与蜗杆轴10的轴线正交。
因此,第一传动齿轮40的每个第一齿轮齿43的一个齿侧同时与杖鼓形蜗杆20的每个蜗杆齿23的一个齿侧接触,并且在彼此螺纹接合的同时沿着齿侧旋转。从而,可以在减小齿轮的磨损的同时提高杖鼓形蜗杆20和第一传动齿轮40的啮合率,并且可以提高动力传递效率。
另外,通过根据杖鼓形蜗杆20的在其中心线上的节圆直径和第一传动齿轮40的节圆直径来减少输入到蜗杆轴10的转数,根据本发明的第一实施方式的动力传动装置1a可以使第一传动轴30旋转。
同时,图3和图4示出了根据本发明的第二实施方式的动力传动装置。
与第一实施例不同,根据本发明的第二实施例的动力传动装置1b具有以下构造,其中第二传动轴50和第二传递齿轮60具有与第一传动轴30和第一传递齿轮40相同的结构,并且彼此相对地布置,蜗杆轴10和杖鼓形蜗杆20夹置在它们之间。
即,第二传动轴50被布置成与第一传动轴30平行地面对第一传动轴30,蜗杆轴10介于第二传动轴和第一传动轴之间。
第二传动轴50以一定间隔平行于蜗杆轴10设置。第二传动轴50的两端由轴承(未示出)可旋转地支撑。另外,第二传动轴50可以由轴承支撑,从而不在第二传动轴50的轴向上从一侧移动到另一侧运动。
第二传动齿轮60具有具有预定厚度的盘形。第二传动齿轮60的外周具有与杖鼓形蜗杆20的缩径部21的横截面形状相对应的横截面形状,其中外径从其在第二传动轴50的轴向上的中心朝向两端减小。在此,第二传动齿轮60的外径可以与第一传动齿轮40的外径相同或不同。
具有与杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23相同的齿形的第二齿轮齿63在第二传动轴50的轴向上以螺旋状形成在第二传动齿轮60的外周表面上。
第二传动齿轮60的每个第二齿轮齿63具有不同的节圆直径和相同的有效齿高。另外,每个第二齿轮齿63具有与杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23共轭轴向模量、导程角和轴向节距。此外,第二齿轮齿63的螺旋数通过将杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23的数量乘以期望的齿轮比(减速比)来计算。
因此,第二传动齿轮60的每个第二齿轮齿63的一个齿侧同时与杖鼓形蜗杆20的每个蜗杆齿23的一个齿侧接触,并且在彼此螺纹啮合的同时沿着每个蜗杆齿23的齿侧旋转。此时,第二传动齿轮60的每个第二齿轮齿63的一个齿表面沿蜗杆齿23的法线方向沿直线与杖鼓形蜗杆20的每个蜗杆齿23的一个齿侧接触。因此,当高速旋转时,润滑剂容易在蜗杆齿23与第二齿轮齿63之间引入和排出。从而可以减少在蜗杆齿23与第二齿轮齿63之间产生的磨损,并延长了杖鼓形蜗杆20和第二传动齿轮60的寿命。
另外,在将第二传动齿轮60与杖鼓形蜗杆20组装时,将杖鼓形蜗杆20和第二传动齿轮60布置成使得杖鼓形蜗杆20的中心线穿过第二传动齿轮60的中心线的同时与蜗杆轴10的轴线正交。由此,可以提高杖鼓形蜗杆20与第二传动齿轮60之间的啮合率。
同时,可以通过第二传动齿轮60的节圆直径与杖鼓形蜗杆20的在其中心线上的节圆直径的比值来获得杖鼓形蜗杆20和第二传动齿轮60之间的减速比。
在此,根据本实施例,尽管示出了第二传动轴50和第二传动齿轮60通过键联接,但是不限于此,第二传动轴50和第二传动齿轮60可以彼此同心且一体形成。
由于上述构造,在根据本发明的第二实施方式的动力传动装置1b中,蜗杆轴10和第一传动轴30彼此平行地布置,其中在蜗杆轴10的旋转中心轴线和第一传动轴30的旋转中心轴线之间具有轴间距离,并且蜗杆轴10和第二传动轴50彼此平行地布置,其中在蜗杆轴10的旋转中心轴线和第二传动轴50的旋转中心轴线之间具有轴间距离。
另外,将杖鼓形蜗杆20、第一传动齿轮40和第二传动齿轮60布置成使得杖鼓形蜗杆20的中心在穿过第一传动齿轮40的中心线和第二传动齿轮60的中心线的同时与蜗杆轴10的轴线正交。
因此,第一传动齿轮40的每个第一齿轮齿43的一个齿侧和第二传动齿轮60的每个第二齿轮齿63的一个齿侧同时与杖鼓形蜗杆20的每个蜗杆齿23的一个齿侧接触,并在彼此螺纹啮合的同时沿齿侧旋转。从而,可以在减小齿轮的磨损的同时提高杖鼓形蜗杆20、第一传动齿轮40和第二传动齿轮60的啮合率,并且可以提高动力传递效率。
另外,通过使第一传动齿轮40和第二传动齿轮60的节圆直径彼此不同或相等,根据本发明第二实施方式的动力传动装置1b可以通过以杖鼓形蜗杆20、第一传动齿轮40和第二传动齿轮60的不同减速比使输入到蜗杆轴10的转数减少而使第一传动轴30和第二传动轴50以彼此不同或相等的转数旋转。
因此,可以实现具有各种减速比的动力传动装置。
图5和图6示出了根据本发明的第三实施方式的动力传动装置。
与上述第一实施方式不同,根据本发明第三实施方式的动力传动装置1c还包括第三传动轴70和第三传动齿轮80。
第三传动轴70设置成与第一传动轴30正交地面对第一传动轴30,其中蜗杆轴10夹置在第三传动轴和第一传动轴之间。
第三传动轴70以一定间隔与蜗杆轴10正交地设置。第三传动轴70的两端由轴承(未示出)可旋转地支撑。另外,第三传动轴70可以由轴承支撑,从而不在第三传动轴70的轴向上从一侧移动到另一侧运动。
第三传动齿轮80具有具有预定厚度的盘形。第三传动齿轮80的外周在其圆周方向上形成为大致圆形。
多个与杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23螺纹啮合的第三齿轮齿83在周向上以一定间隔地形成在第三传动齿轮80的外周表面上。第三传动齿轮80的多个第三齿轮齿83具有彼此相同的节圆直径和相同的有效齿高,并且具有与杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23共轭的轴向模数、导程角和轴向螺距。
同时,可以通过第三传动齿轮80的第三齿轮齿的数量与杖鼓形蜗杆20的螺旋数的比值来获得杖鼓形蜗杆20与第三传动齿轮80之间的减速比。
优选地,如上所述的第三传动齿轮80通过键90与第三传动轴70联接。
由于上述构造,在根据本发明的第三实施方式的动力传动装置1c中,蜗杆轴10和第一传动轴30彼此平行地布置,其中在蜗杆轴10的旋转中心轴线和第一传动轴30的旋转中心轴线之间具有轴间距离,并且蜗杆轴10和第三传动轴70彼此正交地布置,其中在蜗杆轴10的旋转中心轴线和第三传动轴70的旋转中心轴线之间具有轴间距离。
另外,将杖鼓形蜗杆20、第一传动齿轮40和第三传动齿轮70布置成使得杖鼓形蜗杆20的中心在穿过第一传动齿轮40的中心线和第三传动齿轮70的中心线的同时与蜗杆轴10的轴线正交。
因此,第一传动齿轮40的每个第一齿轮齿43的一个齿侧同时与杖鼓形蜗杆20的每个蜗杆齿23的一个齿侧接触,并且在彼此螺纹接合的同时沿着齿侧旋转。从而,可以在减小齿轮的磨损的同时提高杖鼓形蜗杆20和第一传动齿轮40的啮合率,并且可以提高动力传递效率。
另外,杖鼓形蜗杆20的蜗杆齿23在与第三传动齿轮80的第三齿轮齿83的一个齿侧螺纹接合的同时沿该齿侧的竖直方向旋转,例如沿第三齿轮齿83的法线方向旋转。
因此,通过使具有彼此不相同的形式的第一传动齿轮40和第三传动齿轮80中的每一个与杖鼓形蜗杆20螺纹接合,能够通过以杖鼓形蜗杆20、第一传动齿轮40和第三传动齿轮80的各种减速比来减小输入到蜗杆轴10的转数,使第一传动轴30和第三传动轴70以彼此不同或相等的转数旋转。
因此,通过具有第一传动轴30和第三传动轴70彼此正交的形式,可以实现各种类型的动力传动装置以及具有各种减速比的动力传动装置。
Claims (9)
1.一种动力传动装置,包括:
蜗杆轴;
杖鼓(细长腰鼓)形蜗杆,其设置在所述蜗杆轴上,并且具有缩径部,所述缩径部的外径从其中心沿所述蜗杆的轴向方向朝两端增大,其中所述缩径部上形成有螺旋蜗杆齿;
第一传动轴,其与所述蜗杆轴平行地间隔设置;和
第一传动齿轮,其设置在第一传动轴上,并且包括第一齿轮齿,所述第一齿轮齿具有与所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿共轭的齿形,并且以螺旋形连续地形成在所述第一传动齿轮的外周表面上,从而通过与所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿螺纹啮合而旋转。
2.根据权利要求1所述的动力传动装置,其中,所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿具有不同的节圆直径和相同的有效齿高。
3.根据权利要求1所述的动力传动装置,其中,所述第一传动齿轮的外周具有与所述缩径部的横截面形状对应的横截面形状,其中所述第一传动齿轮的外径从其沿所述第一传动轴的轴向的中心朝两端减小。
4.根据权利要求3所述的动力传动装置,其中,所述第一传动齿轮的第一齿轮齿具有不同的节圆直径和相同的有效齿高,并且具有与所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿共轭的轴向模量、导程角和轴向螺距。
5.根据权利要求1所述的动力传动装置,还包括:
第二传动轴,其设置为与所述第一传动轴平行地面对所述第一传动轴,所述蜗杆介于所述第二传动轴与所述第一传动轴之间;
第二传动齿轮,其设置在第二传动轴上,并且包括第二齿轮齿,所述第二齿轮齿具有与所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿共轭的齿形,并且以螺旋形状连续地形成在所述第二传动齿轮的外周表面上,从而通过螺纹啮合所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿而旋转。
6.根据权利要求5所述的动力传动装置,所述第二传动齿轮的外周具有与所述缩径部的横截面形状对应的横截面形状,其中所述第二传动齿轮的外径从其沿所述第二传动轴的轴向的中心朝两端减小。
7.根据权利要求6所述的动力传动装置,其中,所述第二传动齿轮的第二齿轮齿具有不同的节圆直径和相同的有效齿高,并且具有与所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿共轭的轴向模量、导程角和轴向螺距。
8.根据权利要求1所述的动力传动装置,还包括:
第三传动轴,其布置成与第一传动轴正交地面向所述第一传动轴,所述蜗杆轴介于所述第一传动轴和所述第三传动轴之间;和
第三传动齿轮,其设置在所述第三传动轴上,并且包括多个第三齿轮齿,所述多个第三齿轮齿在圆周方向上以一定间隔形成在所述第三传动齿轮的圆周表面上并且与所述杖鼓形蜗杆的所述蜗杆齿螺纹啮合。
9.根据权利要求8所述的动力传动装置,其中,所述第三传动齿轮的所述多个第三齿轮齿具有相同的节圆直径和有效齿高,并且具有与所述杖鼓形蜗杆的蜗杆齿共轭的轴向模量、导程角和轴向螺距。
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