机械设计-蜗杆习题与参考答案

机械设计-蜗杆习题与参考答案PAGEPAGE9习题与参考答案一、选择题1与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。A.传动平稳，噪声小B.传动效率高C.可产生自锁D.传动比大2阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。A.法面B.端面C.中间平面3蜗杆直径系数q＝。A.q=dl/mB.q=dlmC.q=a/dlD.q=a/m4在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数q，将使传动效率。A.提高B.减小C.不变D.增大也可能减小5在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率。A.提高B.降低C.不变D.提高，也可能降低6在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数，则滑动速度。A.增大B.减小C.不变D.增大也可能减小7在蜗杆传动中，当其他条件相同时，减少蜗杆头数，则。A.有利于蜗杆加工B.有利于提高蜗杆刚度C.有利于实现自锁D.有利于提高传动效率8起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用的蜗杆。A.单头、小导程角B.单头、大导程角C.多头、小导程角D.多头、大导程角9蜗杆直径d1的标准化，是为了。A.有利于测量B.有利于蜗杆加工C.有利于实现自锁D.有利于蜗轮滚刀的标准化10蜗杆常用材料是。A.40CrB.GCrl5C.ZCuSnl0P1D.LY1211蜗轮常用材料是。A.40CrB．GCrl5C.ZCuSnl0P1D.LYl212采用变位蜗杆传动时。A.仅对蜗杆进行变位B.仅对蜗轮进行变位C.同时对蜗杆与蜗轮进行变位13采用变位前后中心距不变的蜗杆传动，则变位后使传动比。A.增大B.减小C.可能增大也可能减小。14蜗杆传动的当量摩擦系数fv随齿面相对滑动速度的增大而。算。三、问答题47蜗杆传动具有哪些特点？它为什么要进行热平衡计算？若热平衡计算不合要求时怎么办？48如何恰当地选择蜗杆传动的传动比i12、蜗杆头数和蜗轮齿数，并简述其理由。49试阐述蜗杆传动的直径系数q为标准值的实际意义。50采用什么措施可以节约蜗轮所用的铜材？51蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力Ft1与蜗轮所受的圆周力Ft2是否相等？52蜗杆传动中，蜗杆所受的轴向力Fa1与蜗轮所受的轴向力Fa2是否相等？53蜗杆传动与齿轮传动相比有何特点？常用于什么场合？54采用变位蜗杆传动的目的是什么？变位蜗杆传动中哪些尺寸发生了变化？55影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？为什么传递大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动？56对于蜗杆传动，下面三式有无错误？为什么？（1）；（2）；（3）；57蜗杆传动中为何常用蜗杆为主动件？蜗轮能否作主动件？为什么？58为什么要引入蜗杆直径系数q？如何选用？它对蜗杆传动的强度、刚度及尺寸有何影响？59影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角γ的大小对效率有何影响？60蜗杆传动的正确啮合条件是什么？自锁条件是什么？61蜗杆减速器在什么条件下蜗杆应下置？在什么条件下蜗杆应上置？62选择蜗杆的头数和蜗轮的齿数应考虑哪些因素？63蜗杆的强度计算与齿轮传动的强度计算有何异同？64为了提高蜗杆减速器输出轴的转速，而采用双头蜗杆代替原来的单头蜗杆，问原来的蜗轮是否可以继续使用？为什么？65蜗杆在进行承载能力计算时，为什么只考虑蜗轮？而蜗杆的强度如何考虑？在什么情况下需要进行蜗杆的刚度计算？66在设计蜗杆传动减速器的过程中，发现已设计的蜗杆刚度不足，为了满足刚度的要求，决定将直径系数q从8增大至10，问这时对蜗杆传动的效率有何影响？67在蜗杆传动设计时，蜗杆头数和蜗轮齿数应如何选择？试分析说明之。四、分析计算题68在题68图中，标出未注明的蜗杆(或蜗轮)的螺旋线旋向及蜗杆或蜗轮的转向，并绘出蜗杆或蜗轮啮合点作用力的方向(用三个分力表示)。题68图例解。将蜗杆分度圆直径d1定为标准值的目的是：减少蜗轮滚刀的数目，便于刀具标准化。3分析与思考：（1）蜗轮的旋转方向应如何确定？（2）蜗杆（主动）与蜗轮啮合点处各作用力的方向如何确定？答：（1）蜗轮的旋转方向：当蜗杆的旋转方向和螺旋线方向已知时，蜗轮的旋转方向可根据螺旋副的运动规律来确定。（2）各力方向确定：圆周力FtFt1（蜗杆）——蜗杆为主动件受到的阻力，故与其转向n1方向相反。Ft2（蜗轮）——蜗轮为从动件受到的是推力故与其转向n2方向相同。径向力Fr——Fr1、Fr2分别沿蜗杆、蜗轮的半径方向指向各自的轮心轴向力FαFα1（蜗杆）——根据蜗杆的螺旋线方向（左旋或右旋）及其转向n1，用左（或右）手定则来确定，即手握蜗杆皿指n1方向弯曲，大姆指的指向则为Fα1的方向。Fα2（蜗轮）——Fα2与Ft1大小相等方向相反。4.图示蜗杆传动，蜗杆1主动，其转向如图示，螺旋线方向为右旋。试决定：1）蜗轮2的螺旋线方向及转向n2。2）蜗杆、蜗轮受到的各力（Ft、Fr、Fα）题解分析：1）蜗轮的螺旋线方向—右旋，蜗轮的转向n2—见题解图所示。2）蜗杆受力Ft1、Fr1、Fα1及蜗累受力Ft2、Fr2、Fα2——见题解图所示。5图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动，螺旋线方向为左旋，转矩T1=2500N·mm，模数m=4mm，压力角，蜗杆头数Z1=2，蜗杆直径系数q=10，蜗轮齿数Z2=54，传动效率=0.75。试确定：1）蜗轮2的转向及螺旋线方向；2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的大小和方向（在图中标出）。解答：1）蜗轮的转向——蜗轮按逆时针方向转动，蜗轮轮齿螺旋线方向——左旋2）蜗杆、蜗轮上的各力大小7.图示为由斜齿圆柱齿轮与蜗杆传动组成的两级传动，小齿轮1由电机驱动。已知：蜗轮螺旋线方向为右旋，转向mⅢ如图示。要求：1）确定Ⅰ、Ⅱ轴的转动方向（直接绘于图上）；2）若要使齿轮2与蜗杆3所受轴向力Fa2、Fa2互相抵消一部分，确定齿轮1、2和蜗杆3的轮齿螺旋线方向；3）蜗杆、蜗轮分度圆直径分别为d3、d4，传递的扭矩为T3、T4（N·mm），压力角为α，求蜗杆啮合点处所受各力Ft3、Fr3、Fa3的大小（用公式表示，忽略齿面间的摩擦力）；4）在图中用箭头画出Ⅱ轴上齿轮2和蜗杆3所受各力Ft、Fr、Fa的方向。解题分析：1）Ⅰ、Ⅱ轴的转动方向nⅠ、nⅡ一见题图解所示，2）齿轮1、2和蜗杆3螺旋线方向：齿轮1——左旋；齿轮2——右旋；蜗杆3——右旋，3）Ft3=2T3/d3N；Fr3=–Fr4=Ft4tanα=(2T4/d4)tanαN;Fa3=–Ft4=2T4/d4N;4）Ⅱ轴上齿轮2与蜗杆3受力见题解图所示。8.在图示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜齿圆柱齿轮，5和6为直齿锥齿轮。若蜗杆主动，要求输出齿轮6的回转方向如图所示。试决定：1）若要使Ⅰ、Ⅱ轴上所受轴向力互相抵消一部分，蜗杆、蜗轮及斜齿轮3和4的螺旋线方向及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的回转方向（在图中标示）；2）Ⅱ、Ⅲ轴上各轮啮合点处受力方向（Ft、Fr、Fa在图中画出）。解题分析：1）各轴螺旋线方向：蜗杆1——左旋；蜗轮2——左旋；斜齿轮3——左旋；斜齿轮4——右旋，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的回转方向：Ⅰ轴nⅠ——逆时针；Ⅱ轴nⅡ——朝下↓；Ⅲ轴n↑、Ⅲ2）Ⅱ、Ⅲ轴上各轴受力方向见题解图所示。

10.分析与思考：为什么闭式蜗杆传动的工作能力主要取决于蜗轮轮齿面接触强度，而不取决于蜗杆？答：蜗轮相当于斜齿轮，且蜗轮材料的机械强度比钢制蜗杆强度低，故闭式蜗杆传动的主要失效形式为蜗轮齿面疲劳点蚀，其承载能力主要取决于蜗轮齿面接触强度。12.分析与思考：为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？如不满足热平衡条件，可采取哪些措施以降低其温升？答：因为蜗杆传动在其啮合平面间会产生很大的相对滑动速度，摩擦损失大，效率低，工作时会产生大量的热。在闭式蜗杆传动中，若散热不良，会因油温不断升高，使润滑失效而导致齿面胶合。所以，闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算，以保证其油温稳定在规定的范围内，即：要求达到热平衡时的工作油温t1≤06℃~70℃，如不满足热平衡条件可采取以下的措施降低其温升：1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积；2）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数；3）若上述还不能满足热平衡条件，可在箱体油池中装设蛇形冷水管，或采用压力喷油循环润滑。17.蜗杆传动具有哪些特点？它为什么要进行热平衡计算？热平衡计算不合要求时怎么办？解题要点：蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声低和在一定条件下能自锁待优点而获得广泛的应用。但蜗杆传动在啮合平面间将产生很大的相对滑动，具有摩擦发热大，效率低等缺点。正是由于存在上述的缺点，故需要进行热平衡计算。当热平衡计算不合要求时，可采取如下措施：（1）在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积；2）在蜗杆轴端设置风扇，以增大散热系数；（3）若上述办法还不能满足散热要求，可在箱体油池中装设蛇形冷却管，或采用压力喷油循环润滑。20图示蜗杆传动均以蜗杆为主动件，试在图上标出蜗杆（或蜗轮）的转向，蜗轮齿的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。解题要点：蜗杆（或蜗轮）的转向、蜗轮齿的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各力的方向均标于图解中。21.在图示传动系统中，件1、5为蜗杆，件2、6为蜗轮，件3、4为斜齿圆柱齿轮，件7、8为直齿锥齿轮。已知蜗杆1为主动，要求输出齿轮8的回转方向如图示。试确定：（1）各轴的回转方向（画在图上）（2）考虑轴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上所受轴向力能抵消一部分，定出各轮的螺旋线方向（画在图上）（3）画出各轮的轴向力的方向。解题要点：题中要求解答的（1）、（2）、（3）项，均示于图解中。五、蜗杆传动习参考答案1、选择题1B2C3A4B5A6A7C8A9D10A11C12B13B14B15B16D17D18A19D20B2、填空题21斜22低，好，=1、2、423880N、1800N24高2526齿面胶合、疲劳点蚀、磨损、齿根弯曲疲劳，相对滑动速度，胶合、磨损27蜗轮、蜗杆28相同29与其旋转方向相反，指向圆心30啮合功率损耗、轴承摩擦功耗、搅油功耗31齿条与斜齿轮，轴向、端面32增大、提高33、34多、135温升过高、胶合，单位时间内产生的热量