机械设计作业集第11章答案免费下载.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 机械设计作业集 /3/24第十一章 蜗杆传动一、 选择题111与齿轮传动相比, _D_不能作为蜗杆传动的优点。A 传动平稳、 噪声小C 可产生自锁B 传动比能够较大D 传动效率高112阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当与直齿条与_B_齿轮的啮合。A 摆线B 渐开线C 圆弧曲线D、 变态摆线113 在蜗杆传动中, 如果模数和蜗杆头数一定, 增加蜗杆分度圆直径, 将使_B_。A 传动效率提高, 蜗杆刚度降低C 传动效率和蜗杆刚度都提高B 传动效率降低, 蜗杆刚度提高D 传动效率和蜗杆刚度都降低114大多数蜗杆传动, 其传动尺寸主要由齿面接触疲劳强度决定, 该强度计算的目的是为防止_D_。A 蜗杆齿面的疲劳点蚀和胶合C 蜗轮齿的弯曲疲劳折断B 蜗杆齿的弯曲疲劳折断D 蜗轮齿面的疲劳点蚀和胶合115在蜗杆传动中, 增加蜗杆头数 z1, 有利于_D_。A 提高传动的承载能力C 蜗杆加工B 提高蜗杆刚度D 提高传动效率116为了提高蜗杆的刚度, 应_A_。A 增大蜗杆的直径B 采用高强度合金钢作蜗杆材料C 蜗杆硬度, 减小表面粗糙度值117 为了提高蜗杆传动的啮合效率 l, 在良好润滑的条件下, 可采用_B_。A 单头蜗杆B 多头蜗杆C 较高的转速 n1D 大直径系数蜗杆118对闭式蜗杆传动进行热平衡计算, 其主要目的是_B_。A 防止润滑油受热后外溢, 造成环境污染 B 防止润滑油油温过高使润滑条件恶化C 防止蜗轮材料在高温下机械性能下降D 蜗杆蜗轮发生热变形后正确啮合受到破坏119对于一般传递动力的闭式蜗杆传动, 其选择蜗轮材料的主要依据是_A_。A 齿面滑动速度B 蜗杆传动效率C 配对蜗杆的齿面硬度D 蜗杆传动的载荷大小1110对于普通圆柱蜗杆传动, 下列说法错误的是_B_。A 传动比不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径比 B 蜗杆直径系数越小, 则蜗杆刚度越大C 在蜗轮端面内模数和压力角为标准值1111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_C_。A 增大 B 不变 C 减小D 蜗杆头数 z1多时, 传动效率提高1112在蜗杆传动中, 轮齿承载能力计算, 主要是针对_D_来进行的。A 蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度 B 蜗杆齿根弯曲强度和蜗轮齿面接触强度C 蜗杆齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度 D 蜗轮齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度1113蜗杆常选用的材料是_C_。ACHT150BDZCuSn10P1GCr15班 级姓 名学 号成 绩任课教师批改日期45号钢- 1 - 机械设计作业集 /3/241114 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似, 其中_B_为最易发生。A 点蚀与磨损B 胶合与磨损C 轮齿折断与塑性变形D 胶合与塑性变形1115蜗轮蜗杆传动中, 蜗杆 1和蜗轮 2受到的转矩的关系为_C_。A T2 = T1B T2 = iT1D T2 = iT1C T2 = ihT1h二、 填空题1116蜗杆直径系数 q =d1/m_。1117 蜗杆传动发生自锁的条件是_g£jv_。1118阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是 ma1= mt2 = m, a a1 = a t2=a, g1b2。1119 在蜗杆传动中, 蜗杆头数越少, 则传动效率越 低 , 自锁性越 好 。一般蜗杆头数常取 1、 2、 4、 6 。1120 对滑动速度 vs4m/s的重要蜗杆传动, 蜗杆的材料可选用 合金钢 进行 淬火 处理; 蜗轮的材料可选用 锡青铜 。1121蜗杆传动中强度计算的对象是 蜗轮 , 其原因是 材料上, 蜗轮采用青铜, 强度差 、 结构上, 蜗杆的齿是连续的, 蜗轮的齿是独立的 。1122 蜗杆传动中, 蜗杆螺旋线的方向和蜗轮螺旋线的方向应 相同 , 蜗杆的 导程角 应等于蜗轮的螺旋角。1123 闭式蜗杆传动的功率损耗, 一般包括 啮合摩擦损耗 、 轴承摩擦损耗 、 溅油损耗 三部分。三、 分析与思考题1124 蜗杆传动与齿轮传动相比有何特点?常见于什么场合?答: 特点: 1、 传动比大, 结构紧凑; 2、 传动平稳, 噪声低; 3、 当g£jv时, 具有自锁性; 4、 齿面滑动速度大, 效率低。适用于大传动比的运动传递, 而在动力传输中的应用受到限制。1125 与普通圆柱蜗杆传动相比, 圆弧圆柱蜗杆传动、 环面蜗杆传动、 锥蜗杆传动各有何特点?各适用于什么场合?答: 圆弧圆柱蜗杆传动效率高, 承载能力强, 体积小, 质量小, 结构紧凑, 应用于各种机械设备的减速机构中; 环面蜗杆传动传动效率高, 承载能力强; 锥蜗杆传动重合度大, 传动比范围大, 承载能力和效率较高。1126 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?答: 影响蜗杆传动效率的主要因素有啮合摩擦损耗 、 轴承摩擦损耗 、 溅油损耗, 其中主要是啮合摩擦损耗, 它与蜗杆的导程角、 滑动速度等有关。传递大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动是因为其效率较低。班 级姓 名学 号成 绩任课教师批改日期- 2 - 机械设计作业集 /3/241127 在普通圆柱蜗杆传动中, 为什么将蜗杆的分度圆直径规定为标准值?答: 将蜗杆的分度圆直径规定为标准值是为了限制滚刀的数目, 便于滚刀的标准化。1128 蜗杆传动的失效形式及计算准则是什么? 常见的材料配对有哪些? 选择材料应满足哪些要求? 答: 开式: 失效形式为齿面磨损、 轮齿折断, 设计准则为保证齿根弯曲疲劳强度; 闭式: 失效形式为齿面胶合、 点蚀, 设计准则为按齿面接触疲劳强度设计, 校核齿根弯曲疲劳强度, 还需作热平衡核算。蜗杆的材料一般为碳钢、 合金钢; 蜗轮的材料为铸造锡青铜、 铸造铝铁青铜、 灰铸铁。选择蜗轮、 蜗杆材料不但要求具有足够的强度, 更重要的是具有良好的磨合和耐磨性能。1129 蜗轮材料的许用接触应力, 有的与相对滑动速度大小有关, 而与应力循环次数无关, 有的则相反, 试说明其原因。答: 当蜗轮材料为灰铸铁或高强度青铜( sB³300MPa) 时, 蜗杆的承载能力主要取决于齿面胶合强度, 但因当前无胶合强度计算公式, 故采用接触强度计算, 在查蜗轮的齿面许用接触应力时, 要考虑相对滑动速度的大小, 而且胶合不属于疲劳失效, 因此许用接触应力与应力循环次数无关。若蜗轮材料为sB<300MPa的锡青铜, 则蜗轮主要为接触疲劳失效, 许用接触应力与应力循环次数有关。1130 对于蜗杆传动, 下面三式有无错误?为什么?(1)i = ww1 = n1 = z2 = d 2n2z1d12a = d1 + d 2 =(2)(3)m2 (z1 + z2)2Ft2 = 2T2 = 2T1i = 2T1 = Ft1d 2d 2d1i = ww1 = nn= z¹ d答: (1)12z12d221a = d1 + d2 = m2 (q + z2) ¹ 2m(2)(3)(z1 + z2)2Ft2 = 2T2 = 2T1ih ¹ 2T1i2T1i = 2T1 g ¹ 2T1d2d2d2d2d1 tand111-31 蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题?如何进行热平衡计算?常见的散热措施有哪些?答: 蜗杆传动齿面滑动速度大, 效率低, 因此工作时发热量大, 若热量不能及时散出, 将因油温不断升高而使润滑油稀释, 从而增大摩擦损失, 甚至发生胶合。因此, 必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件进行热平衡计算, 以保证油温稳定地处于规定的范围内。常见的散热措施: 1、 加散热片以增大散热面积; 2、 在蜗杆的轴端加装风扇以加速空气的流通; 3、 在传动箱内装循环冷却管路。1132 为什么蜗杆传动要进行蜗杆的刚度计算?对于常见的两端支承蜗杆轴如何进行刚度计算?答: 蜗杆传动由于传动比较大, 蜗轮的尺寸较班 级姓 名学 号成 绩任课教师批改日期大, 蜗杆的支承跨距较大, 蜗杆受力后会产生较大的变形, 会造成轮齿上载荷集中, 影响正确啮合, 因此要进行蜗杆的刚度计算。- 3 - 机械设计作业集 /3/241133 为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能力主要取决于蜗轮轮齿的强度, 用碳钢或合金钢制造蜗轮有何不利?答: 由于结构和材料上的原因, 失效总是发生在蜗轮上。结构上: 蜗杆是连续的齿, 而蜗轮的齿则是孤立的; 材料上: 蜗杆是钢制的, 强度较高, 而蜗轮的材料则是青铜, 强度较低。在蜗杆传动中, 啮合齿面具有较大的滑动速度, 为了减少磨损, 提高抗胶合能力, 要求配对轮齿材料具有良好的减磨性、 磨合性和耐磨性, 用碳钢或合金钢制造蜗轮, 虽强度高, 但与碳钢蜗杆配对时减磨性和耐磨性差。1134 在动力蜗杆传动中, 蜗轮的齿数在什么范围内选取?齿数过多或过少有何不利?答: 蜗轮齿数主要取决于传动比, 即 z2= i z1 。 z2不宜太小( 如 z226), 否则将使传动平稳性变差。 z2也不宜太大( z2£80), 否则在模数一定时, 蜗轮直径将增大, 从而使相啮合的蜗杆支承间距加大, 降低蜗杆的弯曲刚度。1135 图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮 (或蜗杆)的转向, 蜗轮齿的螺旋线方向, 蜗杆、 蜗轮所受各分力的方向。n1Fr1Ft2Fa1Ft1Fa2n2Fr2n2n2Fr2Fa1Ft1Fa2n1Ft2Fr1n1题 1135图班 级成 绩任课教师批改日期姓 名学 号- 4 - 机械设计作业集 /3/241136如图所示传动系统, 已知输出轴 n6的方向。(1)使各轴轴向力较小, 确定斜齿轮 3、 4和蜗杆蜗轮 1、 2的螺旋线方向(标在图上或用文字说明)及各轴的转向; (2)在图中标出各齿轮轴向力的方向。451632题 1136图蜗杆左旋451Fa1Ft1Fa2Fa5Fa46n6Fa3Fa632班 级姓 名学 号成 绩任课教师批改日期- 5 - 机械设计作业集 /3/24四、 设计计算题1137 某传动装置中采用蜗杆传动, 电机功率 P=10kW, 转速 n970 rmim, 蜗杆传动参数: z12, z260, q8, m8, 右旋, 蜗杆蜗轮啮合效率 1=0.75, 整个传v动系统总效率 =0.70, 卷筒直径 D=600 mm, 试求: D(1)重物上升时, 电机的转向( 画在图上) ; WFr2Fa2Fa1Ft2(2)重物上升的速度 v ; (3)重物的最大重量 W ; (4)蜗杆蜗轮所受各力大小, 并标出各力的方向。Ft1n1Fr1题 1137图解: ( 1) 如图( 2) w1 =n1 = zn2z260=2 = 30i =w21w2 = w1=n1p/3030=970´p = 3.38630900v = D2 ×w2 =600´3.386 =1015.78mm/ s =1.015m / s2( 3) W = Ph= 10´10 ´0.7 = 6896.55N3v1.015T1 = 95.5 nP = 95.5´10´10 = 98453.6Nmm970( 4) 51T2 =T1ih1 = 98453.6´3´0.75= 221520.6Nmm2T1 = 2´98453 = 2´98453 =12306.7NFt1 = Fa2 =d1z q12´8Fa1 = Ft2 = 2dT22 =2´221520 = 2´221520 = 923Nz m 60´82Fr1 = Fr2 = Ft2 tana = 923´tan20o = 335.9N班 级成 绩姓 名学 号任课教师批改日期- 6 - 机械设计作业集 /3/241138 图示为简单手动起重装置。已知: m8, z11, z240, q10, 卷筒直径 D=200 mm, 试确定: L(1)重物上升 1 m, 手柄应转多少圈? 若蜗杆为右旋, 当重物上升时, 手柄转向如何( 画在图上) ? (2)若蜗杆蜗轮齿面间的当量摩擦系数为 fv=0.2, 此机构是否自锁? D(3)若重物重量 G=1000N, 人手推力 F=50N, 计算手柄力臂长度 L; (4)当提升重物或降下重物时, 蜗轮齿面是单侧受载还是双侧受载?j2 = 1000 =1000p´200 =1.59圈解: ( 1) pDGz2j2 = 401 ´1.59 = 63.66圈j1 = z1题 1138图arctan( ) 11.3of =( 2) jv =vg = arctan( zq1 ) = arctan(101 ) = 5.71og £ jv 自锁( 3) T1 = FL = 50Ltang0.1h = tan(g +jv) = tan(5.71o +11.3o) = 0.3269T2 = T1ih = 50L´ ´0.3269 = 653.8L T2 = G D2 =1000´40200=100000Nmm21L = 1000000 =152.9mm653.8( 4) 当提升重物时, 蜗轮齿面左侧受力, 降下重物时, 重力为驱动力, 蜗轮的工作齿面没有改变, 因此为单侧受载。1139 已知一蜗杆传动, 蜗杆为主动, 转速 nl=1440r/min, 蜗杆头数 zl=2, 模数 m=4mm, 蜗杆直径系数 q=10, 蜗杆材料为钢, 齿面硬度大于 45HRC, 磨削, 蜗轮材料为铸锡青铜, 求该传动的啮合效率 1和总效率 。解: g = arctan( zq1 ) = arctan(102 ) =11.3opd1n160´1000cosg = p´4´10´1440o = 3.07m/ s60000cos11.3vs =查表 11-18, fv=0.028, jv=1°36¢, 则tangtan11.3oh1 = tan(g +jv) = tan(11.3o +1.6o) = 0.8724班 级成 绩任课教师批改日期h= (0.95 0.96)h1 = 0.83姓 名学 号- 7 - 机械设计作业集 /3/241140 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆减速器, 传递功率 P1=7.5kW, 蜗杆转速 n1=970r/min, 传动比 i=18, 由电动机驱动, 载荷平稳。蜗杆材料为 20Cr 钢, 渗碳淬火, 硬度大于 58HRC。蜗轮材料为 ZCuSnl0P1, 金属模铸造。蜗杆减速器每日工作 8小时, 工作寿命为 7年(每年 250个工作日)。解: 略班 级姓 名学 号成 绩任课教师批改日期- 8 - 机械设计作业集 /3/241141如图所示传动系统, 已知电机转动方向。(1)试说明为什么带传动布置在高速级, 而链传动布置在低速级? (2)使各轴轴向力较小, 确定斜齿轮 3、 4和蜗杆蜗轮 5、 6的螺旋线方向(标在图上或用文字说明); (3)在图中标出所有轴向力的方向。解: Kn5K向Fa5656K5n6Fa6n6n1Fa3341n3n4n1Fa42Fa1n2Fa2题 1141图( 1) 带传动布置在高速级是因为: 带传递的力不宜过大, 否则容易打滑; 带有过载保护的作用; 带是弹性体, 有缓冲吸振的作用。 链传动布置在低速级是因为: 链传动具有多边形效应, 高速时冲击振动大, 动载荷大。( 2) 如图。蜗轮 6为右旋。班 级姓 名学 号成 绩任课教师批改日期- 9 -