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 BGCrl5 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=1/2 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FF1（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F1的方向。F2(蜗轮)-F2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、F)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、F1及蜗累受力Ft2、Fr2、F2-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=2500Nmm，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m如图示。要求：1）确定、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（Nmm),压力角为，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）在图中用箭头画出轴上齿轮2和蜗杆3所受各力Ft、Fr、Fa的方向。解题分析：1）、轴的转动方向n、n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 = (2T4/d4)tan N；Fa3=Ft4=2T4/d4 N；4）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、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、轴的回转方向（在图中标示）；2)、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，、轴的回转方向：轴n-逆时针；轴n-朝下；轴n、2）、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t10670，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、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 A6 A 7 C 8 A 9 D 10 A11 C 12 B 13 B 14 B 15 B16 D 17 D 18 A 19 D 20 B2、填空题21 斜22 低，好,=1、2、423 880 N、1 800 N24 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、135 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=88 mm=64 mm;=837 mm=296 mm；a=0。5m（q+)=0。58（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11