机械设计试卷

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一．

是非题：正确的在（）中写“＋〞，错误的在（）中写“－〞（本大题共40小题，每题-3分，总计-120分）

1、开式蜗杆传动其主要失效形式是胶合。2、自锁的蜗杆传动，往往用于间歇工作的场合。3、蜗杆传动的传动比i?()

()()

d2（d1、d2分别为蜗杆、蜗轮分度圆直径）。d1d2（?为蜗杆导程角）。

d1tan?4、蜗杆传动的传动比i?()

()()

5、蜗杆传动中，“自锁〞即为：只能蜗杆驱动蜗轮，而不能逆传动。6、设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。

7、为提高蜗杆的刚度应增大蜗杆的分度圆直径d1（或蜗杆的直径系数q）。

()

8、蜗杆传动中，蜗杆头数越少，传动效率越低。

9、阿基米德蜗杆传动应用广泛的原因是传动效率高，精度高。10、阿基米德蜗杆传动应用广泛的原因是简单加工。

11、变位蜗杆传动中，只是蜗杆改变尺寸，而蜗轮不改变尺寸。12、变位蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮的几何尺寸都发生变化。

13、蜗杆传动设计需作蜗杆轮齿的强度计算。14、蜗杆分度圆直径d1=mz1。15、标准蜗杆传动的中心距a?()()()()()()()

m(z1?z2)。2()

16、蜗杆传动中，其各力有如下关系：Ft1?Ft2；Fr1?Fr2；Fa1?Fa2。()17、为了提高蜗杆传动的效率?，在润滑良好的条件下，最有效的方法是采用直径

系数q（或分度圆直径d1）大的蜗杆。

()

18、蜗杆传动正确啮合的条件之一是蜗杆和蜗轮的螺旋角大小相等、方向一致。

()

19、蜗杆传动的接触疲乏强度计算，其目的只是防止齿面产生点蚀失效。

()

20、蜗杆传动中，进行齿面接触疲乏强度和齿根弯曲疲乏强度计算是以蜗轮为主；

而进行刚度计算是以蜗杆轴为主。()

21、蜗杆传动由于在啮合传动中有相当大的滑动，因而更简单产生齿面点蚀和塑性变形。()

-1-

22、一般状况下由以下参数可完全确定蜗杆传动的主要几何尺寸：（1）中心距；（2）

传动比；（3）蜗杆头数；（4）模数；（5）蜗杆直径系数（或蜗杆分度圆直径）；（6）变位系数。()

?q??d1?23、蜗杆螺旋升角（蜗杆导程角）计算公式为：??arctan??或??arctan??（q

?z1??z1m?为直径系数）。

24、不计摩擦力时，蜗轮的圆周力为Ft2?()

2T1。d1()

25、制造蜗轮的材料，其主要要求是具有足够的强度和表面硬度，以提高其寿命。

()

()

27、阿基米德蜗杆传动由于比齿轮传动结构紧凑，所以更适用于大功率、连续传动的场合。()

28、变位蜗杆传动中，蜗杆节圆直径d1??蜗杆分度圆直径d1，蜗轮节圆直径d2?＝26、环面蜗杆传动比圆柱蜗杆传动制造简单，是环面蜗杆被采用的原因。

蜗轮分度圆直径d2。

29、蜗杆传动中，蜗轮法面模数和压力角为标准值。

()

()

30、蜗杆传动中，蜗轮中间平面（主平面）内的模数和压力角为标准值。()

31、规定蜗杆分度圆直径d1或蜗杆直径系数q为标准值是为了有利于蜗杆传动中

心距的标准化。()

32、设计蜗杆传动，只需对蜗轮轮齿进行齿面接触疲乏强度和齿根弯曲强度计算，其计算方法与圆柱齿轮一致。()

33、计算蜗轮轮齿弯曲强度时，可直接按斜齿圆柱齿轮的计算公式进行计算。()

34、进行蜗杆刚度计算时，可以忽略不计蜗杆轴向力，只考虑蜗杆圆周力和径向

力的影响。

35、蜗杆传动的载荷系数（K＝KAKvK?）要比齿轮传动的小。

()()

36、变位的蜗杆传动，蜗杆节圆上的模数与分度圆上的模数是不一致的。()37、计入摩擦力时，蜗杆的圆周向力Ft1和蜗轮的圆周向力Ft2的关系为

Ft1?Ft2tan?（?为蜗杆导程角）。

()

38、忽略摩擦力时，蜗杆与蜗轮圆周力的关系为Ft1?Ft2tan?（?为蜗杆导程角）。

()

-2-

39、采用铸铝青铜ZCuAl10Fe3作蜗轮材料时，其主要失效方式是胶合。

()

40、对于各种材料（ZCuSn10P1、ZCuAl10Fe3、HT300）制成的闭式蜗轮，都是

按接触疲乏强度和弯曲疲乏强度两个公式进行计算。()

一.选择题：把正确的选项填入（）中（本大题共63小题，每题-1分，总计-63分）

1、蜗杆传动的传动比范围寻常为__________。

A.i121C.i12＝1～8B.传动比可以很大D.传动效率高

D.i12=8～80

2、与齿轮传动相比，________不是蜗杆传动的优点。

A.传动平稳，噪声小C.可以自锁A.端面

B.法向

3、阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的_________模数，应符合标准数值。

C.蜗轮中间平面D.垂直蜗杆轴的截面内

4、普通蜗杆传动，蜗杆头数z1常取为___________。

A.1、2、4、6B.2～5C.3～6D.4～8

5、蜗杆传动的蜗杆直径系数q（或分度圆直径d1），当_________时可以不取标准

值。

A.用滚刀加工蜗轮

C.蜗杆分度圆直径d1

在图示传动系统中，1、2和5、6为蜗杆传动，3、4为斜齿圆柱齿轮传动，7、8为直齿锥齿轮传动，试从II、III、IV轴上轴向力较小的要求出发，确定并标出各轴的转动方向，轮3、4、5、6的螺旋线方向和各轮的轴向力方向。动力由蜗杆1输入。（在题图上作答，不要求另画图。）

四.结构题：（本大题共11小题，总计-3分）

1、本小题0分

蜗杆的螺旋部分可用哪几种方法加工？在什么状况下将蜗杆与轴分开制造？

2、本小题-2分

蜗轮结构有哪几种形式？

3、本小题-2分

什么叫齿圈式蜗轮结构？它适用于什么状况？

4、本小题-2分

试述螺栓联接式蜗轮结构的特点及适用场合。

5、本小题-2分

整体浇铸式和拼铸式蜗轮结构适用于什么场合？

6、本小题0分

请画出铣制蜗杆轴的结构图。

7、本小题0分

请画出车制蜗杆轴的结构图。

8、本小题0分

请画出齿圈式蜗轮的结构图（剖面图）。

9、本小题0分

请画出螺栓联接式蜗轮结构图（剖面图）。

10、本小题0分

蜗杆传动在什么条件下将蜗杆放在蜗轮下面并浸于油内？在什么条件下放在蜗轮上面？为什么？

11、本小题5分

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用风扇冷却的蜗轮减速器，问：

1）风扇应装在蜗杆轴还是蜗轮轴上，为什么？2）有风扇时蜗轮箱外面凸起的散热片应按什么方向布置？与自然通风冷却的散热片有什么不同？

五.计算题：计算以下各题（本大题共7小题，总计-4分）

1、本小题0分

标准蜗杆传动，已知：m=6.3mm，i=20，z1=2，d1=50mm，试计算蜗轮分度圆直径、蜗轮和蜗杆的齿顶圆直径，蜗杆导程角?及中心距a。

2、本小题-2分

某标准蜗杆传动，传动比为20，蜗轮齿数z2＝40，模数m=4mm，蜗杆分度圆直径d1=40mm，求蜗轮螺旋角?及中心距a。

3、本小题0分

一个双头蜗杆（z1＝2）的导程为12.56mm，若测得蜗杆的外径为32mm，求模数m、直径系数q（或分度圆直径d1)及导程角?。

4、本小题-2分

一蜗杆传动，已知：m=8mm，z1=2，d1=80mm，i=20，中心距a=204mm，试求：1）蜗轮的变位系数；2）蜗轮和蜗杆的顶圆直径；3）蜗轮的螺旋角。

5、本小题0分

某减速器传动比i=48，其中蜗轮已丢失，现欲配制，试确定参数m，z2，?及变位系数x。现已测得参数有：蜗杆齿距pa1=6.28mm，蜗杆顶圆直径da1=30mm，中心距

a??62mm，蜗杆头数z1＝1。

6、本小题0分

2

蜗杆减速器传递功率P1=5kW，效率?=0.80，表面传热系数?=15w/(m?℃)，环境温度t0=20℃，问至少需多大散热面积减速器油温才不超过75?C？

7、本小题0分

有一蜗杆减速器，已知：蜗杆传动功率P1＝4kW，传动总效率?＝0.78，表面传热系数?=14w/(m?℃)，环境温度t0=20?C，油允许温度[t1]=75?C，减速器总散热面积A＝0.95m2，试进行热平衡计算。

六.大型题：计算以下各题（本大题共30小题，总计293分）

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2

1、本小题13分

某蜗杆传动，输入功率P1＝2.8kW，转速n1=960r/min，z1=2，z2=40，m=8mm，d1=63m，

?=20?，传动当量摩擦系数?v=0.1。求传动效率?及蜗轮、蜗杆受力的大小（用分力表示，忽略轴承摩擦及溅油损耗）。

2、本小题10分

图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动，转矩T1＝25N.m，蜗杆轴向模数m=4mm，压力角?＝20?，头数z1＝2，直径d1=40mm，蜗轮齿数z2＝54，传动的啮合效率?＝0.75，试确定：

1）蜗轮的转向及旋向；2）作用在蜗杆、蜗轮上的力大小及其方向。3、本小题5分一蜗杆传动的手动起重装置如下图，已知起重量W＝5000N，卷筒直径D＝180mm，作用于手柄上的圆周力F＝100N。起重时手柄顺时针转动，手柄臂长L=200mm，蜗杆为阿基米德蜗杆，蜗杆头数z1＝1，模数m=5mm，蜗杆分度圆直径d1=50mm，总传动效率?＝0.4，试求：

1）蜗杆和蜗轮的螺旋线方向；

2）蜗轮齿数z2；3）蜗杆传动的中心距a。

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4、本小题13分有一双头蜗杆传动，蜗杆主动，转速960r/min，z2=61，m=8mm，d1=80mm，当量摩擦系数?v=0.08，蜗杆输入功率P1＝7kW，求：

1）蜗杆分度圆导程角?；

2）蜗杆传动效率?（只考虑传动啮合效率，忽略搅油及轴承损失）；3）蜗轮转向；4）蜗轮所受三个分力的大小并在图上表示其方向。5、本小题13分蜗杆传动如下图，z1＝2，z2＝41，m=8mm，d1=63mm，n1=1460r/min，蜗杆功率P1＝5kW，当量摩擦系数?v=0.1，求：

1）蜗杆分度圆导程角?。

2）蜗杆传动效率?（忽略搅油及轴承损失）。

3）蜗杆正、反转时蜗轮所受三个分力的大小，并在图上表示其方向。

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6、本小题15分图示为一开式蜗杆传动起重机构。蜗杆蜗轮间当量摩擦系数?v=0.16（不计轴承摩擦损失），起重时作用于手柄之力F＝200N。求：

1）蜗杆分度圆导程角?，此机构是否自锁？2）起重、落重时蜗杆转向（各用一图表示）。

3）起重、落重时蜗杆受力方向（用三个分力表示）。4）起重时之最大起重量及蜗杆受力（用三个分力表示），重物的重量为W。5）落重时所需手柄推力及蜗杆受力（用三个分力表示）。6）重物停在空中时蜗杆受力。7、本小题5分蜗杆传动时受轴向力Fa=6000N，径向力Fr=2100N，切向力Ft=1600N，蜗杆模数m=8mm，d1=80mm，轴承间的跨距L＝480mm（如图），轴材料为钢（E＝2.1?105MPa)。

1）求图示蜗杆的中点挠度y。[可先引用2)中的公式计算，然后在下一步中证明。]

2）求证蜗杆中点挠度：

y?Ft2?Fr248EI?L3

（可以直接引用材料力学简支梁求变形的公式。）

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20、本小题10分闭式蜗杆传动，蜗杆输入功率P1=5kW，蜗杆转速n1=960r/min，蜗杆头数z1=2，蜗轮齿数z2=47，模数m=2.5mm，蜗杆直径d1=28mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数?v=0.05，试计算：1）蜗杆分度圆导程角；2）蜗杆传动的啮合效率（不计搅油损失和轴承损失）；3）在蜗杆上作用力的大小和方向，用三个分力表示。21、本小题10分闭式蜗杆传动，蜗杆输入功率P1=4.5kW，蜗杆转速n1=950r/min，蜗杆头数z1=2，蜗轮齿数z2=45，模数m=3.15mm，蜗杆直径d1=35.5mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数?v=0.04，试计算：1）蜗杆分度圆导程角；2）蜗杆传动的啮合效率（不计搅油损失和轴承损失）；3）在蜗杆上作用力的大小和方向，用三个分力表示。22、本小题10分闭式蜗杆传动，蜗杆输入功率P1=6kW，蜗杆转速n1=940r/min，蜗杆头数z1=4，蜗轮齿数z2=63，模数m=2.5mm，蜗杆直径d1=45mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数?v=0.05，试计算：

1）蜗杆分度圆导程角；

2）蜗杆传动的啮合效率（不计搅油损失和轴承损失）；3）在蜗杆上作用力的大小和方向，用三个分力表示。

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23、本小题10分闭式蜗杆传动，蜗杆输入功率P1=2kW，蜗杆转速n1=620r/min，蜗杆头数z1=1，蜗轮齿数z2=28，模数m=3.15mm，蜗杆直径d1=35.5mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数?v=0.14，试计算：

1）蜗杆分度圆导程角；2）蜗杆传动的啮合效率（不计搅油损失和轴承损失）；3）在蜗轮上作用力的大小和方向，用三个分力表示。24、本小题10分闭式蜗杆传动，蜗杆输入功率P1=2.2kW，蜗杆转速n1=610r/min，蜗杆头数z1=2，蜗轮齿数z2=49，模数m=4mm，蜗杆直径d1=40mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数?v=0.10，试计算：

1）蜗杆分度圆导程角；2）蜗杆传动的啮合效率（不计搅油损失和轴承损失）；3）在蜗轮上作用力的大小和方向，用三个分力表示。25、本小题10分闭式蜗杆传动，蜗杆输入功率P1=3.5kW，蜗杆转速n1=600r/min，蜗杆头数z1=2，蜗轮齿数z2=51，模数m=5mm，蜗杆直径d1=50mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数?v=0.09，试计算：

1）蜗杆分度圆导程角；

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2）蜗杆传动的啮合效率（不计搅油损失和轴承损失）；3）在蜗轮上作用力的大小和方向，用三个分力表示。26、本小题10分闭式蜗杆传动，蜗杆输入功率P1=4.4kW，蜗杆转速n1=560r/min，蜗杆头数z1=4，蜗轮齿数z2=59，模数m=4mm，蜗杆直径d1=71mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数?v=0.08，试计算：1）蜗杆分度圆导程角；2）蜗杆传动的啮合效率（不计搅油损失和轴承损失）；3）在蜗轮上作用力的大小和方向，用三个分力表示。27、本小