第十一章 蜗杆传动.doc

第十一章 蜗杆传动

复习思考题
1、磨削时没有理论误差精度较高的普通圆柱蜗杆是
①延伸渐开线蜗杆；②渐开线蜗杆；③阿基米德蜗杆；④圆弧面蜗杆
2、标准蜗杆传动的中心距计算公式应力
①； ②；
③； ④
3、蜗杆蜗轮啮合面间的滑动速度Va与蜗杆的圆周速度V1之间有如下关系
①Va=V1；②；Va>V1；③Va<V1；④Va与V1没关系
4、蜗杆传动的主要失效形式是
①齿面疲劳点蚀；②齿根的弯曲折断；③齿面的胶合和磨损；④齿面的塑性变形
5、蜗杆传动的油温最高不应超过
①30℃；②50℃；③80℃；④120℃
6、其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度
①增加；②减小；③保持不变；④不一定
7、蜗杆传动为什么要引入直径系数q？
8、蜗杆的热平衡核算不满足要求时可采取哪些措施。

习题
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
1 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。
2 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= 。
3 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 。
4 蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值应越 。
5 在蜗杆传动中，产生自锁的条件是 。
6 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。
7 变位蜗杆传动仅改变 的尺寸，而 的尺寸不变。
8 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 。
9 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 。
10 闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括： 、 和 三部分。
11 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。
12 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 。
13 蜗杆分度圆直径= ；蜗轮分度圆直径= 。
14 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= 。
15 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 。
16 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。
17 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。
18 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= 。
19 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= 。
20 阿基米德蜗杆传动变位的主要目的是为了 和 。
21 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 。
22 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 。
23 阿基米德圆柱蜗杆传动的中间平面是指 的平面。
24 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。
25 蜗杆导程角的旋向和蜗轮螺旋线的力向应 。
26 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、分析计算题
1.阿基米德蜗杆传动，已知比i=18，蜗杆头数Z1=2，直径系数q=10，分度圆直径d1=80mm。试求：1）模数m、蜗杆分度圆柱导程角、蜗轮齿数Z2及分度圆柱螺旋角β；2）蜗轮的分度圆直径d2和蜗杆传动中心距α。
2.分析与思考：蜗轮蜗杆传动正确啮合条件如何？为什么将蜗杆分度圆直径d1定为标准值？
3.图中蜗杆主动，试标出未注明的蜗杆（或蜗轮）的螺旋线方向及转向，并在图中绘出蜗杆、蜗轮啮合点处作用力的方向（用三个分力：圆周力Ft、径向力Fr、轴向力F。表示）。

4.1）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？
5.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）

6.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）。

7.分析与思考：蜗轮与蜗杆啮合点处各力之间关系如何？与斜齿圆柱齿轮传动各力之间关系有何异同？
8.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。
9.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）。

10.已知一闭式单级普通蜗杆传动，蜗杆的转速n1=1440r/min，传动i=24，Z1=2，m=10mm，q=8，蜗杆材料为45号钢表面淬火，齿面硬度为50HRC，蜗轮材料为ZCuSn10P1，砂模铸造。若工作条件为单向运转，载荷平稳，使用寿命为2400h。试求：蜗杆能够传递的最大功率P1。（要点提示：因为蜗杆传动的承载能力主要取决于蜗轮齿面接触强度，故可σH≤σHP求解P1。即：首先根据
求出；再由求T1；然后由求得P1）
11. 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？
12. 图示为带工运输机中单级蜗杆减速器。已知电动机功率P=7.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i=15，载荷有轻微冲击，单向连续运转，每天工作8小时，每年工作300天，使用寿命为5年，设计该蜗杆传动。
13. 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。
14.析与思考：在蜗杆蜗轮机构中，若蜗杆为主动件且其转向已知时，从动蜗轮的转向如何决定。
15.带式运轮机用阿基米德蜗杆传动，已知传递功率P1=8.8kW, n1=960r/min, 传动比i=18，蜗杆头数z1=2，直径系数q=8，蜗杆导程角，蜗轮端面模数m=10mm，蜗杆主动时的传动效率=0.88，蜗杆为左螺旋，转动方向如图a所示。

（1）试在图上标出蜗轮的转向及各力的指向。
（2）列式计算蜗杆与蜗轮各自所受到的圆周力Ft、轴向力Fa、径向力Ft（单位为N）。
16.一单头蜗杆传动，已知蜗轮的齿数z2=40，蜗杆的直径系数q=10，蜗轮的分度圆直径d2=200mm。试求：
（1）模数m、轴向齿距pa1，蜗杆分度圆直径d1，中心距α及传动i12。
（2）若当量摩擦系数fv=0.08，求蜗杆、蜗轮分别为主动件时的效率及。
（3）若改用双头蜗杆，其、又为多少？
（4）从效率与的计算中可得出什么结论？
17. 图示为双级蜗杆传动。已知蜗杆1、3均为右旋，轴I为输入轴，其回转方向如图示。试在图上画出：
（1）各蜗杆和蜗轮的螺旋线方向；

（2）轴Ⅱ和轴Ⅲ的回转方向；
（3）蜗轮2和蜗杆3所受的各力。

18.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？