机械设计_蜗杆传动习题解答.pdf

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1、蜗杆传动蜗杆传动一一选择题选择题(1)对于传递动力的蜗杆传动，为了提高传动效率，在一定限速内可采用B。A.较大的蜗杆直径系数B.较大的蜗杆分度圆导程角C.较小的模数D.较少的蜗杆头数(2)蜗杆传动中，是以蜗杆的B参数、蜗轮的A参数为标准值。A.端面B.轴向C.法向(3)蜗杆传动的正确啮合条件中，应除去C。A.ma1 mt2B.a1t2C.12D.12，螺旋相同(4)设计蜗杆传动时，通常选择蜗杆材料为A，蜗轮材料为C，以减小摩擦力。A.钢B.铸铁C.青铜D.非金属材料(5)闭式蜗杆传动失效的主要形式是B。A.点蚀B.胶合C.轮齿折断D.磨损(6)下列蜗杆副材料组合中，有B是错误或不恰当的。序号1

2、2345蜗杆40Cr 表面淬火18CrMnTi渗碳淬火45 钢淬火45 钢调质zCuSn5Pb5Zn5蜗轮ZCuA110Fe3ZCuSn10Pb1ZG340640HT250HT150A.一组B.二组C.三组D.四组E.五组(7)在标准蜗轮传动中，蜗杆头数一定，加大蜗杆特性系数q将使传动效率B。A.增加B.减小C.不变D.增加或减小(8)在蜗杆传动中，对于滑动速度vs 4m/s的重要传动，应该采用D作为蜗轮齿圈的材料。A.HT200B.18CrMnTi渗碳淬火C.45 钢调质D.ZCuSnl0Pb1(9)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

3、B.蜗轮齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度C.蜗杆齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度1D.蜗轮齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度(10)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.防止润滑油温度过高使润滑条件恶化C.防止蜗轮材料在高温下力学性能下降D.防止蜗轮蜗杆发生热变形后正确啮合受到破坏(11)图 11-1 所示蜗杆传动简图中，图C转向是正确的。图 11-1(12)蜗杆所受的圆周力Ft1反。A.圆周力Ft2B.轴向力Fa2C.径向力Fr2(13)与齿轮传动相比，D不是蜗杆传动的优点。A.传动平稳，噪声小B.传动比可以很大C.可以自锁D.传动效率高(14)普通

4、蜗杆传动，蜗杆头数z1常取为A。A.1、2、4、6B.25C.36D.48(15)在蜗杆传动中，通常的传动形式是A。A.蜗杆主动，蜗轮从动B.蜗轮主动，蜗杆从动C.蜗杆或蜗轮主动D.增速传动(16)蜗杆直径系数q(或蜗杆分度圆直径d1)值的标准化，是为了C。A.保证蜗杆有足够的刚度B.提高蜗杆传动的效率C.利于蜗轮滚刀的标准化D.便于蜗杆刀具的标准化(17)蜗杆传动变位前后，蜗轮的节圆直径A。2、轴向力Fa1分别与蜗轮所受的B、A大小相等，方向相A.不变B.改变C.不一定改变D.是否改变由设计者确定(18)蜗轮轮缘与轮毂采用不同材料的目的是为了C。A.加工方便B.提高精度C.节约有色金属D.减

5、轻重量(19)已知图 11-2 中 I 轴的转向，欲提升重物 W，则蜗杆螺旋线方向及蜗轮轮齿旋向应为A。A.右、右B.右、左C.左、左D.左、右图 11-2(20)蜗杆传动较为理想的材料组合是B。A.钢和铸铁B.钢和青铜C.钢和铝合金D.钢和钢(21)在蜗杆传动的强度计算中，若蜗轮的材料选用铸铁或者B 300MPa的青铜，则其许用应力与B有关。A.蜗轮的铸造方法B.蜗杆与蜗轮齿面间的相对滑动速度C.应力循环次数D.蜗轮受双向载荷还是单向载荷(22)蜗杆减速器采用风扇冷却时，风扇应装在A。A.蜗杆轴上B.蜗轮轴上C.较高的(上面的)轴上D.较低的(下面的)轴上(23)蜗杆传动中，蜗轮的轮缘通常采

6、用青铜，蜗杆常采用钢来制造，这是因为这样配对B。A.强度高B.减摩耐磨性好C.加工性能好D.价格便宜(24)蜗轮材料为 HT200 的开式蜗杆传动，其主要失效形式是B。A.齿面点蚀B.齿面磨损C.齿面胶合D.蜗轮轮齿折断(25)在其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则齿面滑动速度A。A.增加B.保持不变C.减小D.可能增加或减小3(26)提高蜗杆传动效率的有效措施是B。A.增加蜗轮齿数z2B.增加蜗杆头数引z1C.减小模数mD.增大蜗杆直径系数q(27)蜗杆分度圆直径不能按B公式计算。A.d1 mqB.d1 mz1C.d1z1mD.d1 2a d2tan(28)蜗杆传动热平衡计算的目的是为了控制温

7、升，防止B。A.蜗杆力学性能下降B.润滑油变质和胶合C.传动效率下降D.蜗轮材料退火(29)设计蜗杆传动时，为了提高蜗杆的刚度，应首先A。A.增大蜗杆的分度圆直径d1B.采用高强度合金钢制造蜗杆C.提高蜗杆硬度和降低表面粗糙度D.增加蜗杆头数(30)在增速蜗杆传动中，必须使蜗杆的导程角A当量摩擦角。A.大于B.等于C.小于D.小于或等于(31)蜗杆传动在单位时间内的发热量，是通过A来进行计算的。A.传递的功率P1与传动效率B.蜗杆的转速n1与传动效率C.传动比i和传动效率D.润滑油的黏度和滑动速度vs(32)蜗杆传动中，己知蜗杆头数z11，模数m 6.3mm，蜗杆分度圆直径d1 63mm，蜗轮

8、齿数z2 40，转速n2 50r/min，则蜗杆传动啮合节点的相对滑动速度vs等于Dm/s。A.1.89B.3.35C.6.25D.6.63(33)在计算蜗杆的变形时，可以不考虑蜗杆所受B力的影响。A.径向B.轴向C.切向D.径向和轴向(34)阿基米德蜗杆传动中，规定D上的参数为标准值。A 法平面B 轴面C 端面D 中间平面(35)按蜗杆形状不同，蜗杆传动可分为ABC。A 圆环面蜗杆传动B 圆柱面蜗杆传动C 阿基米德蜗杆传动D 锥蜗杆传动(36)蜗杆传动与齿轮传动相比较，其主要特点有ABC。A 传动比大，传动平稳B 可实现自锁4C 发热量大D 传递功率大(37)计算蜗杆传动的传动比时，用B D

9、公式计算是正确的。Ai W1/W2Bi z2/z1Ci d2d1Di n1n2(38)常用蜗杆传动的传动比的范围通常为C。Ai121Bi121 8Ci12 8 80(39)蜗杆直径系数q的定义是B。Aq d1mBq ad1Cq d1m(40)起吊重物用的手动蜗杆估动，宜采用A蜗杆。A 单头，小升角B 单头，大升角C 多头，小升角D 多头，大升角(41)在其他条件相同情况下，若增加蜗杆头数z1,则滑动速度A。A 增加B 保持不变C 减小D 可能增加，也可能减小(42)蜗杆传动中的滑动速度等于C。A 蜗杆的圆周速度B 蜗轮的圆周速度Cv v212212(v1蜗杆的圆周速度，v2蜗轮的圆周速度)(4

10、3)以下几种蜗杆传动中，传动效率最高的是A。Am 6mm,z1 2,v 250,q 9Bm 6mm,z1 2,v 250,q 11Cm 6mm,z11,v 250,q 9Dm 6mm,z11,v 250,q 11(44)蜗杆升角为，轴面模数和压力角分别为ma1和a1;蜗轮螺旋角，端面模数和压力角分别为mt2和t2。若蜗杆和蜗轮正确啮合，则以下条件中，ABCD成立。AB 旋向相同Cma1 mt2Da1t2(45)一对变位的蜗杆传动，若其变位系数为x 0，则A。5A 蜗轮的节圆直径大于其分度圆直径B 其压力角和啮合角相等C 和标准传动相比，蜗杆的齿顶高增大，齿根高减小D 蜗杆传动的节圆柱直径大于分

11、度圆柱直径(46)蜗杆传动时，蜗杆的 3个分力用Ft1、Fa1、Fr1与蜗轮的 3个分力的Ft2、Fa2、Fr2关系为D。AFt1 Ft2,Fa1 Fa2,Fr1 Fr2,并且方向相反BFt1 Ft2,Fa1 Fa2,Fr1 Fr2,并且方向相同CFt1 Ft2,Fa1 Ft2,Fr1 Ft2,并且方向相反DFt1 Fa2,Fa1 Ft2,Fr1 Fr2,并且方向相反(47)采用蜗杆变位传动时，B。A.仅对蜗杆进行变位B.仅对蜗轮进行变位C.同时对蜗杆、蜗轮进行变位(48)对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的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q越小，则蜗杆刚度越大C.在

12、蜗杆端面内模数和压力角为标准值D.蜗轮头数z1多时，传动效率提高二二填空题填空题(1)在蜗杆传动中，产生自锁的条件是螺旋线升（导程）角小于啮合面的当量磨擦角或v(1 2)或v。(2)对闭式蜗杆传动，通常是按蜗轮齿面接触疲劳强度进行设计，而按蜗轮齿根弯曲疲劳强度进行校核；对于开式蜗杆传动，则通常只需按蜗轮齿根弯曲疲劳强度进行设计。(3)在闭式蜗杆传动中，只需对蜗轮进行齿面点蚀(替代胶合)和齿根弯曲疲劳强度计算。(4)蜗杆传动的承载能力计算包括以下几个方面：蜗轮齿根弯曲疲劳强度、蜗轮齿面接触疲劳强度、蜗杆刚度。(5)蜗杆传动中，蜗杆的头数根据 要求的传动比和传动效率选定；蜗轮的齿数主要是根据传动比

13、确定。6(6)蜗杆传动中，作用在蜗杆上的3 个分力中最大的是轴向力。(7)蜗杆传动变位的目的主要是为了配凑中心距、提高承载能力、提高传动效率。(8)蜗杆传动中，把蜗杆螺旋部分看作以蜗杆齿根圆直径为直径的轴进行强度和刚度的校核。(9)采用铸铝青铜 ZCuAll0Fe3 作蜗轮轮缘材料时，其许用接触应力H与相对滑动速度vs有关，而与接触疲劳次数无关。(10)蜗杆传动标准中心距的计算公式为a mq z2。2(11)在蜗杆传动中，由于材料和结构的原因，蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上。(12)普通圆柱蜗杆传动的标准模数m和标准压力角在中间平面上，在该平面内，蜗杆传动

14、相当于齿条与齿轮啮合传动。(13)蜗轮轮齿的失效形式有齿面胶合、点蚀、磨损、齿根弯曲疲劳。但因蜗杆传动在齿面间有较大的相对滑动速度，所以更容易产生胶合 和磨损 失效。(14)在蜗杆传动中，蜗轮的螺旋线方向应与蜗杆螺旋线方向相同。(15)规定蜗杆直径系数q(或分度圆直径d1)的标准，是为了减少蜗轮滚刀的数目，以利于刀具的标准化。(16)蜗杆直径系数q定义为蜗杆分度圆直径d1与模数m之比。(17)在蜗杆传动中，当采用非标准滚刀或飞刀加工蜗轮时，蜗杆的直径系数q(或分度圆直径d1)，可以不取标准值。(18)其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则齿面滑动速度增加。(19)蜗杆传动中，作用在蜗杆上的三个分力

15、中最大的是轴向力。(20)对于连续工作的闭式蜗杆传动，除计算强度和刚度外，还应进行 热平衡计算，其目的是为了限制油温升高以及防止油变质和齿面胶合失效。(21)蜗杆传动中，由于啮合齿面沿螺旋线的切线方向滑动速度较大，因此最容易出现胶合，减小 蜗杆的导程角可以降低滑动速度。(22)采用铸铝青铜 ZCuAl10Fe3 作蜗轮轮缘材料时，其许用接触应力H与相对滑动速度有关，而与接触疲劳次数无关。(23)阿基米德蜗杆的螺旋面可在车床上用车 梯形刀加工，车刀刀刃为直线，加工时刀刃与 蜗杆轴线在同一水平面内。在垂直于蜗杆轴线的剖面上，齿廓为 阿基米德螺旋线，在通过蜗杆轴线的剖面7上，齿廓为 直线，犹如 直齿

16、齿条的齿廓，蜗轮是用与相配蜗杆具有同样尺寸(不考虑啮合时的径向间隙)的 蜗轮滚 刀按范成原理切制加工的，所以，在中间平面上，阿基米德蜗杆与蜗轮的啮合相当于 直齿齿条与 渐开线 齿轮的啮合。(24)蜗杆传动的计算载荷是 名义载荷与载荷系数 K 的乘积，在K KAKvK中,KA为使用工作情况系数，Kv为动载荷系数，K为齿向载荷分布系数。(25)蜗杆传动的总效率包括啮合效率1、轴承效率2效率和搅油效率3效率。其中啮合效率1=tan/tann，影响蜗杆传动总效率的主要因素是啮合效率。(26)蜗杆的常用材料有20Cr 45 40CrZCuSn10P1ZCuSn5Pb5Zn5ZCuA110Fe3，蜗轮的常

17、用材料有HT200，选择蜗轮材料时，主要考虑滑动速度vs大小。(27)在蜗轮直径一定时，节约蜗轮铜材主要措施有齿圈与轮芯组合，拼铸等。(28)确定蜗杆螺纹部分的长度L时，主要考虑的因素有m、z1、z2、及磨削与否。(29)孔蜗轮轮缘宽度主要取决于z1及da1。(30)蜗轮材料的许用接触应力与配对材料的种类、铸造方式、滑动速度vs及循环次数有关。(31)在蜗杆传动的设计计算中，必须对蜗杆进行刚度校核，原因是因变形会影响啮合与载荷集中。(32)蜗杆传动的效率由啮合磨擦损耗、轴承摩擦损耗、溅油损耗三部分组成。(33)蜗杆传动热平衡计算的依据是发热量1散热量2。(34)蜗杆传动的热平衡计算不能满足要求

18、时，通常采取的措施有1加大散热片的面积2加风扇3用水冷却管(35)减速蜗杆传动中，主要的失效形式为齿面胶合、疲劳点蚀、磨损和轮齿折断，常发生在蜗轮齿上。(36)蜗杆传动中，由于传动效率低，工作时发热量大，需要进行计算。若不能满足要求，可采取热平衡，加散热片，蜗杆轴端加装风扇，传动箱内装循环冷却管路。(37)在润滑良好的情况下，减摩性好的蜗轮材料是青铜类，蜗杆传动较理想的材料组合是蜗杆选用碳素钢或合金钢，蜗轮选用青铜类或铸铁。8(38)有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知z1 2，z2 42,q 8中间平面上模数m 8mm，压力角 20。蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径d164mm，传动中心距a 200m

19、m,传动比i 21。蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角r arctanz1/q。蜗轮为左旋，蜗轮分度圆柱上的螺旋角 14.036。(39)两轴交错角为90的蜗杆传动中，其正确啮合的条件是ma1 mt2 m,12，和12等值同向。(40)蜗杆传动设计中，通常选择蜗轮齿数z2 26是为了保证传动的平稳性;z2 80是为了防止蜗轮尺寸过大引起蜗杆跨距大、或 弯曲刚度过低或模数过小、轮齿弯曲强度过低。三三是非题是非题(1)“蜗杆的导程角和蜗轮的螺旋角大小相等，方向相反”是蜗杆传动正确啮合条件之一。(F)(2)在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆的分度圆直径，将会增加蜗杆的刚度，但也会使传动效率降低。

20、(T)(3)“蜗杆的端面模数与蜗轮的端面模数相等”是蜗杆传动的正确啮合条件之一。(F)(4)开式蜗杆传动的主要失效形式是胶合失效。(F)(5)蜗杆传动的传动比i d2(由d1、d2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径)。(F)d1(6)蜗杆传动中，蜗杆头数越少，传动效率越低。(T)(7)在蜗杆传动设计中，必须进行蜗杆轮齿的强度计算。(F)(8)标准蜗杆传动的中心距a mz1 z2。(F)2(9)为了提高蜗杆传动的效率，在润滑良好的条件下，最有效的方法是增大直径系数q。(F)(10)在蜗杆传动中，进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算是以蜗轮为主，而进行刚度计算则是以蜗杆轴为主。(T)(11)蜗杆传

21、动由于在啮合传动过程中有相当大的滑动，因而更容易产生齿面点蚀和塑性变形。(F)(12)在选择蜗轮材料时，主要是要求其具有足够的强度和表面硬度，以提高其寿命。(F)(13)忽略摩擦力时，蜗杆与蜗轮所受切向力之间的关系为Ft1 Ft2tan(为蜗杆导程角)。(T)(14)在蜗杆传动中，蜗轮法面模数和压力角为标准值。(F)(15)当进行蜗杆刚度计算时，可以忽略蜗杆所受轴向力，而只考虑蜗杆所受切向力和径向力的影响。(T)(16)采用铸铝青铜 ZCuAl10Fe3 作蜗轮材料时，其主要失效方式是胶合。(T)9(17)阿基米德蜗杆传动应用广泛的原因是传动效率高，精度高。(F)(18)为了提高蜗杆传动的效率

22、，在润滑良好的条件下，最有效的方法是采用直径系数q(或分圆直径d1)大的蜗杆。(F)(19)计入摩擦力时，蜗杆的圆周向力Ft1和蜗轮的圆周向力Ft2的关系为Ft1=Ft2tan(为蜗杆导程角)。(F)(20)蜗杆传动的载荷系数(K KAKvK)要比齿轮传动的小。(T)(21)减速蜗杆传动不会发生自锁。(T)四四简答题简答题(1)如何恰当地选用蜗杆传动的传动比i12、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2?答：在蜗杆传动中，其传动比通常根据具体传动需要来选择，对于一般动力传动，i12通常在 580(或8100)之间。蜗杆头数z根据所要求的传动比和效率来选择，若要求大的传动比，而对效率要求不高，则z1可选得小

23、些，如果要求蜗杆传动具有自锁性，则z11，如果要求提高效率，则可增加z1，但z1一般选 1、2、4、6。蜗轮的齿数z2主要由传动比确定，通常z2 28。(2)在闭式蜗杆传动中，为什么必须进行热平衡计算，提高散热能力的措施有哪些?答：由于蜗杆传动的效率低于齿轮传动，因此，在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将会因油温的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小于等于同时间内的散热量”条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定范围内，这也是蜗杆传动的设计准则之一。可以通过加散热片以增大散热面积、在蜗杆轴端装风扇以加快空气流通速度或在箱体内加

24、冷却系统等措施来提高闭式蜗杆传动的散热能力。(3)采用什么办法可以节约蜗轮所用的铜材?(至少列出两种)答：在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈。青铜齿圈与铸铁轮芯之间采用过盈配合或螺栓连接。(4)为什么在斜齿圆柱齿轮传动中选取法向模数为标准值，而在蜗杆传动中则选取中间平面的模数为标准值?答：斜齿圆柱齿轮传动和蜗杆传动的标准模数的选取，主要是为了满足加工工艺性的要求。由于加工斜齿圆柱齿轮使用的是与加工直齿圆柱齿轮相同的刀具，其法向尺寸与直齿圆柱齿轮相同，故取为标准模数。而在蜗杆传动中，由于蜗轮的中间平面模数和蜗杆的轴向截面模数相等，在车床上加工蜗杆时，蜗杆齿距便于标准化，因此，将此模数取为标准，即蜗轮中间平

25、面模数取为标准模数。10(5)在蜗杆传动中，根据材料的不同，用于蜗轮齿面接触强度计算的许用应力通常可分为两大类：锡青铜(ZCuSn10Pl)等，其许用应力与滑动速度无关；铝青铜(ZCuAl10Fe3)和铸铁(HT200)等，其许用应力因滑动速度的增加而减小。试问：使用这两类材料时，蜗轮的失效形式与计算准则有何不同?答：第一类材料主要失效形式为点蚀失效，由齿面接触疲劳引起，其许用应力与滑动速度无太大关系。第二类材料主要失效形式为胶合失效，随滑动速度增加胶合更为严重，因而许用应力降低。因此，在设计蜗杆传动时，对于第一类材料应按蜗轮的接触疲劳强度作为计算准则，而对第二类材料，主要应该限制蜗轮的胶合失

26、效。(6)试述螺栓连接式、整体浇铸式和拼铸式蜗轮结构各适用于什么场合?答：螺栓连接式结构可传递较大的力，装拆比较方便，主要适用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮，整体浇铸式结构主要适用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮，而拼铸式结构则适用于批量生产的蜗轮。(7)蜗杆传动有哪些类型和特点?什么情况下宜采用蜗杆传动?(8)普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是什么?。(9)蜗轮滚刀与相应蜗杆的形状和尺寸有何关系?为了保证已加工好的蜗杆与蜗轮的良好接触，应采取什么必要的措施?(10)阿基米德蜗杆传动取哪个平面上的参数和尺寸为计算基准?哪些参数是标准值?(11)为什么在蜗杆传动中对每一个模数m规定了一定数量的标准的蜗杆

27、分度圆直径d1？d1的大小对蜗杆传动的刚度、效率和尺寸有何影响?(12)如何选择蜗杆的头数z1?对于动力传动，为什么蜗轮的齿数z2不应小于 28，也不宜大于 80？(13)试述蜗杆传动变位的目的和特点。(14)某一变位蜗杆传动在变位前后，传动中心距不变。试问：变位后蜗杆的节圆与分度圆是否重合?蜗轮的节圆与分度圆是否重合?为什么?变位前后蜗轮的分度圆是否相等?为什么?(15)当润滑不良和润滑良好时，相对滑动速度vs，对蜗杆传动有何影响?(16)对蜗杆副材料有什么要求?常用的蜗杆材料和蜗轮材料有哪些?蜗轮材料一般根据什么条件来选择?(17)为什么蜗轮齿圈材料常用青铜?锡青铜与铝铁青铜各有什么优缺点

28、?(18)蜗杆传动的主要失效形式是什么?为什么?其设计计算准则是什么?(19)对于闭式蜗杆传动，主要是根据什么选择润滑油的粘度和给油方法？开式蜗杆传动应如何润滑?(21)简述蜗轮的结构及其特点。11五五分析、设计计算题分析、设计计算题(1)图 11-3所示某电梯装置中采用蜗杆传动，电动机功率P 11kW，转速n1 970r/min，蜗杆传,z2 60,q 8,0.8,m 8,右旋蜗杆。试计算:动参数z1 21)起升重物时，标出电动机转向。2)标出蜗杆所受各力的方向。3)计算蜗轮所受各力大小;图 11-3答图 1解：解：1)电动机转向箭头向上。2)蜗杆受各力方向见答图1。3)T1 955010

29、P/n1 95501011/970N mm 108299N mm33Fa2 Ft1 2T1/(mq)2108299/(88)N 3384NFt2 2T1i/(mz2)2108299300.8/(860)N 10829.9NFr2 Ft2tan10829.9 tan 20 N 3941.8N(2)图 11-4 所示为二级蜗杆传动。已知蜗杆3 的螺旋线方向为右旋，蜗轮 4 的转向如图所示，轴 I 为输入轴。试求：1)轴、轴的转向。2)蜗杆、蜗轮的螺旋线方向(所有的)。3)蜗轮 2 和蜗杆 3 所受各力的方向(要求蜗轮 2 和蜗杆 3 的轴向力方向相反)。12图 11-4解：解：见答图 2答图 2,

30、z2 40,z 1,z3 75，蜗杆直径系数q 10，模数(3)如图 11-5 所示的开式传动，已知z1 202m 4mm，蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数fv 0.18。1)试确定蜗轮蜗杆的螺旋线方向及小锥齿轮的转向(在图中标出)。2)该蜗杆是否自锁?图 11-5解：解：1)此题中仅给出蜗轮转向，蜗杆、蜗轮的旋向均为右旋或左旋。若蜗杆、蜗轮均为右旋时，小锥13齿轮转向箭头向上(即从手柄端看为顺时针方向)；若蜗杆、蜗轮均为左旋时，小锥齿轮转向箭头向下(即从手柄端看为顺时针方向)2)tan z所以v，该蜗杆能自锁。2/q 1/10 0.1 0.18 fv tanv，(4)图 11-6中两种传动方案，你

31、认为哪种方案较好？试分析、说明原因。A 方案B 方案图 11-6解：解：A 方案合理。因为B 方案把锥齿轮放在低速级，其锥齿轮尺寸将比较大，而大尺寸的锥齿轮较难以高精度制造，所以不合理。(5)在图 11-7 所示传动系统中，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 的回转方向如图所示。试确定：图 11-71)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)画出各轮的轴向分力的方向解：解：见答图 3答图 314(6)图 11-8 所示为一开式蜗杆传动起重机

32、构。蜗杆与蜗轮之间当量摩擦系数fv 0.16(不计轴承摩擦损失)，上升时作用于手柄之力F 200N。求：1)蜗杆分度圆导程角，此机构是否自锁?2)上升、下降时蜗杆的转向(各用一图表示)；3)上升、下降时蜗杆的受力方向(用三个分力表示)；4)上升时之最大起重量及蜗杆所受的力(用 3 个分力表示)，重物的重量为W；5)下降时所需手柄推力及蜗杆所受的力(用 3 个分力表示)；6)重物停在空中时蜗杆所受的力。图 11-8解：1）arctanmz1101 arctan 6.3402 62025d190v arctan fv arctan0.16 9.0902772）略3）如答图 4 所示。9525；可以

33、自锁。上升下降答图 44）T1 FL 200240 48000NmmFt12T12480001066.7Nd19015Fa1Ft11066.7 3864.6Ntanvtan 6.34029.90277W Ft2d2Fa1d23864.66310 6086.7NDD400Fr1 Fa1tan 3684.6tan 20 1406.7N5）Fa1 Fa1 3864.6N Fa1tanv185.6NFt1 Fa1tan1406.7NFr1 d12L185.6902240 34.8N手推力：F Ft1 0Fa6）Ft11 3864.6NFr11406.6Nin，载荷平稳，(7)图 11-9所示为一蜗杆减

34、速器，蜗杆轴输入功率P1 5.5kW，转速n1 2920r/m单向转动，两班制工作，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数fv 0.018，模数m 6mm，蜗杆直径系数q 9，蜗杆头数z1 2，蜗轮齿数z2 60，考虑轴承效率及搅油损失2 0.95。图 11-91)确定蜗杆的旋向(齿向)，蜗轮的转向；2)求蜗杆传动的啮合效率1和总效率；3)求作用在蜗杆和蜗轮上作用力的方向(用分力表示)；解：1）蜗杆旋向应与蜗轮相同；为右旋；蜗轮转向如图。2）求1和 arctanz12 arctan123143q916v arctan fv arctan0.018 1152tantan1231431 0.921tanvta

35、n123143115212 0.9210.95 0.8753）方向见答图 5 所示。答图 5(8)图 11-10 所示为闭式蜗杆传动，蜗杆输入功率P1=5.2kW，蜗杆转速n1 400r/min，蜗杆头数z1 4，蜗轮齿数z2 71，模数m 8mm，蜗杆直径d1 80mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数fv 0.07，试计算：1)蜗杆分度圆导程角；2)蜗杆传动的啮合效率(不计搅油损失和轴承损失)；3)在蜗轮上作用力的方向，用三个分力表示。图 11-10答图 6解：1)蜗杆转矩T1 9.55106P5.2 9.55106124150Nmmn1400蜗杆分度圆导程角 arctan z1m48 arct

36、an 21.801409 21 48580d1172)蜗杆和蜗轮间的当量磨擦角v arctan fv arctan 0.07 4.004173蜗杆传动的啮合效率3)方向如答图 6 所示。415tan 0.8272tanv(9)有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知模数m 8mm，传动比i 21，蜗杆分度圆直径d1 80mm，蜗杆头数z1 2。试计算该蜗杆传动的主要几何尺寸。若中心距圆整为a 210mm，则变位系数x应取多少?解：da1 96mm；df 1 60.8mm；pa1 25.1mm；11.3；z2 42；d2 336mm；da2 352mm；df 2 316.8mm；a 208mm；x 0.2

37、5。(10)已知一普通圆柱蜗杆转速为n1 960r/min，轴向齿距pa115.7mm，蜗杆齿顶圆直径da1 60mm。试求当蜗杆头数z11、2、4 时，蜗杆分度圆柱上的导程角和相对滑动速度vs各为多少?2.56、2.71m/s解：z11、2、4 时，5.71、11.31、21.80；vs 2.53、(11)试指出蜗轮圆周力Ft2 2T2d2 2T1i/d2 2T1d1公式中的错误。解：T2 iT1且i d2d1(12)一圆柱蜗杆减速器，蜗杆轴功率P1100kW，传动总效率 0.8，三班制工作试按工业用电价格每千瓦小时 1 元计算五年中用于功率损耗的费用(每年按 250 天计)。解：610元2

38、 3kWm 0.8(13)一单级蜗杆减速器输入功率P，传动总效率，箱体散热面积约为 1，散热系12数d15W/(m C)，室温 20，要求达到热平衡时，箱体内的油温不超过80 C，试验算该传动的5油温是否满足使用要求。解：t 60 C，满足使用要求。(14)如图 11-11 中均为蜗杆 1 主动。标出图中未注明的蜗杆或蜗轮的螺旋线方向及蜗杆或蜗轮或齿轮的转动方向，并在节点处标出作用力的方向(各用三个分力表示)。18图 11-11解：(a)蜗轮左旋；蜗杆转向向下；Fa1向左；Ft2向右；Fr1向下；Fr2向上；Ft1垂直纸面向里；Fa2垂直纸面向外；(b)蜗杆 1 及蜗轮 3 右旋；蜗杆I 转向

39、向左；蜗轮2 转向逆时针；Fa1向下；Ft2及Ft3向上；Fr2向左；Fr3向右；Fa2垂直纸面向里；Fa3垂直纸面向外；蜗杆 1 与蜗轮 2 啮合时，Fr1向右；Ft1垂直纸面向外；蜗杆 1 与蜗轮 3 啮合时，Fr1向左；Ft1垂直纸面向里；(c)蜗杆 1 及蜗轮 2 均为左旋；轮 2 和轮 3 转向向下；Fr2及Fa4向上；Fr1及Fr3向下；Ft1及Fa3向左；Fa2及Fr4向右；Fa1及Ft4垂直纸面向外；Ft2及Ft3垂直纸面向里；Fr1及Fr4向上；(d)蜗轮 2 及蜗轮 4 为左旋；蜗杆 1 转向顺时针；蜗轮 2 及蜗杆 3 转向向上；Fr2及Fr3向下；Ft1及Fa3向右；F

40、a2及Ft4向左；Fa1及Ft3垂直纸面向外；Ft2及Fa4垂直纸面向里。(15)试标出图 11-12 中两种传动形式的蜗杆、蜗轮和齿轮的转向，画出啮合点的受力方向图(各用三个分力表示)，并分析这两种传动形式的优缺点。(a)(b)19图 11-12解：(a)蜗轮 2 及齿轮 3 转向向上；齿轮 4 转向向下；Ft1及Fa3向右；Fa1及Ft3垂纸面向里；Fr1及Fr4向下；Fa2及Fa4向左；Ft2及Ft4垂直纸面向外；Fr2及Fr3向上。(b)齿轮 2 及蜗轮 3 转向向上；蜗轮 4 转向顺时针；Fa1及Fa3向左；Ft1及Ft3垂直纸面向里；Fr1及Fr4向下Fa2及Ft4向右；Ft2及F

41、a4垂直纸面向外；Fr2及Fr3向上。优缺点：图(a)中蜗杆传动的vs大，齿面间易形成油膜，使齿面间摩擦系数减小，减少磨损，从而提高传动效率和承载能力；蜗杆在高速级使传动更平稳，齿轮噪声更小；但如果润滑散热条件不良，vs大会使齿面产生磨损和胶合。in，(16)有一闭式蜗杆传动如图11-13 所示，已知蜗杆输入功率P1 2.8kW，蜗杆转速n1 960r/m蜗杆头数z1 2，蜗轮齿数z2 40，模数m 8mm，蜗杆分度圆直径d1 80mm，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数fv 0.1。试求：1)该传动的啮合效率1及传动总效率(取轴承效率与搅油效率之积23 0.96)。2)作用于蜗杆轴上的转矩T1及蜗轮

42、轴上的转矩T2。3)作用于蜗杆和蜗轮上的各分力的大小和方向。图 11-13解：1 0.65;0.62;T1 27.8610 N mm;T2 345.510 N mm;33Ft1 Fa2 697N;Ft2 Fa1 2159N;Fr1 Fr2 786N;Fr1向下；Fr2向上；Fa1向左；Ft2向右；Ft1垂直纸面向外；Fa2垂直纸面向里。(17)图 11-14 所示为起重量W 310N 的起重吊车，已知蜗杆 3 头数z1 2，模数m 8mm，蜗杆分度圆直径d1 63mm，蜗轮4 齿数z2 42，起重链轮5 直径D2162mm，蜗杆传动的当量摩擦系420数fv 0.1，轴承和链传动中的摩擦损失等于

43、5，作用在手链轮 2 上的圆周力F 400N试计算：(a)(b)图 11-141)蜗杆传动的啮合效率1。2)蜗杆轴上所需的转动力矩T1和手链轮的直径D1。3)蜗杆蜗轮在节点处啮合时所受各分力的大小和方向。Ft3 Fa4 2765N；Ft4 Fa3 7232N；T1 8.71104N mm；1 0.6993；D1 436mm；解：Fr3 Fr4 2632N；Fa3向左，Ft4向右；Ft3垂直纸面向外，Fa4垂直纸面向里；Fr3向下；Fr4向上。(18)比较蜗杆传动与斜齿圆拄齿轮传动接触应力计算的不同点？答：主要不同点有四个方面：1)运用赫兹公式的接近程度不同，斜齿圆柱齿轮传动比蜗杆传动更接近于两

44、圆柱体的接触应力模型：2)计算荷载影响因素的考虑和各系数的处理方式有相似处，但具体数据来源是完全不同的；3)准则的基本出发点不同：斜齿轮是参照直齿轮按接触疲劳破坏而建立的、实验数据齐全、理论可靠的计算方法，而蜗杆传动则是仿照直齿轮按接触疲劳破坏条件性地、另外确定计算数据的、替代胶合破坏的实用近似方法；4)许用应力对斜齿轮是搬直齿圆柱齿轮研究成果，而蜗轮传动是另起炉灶、制定出更为条件性的实验数据。21图11-15(19)螺旋方向、转向及受力方向分析，如图11-15所示。1)标出图11-15末注明的蜗杆或蜗轮的旋向及转向(均为蜗杆主动)，画出蜗杆和蜗轮受力的作用点分力的方向。2)图11-16所示为

45、一斜齿圆柱齿轮蜗杆传动。小斜齿轮由电动机驱动。已知蜗轮为右旋，转向如图11-16所示，试在图上标出:(1)蜗杆螺旋线方向及转向。(2)大齿轮的螺旋方向，可使大斜齿轮所产生的轴向力，能与蜗杆的轴向力抵消一部分。(3)小齿轮的螺旋线方向及轴的转向。(4)画出蜗杆轴(包括大斜齿轮)上诸作用力的方向的空间受力图。图11-16解题步骤一般为：1 根据已知的螺旋方向和转动方向(含按要求指定的旋向与转向)分析未知的旋向和转动方向，如答图7所示；2 在啮合点相应位置按各力确定的规则判别各分力正确方向。参考答案见答图8及答图9。22(a)(b)(c)答图7(d)(e)答图8答图9(20)如图11-17所示，电动

46、机经蜗杆传动带动500mm卷筒提升重物5吨，重物上升速度为0.15m/s，传动总效率 0.45，电动机的转速为730r/min。求:蜗杆头数z1，蜗轮齿数z2，电动机功率(kW)。23解：1)卷筒扭矩T DG500 50000 6250N m2222)钢丝绳线速度应为重物上升速度的2倍(有 300动滑轮)。v 2v 20.5 0.3m/s Dn/601000所以蜗轮转速n v60100011.46r/s5003)卷筒功率P Tn/9550 7.5kN4)电动机需要功率Pe P/16.67kW5)总传动比i n1/n2 730/11.46 63.76)选头数z11,z2 64(21)如图11-1

47、8所示为蜗杆-圆锥齿轮组合传动装置。已知蜗杆为右旋，转向n1如图1-8-4所示。中间轴II上的轴向力是否能够抵消一部分?确定输出轴III的转向;画出蜗杆、蜗轮及两个锥齿上各分力Fa、Fr、Ft。图11-17图11-18解：能抵消一部分；转向如n各力方向见答图10答图1024(22)如图11-19所示的开式传动，已知z1 20，z2 40,z21,z3 75,蜗杆特性系数q 10，模数m 4，蜗杆与蜗轮间的当量摩擦系数fv 0.18。1)试确定蜗轮、蜗杆的螺旋线旋向及小圆锥齿轮的转向(在图11-19中标出);2)该蜗杆是否自锁?3)蜗杆若是垂直布置时，支承a及b各选哪类轴承?为什么?图11-19

48、解：1)此题中仅给出蜗轮转向，蜗杆、蜗轮的旋向均为右旋或均为左旋。若蜗杆、蜗轮均为右旋时，小圆锥齿z1转向箭头向上(即从手柄端看为逆时针方向)；若蜗杆、蜗轮均为左旋时，小圆锥齿轮z1转向箭头向下(即从手柄端看为顺时针方向)。2)tanz21 0.1 0.18 f tanv，所以v该蜗杆能自锁。q103)支承a，b轴承可选一对角接触球轴承(7类)或一对圆锥滚子轴承(3类)，或一个推力球轴承(5类)加一对深沟球轴承(6类)等。(23)改正图11-20中结构上的错误。图11-20答图1125解：如答图11所示(24)如图 11-21 所示，皮带运输机装置，原设计方案为（a），强度正好满足要求，装配时

49、错装成方案（b），这样能不能用？为什么？（不计效率）(a)(b)图11-21答：不能用。因为a)中蜗轮在高速级，在传递相同功率时比低速级扭矩小，错装为b)，则会因蜗轮强度不足而导致过早失效。(25)某些高层建筑用的电梯传动系统中采用了蜗杆传动，整个装置如图11-22所示。设z11，z2 30，卷筒3的直径D 600mm，采用双速电动机驱动，n1 972r/min，n 243r/min；试求:1)正常使用情况下电梯的速度v1(快速)；2)心脏病患者使用时，电梯的速度v2(慢速)；3)电锑定员14人，设每人体重按650N计算，传动系统总效率总0.7，求电动机所需的功率;4)若P 10kW电动机，在

50、快速、慢速时各能运多重的货?1-电动机2-蜗杆传动3-卷筒4-定滑轮5-电梯26图11-22解：1)快速：n卷工 nI/i 972/30 32.4r/minv1Dn/(601000)1.02m/s2）慢速：n卷工 n I/i 243/30 8.1r/min v2Dn/(601000)0.255m/s3)载重下应按v1求以下各项：v1下卷筒需要功率P卷 n卷T卷9550 32.4146500.3 9.262kW9550此时电动机需要功率Pm P卷/总 9.262/0.7 13.23kW4)若P 10kW,总 0.7，设 快 速，慢 速 时 分 别 能 提 升 货 物 重 量 为G,G则P卷 P总