机械设计-蜗杆习题与参考答案.doc

(完整版)机械设计-蜗杆习题与参考答案
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/m B. q=dl m
C。 q=a/dl D. q=a/m
4 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。 40Cr B. GCrl5
C. ZCuSnl0P1 D。 LY12
11 蜗轮常用材料是 .
A. 40Cr B．GCrl5
C. ZCuSnl0P1 D. LYl2
12 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 。
A。 增大 B。 减小
C。 不变 D。 可能增大也可能减小
15 提高蜗杆传动效率的最有效的方法是 。
A. 增大模数m B. 增加蜗杆头数
C. 增大直径系数q D. 减小直径系数q
16 闭式蜗杆传动的主要失效形式是 。
A。 蜗杆断裂 B. 蜗轮轮齿折断
C。 磨粒磨损 D。 胶合、疲劳点蚀
17 用 计算蜗杆传动比是错误的。
A。 i=ω1/ω2 B. i=/
C. i= D。 i=
18 在蜗杆传动中，作用在蜗杆上的三个啮合分力，通常以 为最大。
A. 圆周力Ftl B. 径向力Fr1
C. 轴向力Fa1
19 下列蜗杆分度圆直径计算公式：
（a）d1=mq； （b）d1=m；(c）d1=d2/i；（d）d1=m/（itan）； (e）d1=2a/（i+1）.
其中有 是错误的。
A。 一个 B. 两个 C. 三个 D. 四个
20 蜗杆传动中较为理想的材料组合是 .
A. 钢和铸铁 B. 钢和青铜
C。 铜和铝合金 D。 钢和钢
二、填空题
2l 阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当于直齿条与 齿轮的啮合。
22 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少,则传动效率越 ，自锁性越 ，一般蜗杆头数常取= .
23 在蜗杆传动中，已知作用在蜗杆上的轴向力Fal=1 800N，圆周力Ft1=880N，若不考虑摩擦影响,则作用在蜗轮上的轴向力Fa2= ，圆周力Ft2 。
24 蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值应越 。
25 在蜗杆传动中,产生自锁的条件是 .
26 蜗轮轮齿的失效形式有 、 、 、 。但因蜗杆传动在齿面间有较大的 ,所以更容易产生 和 失效。
27 变位蜗杆传动仅改变 的尺寸，而 的尺寸不变。
28 在蜗杆传动中,蜗轮螺旋线的方向与蜗杆螺旋线的旋向应该 。
29 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力Ft1的方向总是与 ,而径向力Frl的方向总是 .
30 闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括: 、 和 三部分.
31 阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面相当于 与 相啮合.因此蜗杆的 模数应与蜗轮的 模数相等。
32 在标准蜗杆传动中，当蜗杆为主动时，若蜗杆头数和模数m一定，而增大直径系数q，则蜗杆刚度 ；若增大导程角,则传动效率 。
33 蜗杆分度圆直径= ；蜗轮分度圆直径= 。
34 为了提高蜗杆传动的效率，应选用 头蜗杆；为了满足自锁要求，应选= 。
35 蜗杆传动发热计算的目的是防止 ，以防止齿面 失效。发热计算的出发点是 等于 .
36 为了蜗杆传动能自锁,应选用 头蜗杆；为了提高蜗杆的刚度，应采用 的直径系数q。
37 蜗杆传动时蜗杆的螺旋线方向应与蜗轮螺旋线方向 ；蜗杆的分度圆柱导程角应等于蜗轮的分度圆螺旋角。
38 蜗杆的标准模数是 模数，其分度圆直径= ;蜗轮的标准模数是 模数，其分度圆直径= 。
39 有一普通圆柱蜗杆传动,已知蜗杆头数=2，蜗杆直径系数q=8，蜗轮齿数=37,模数m=8mm,则蜗杆分度圆直径= mm；蜗轮分度圆直径= mm；传动中心距a mm；传动比i= ；蜗轮分度圆上螺旋角= 。
40 阿基米德蜗杆传动变位的主要目的是为了 和 。
41 在进行蜗杆传动设计时，通常蜗轮齿数＞26是为了 ；＜80(100）是为了 。
42 蜗杆传动中,已知蜗杆分度圆直径,头数，蜗杆的直径系数q，蜗轮齿数,模数m，压力角，蜗杆螺旋线方向为右旋，则传动比i= ,蜗轮分度圆直径= ，蜗杆导程角= ，蜗轮螺旋角 ,蜗轮螺旋线方向为 。
43 阿基米德圆柱蜗杆传动的中间平面是指 的平面.
44 由于蜗杆传动的两齿面间产生较大的 速度，因此在选择蜗杆和蜗轮材料时，应使相匹配的材料具有良好的 和 性能.通常蜗杆材料选用 或 ，蜗轮材料选用 或 ，因而失效通常多发生在 上.
45 蜗杆导程角的旋向和蜗轮螺旋线的力向应 。
46 蜗杆传动中，一般情况下 的材料强度较弱，所以主要进行 轮齿的强度计算。
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Ft
Ft1（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Fα
Fα1（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/d3 N；Fr3=–Fr4= Ft4tan α= (2T4/d4)tanα N；
Fa3=–Ft4=2T4/d4 N；
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↑、Ⅲ
2）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
1 B 2 C 3 A 4 B 5 A
6 A 7 C 8 A 9 D 10 A
11 C 12 B 13 B 14 B 15 B
16 D 17 D 18 A 19 D 20 B
2、填空题
21 斜
22 低，好,=1、2、4
23 880 N、1 800 N
24 高
25
26 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、1
35 温升过高、胶合，单位时间内产生的热量等于散发的热量，以保持热平衡
36 单、较大
37 相同、导程角
38 轴向、mq；端面、
39 =mq=8×8 mm=64 mm;==8×37 mm=296 mm；a=0。5m（q+)=0。5×8×（8+37)mm=180 mm;i==37/2=18.5；=arctan（)=arctan（2/8)=
40 凑传动比、凑中心距
41 保证传动的平稳性;防止蜗轮尺寸过大，造成相配蜗杆的跨距增大，降低蜗杆的弯曲刚度
42 ；右旋
43 通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面
44 相对滑动；减摩、耐磨；碳素钢或合金钢,青铜或铸铁；蜗轮
45 相同
46 蜗轮;蜗轮

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