贵州大学机械设计课程教案第11章蜗杆传动

第十三章蜗杆传动一、选择题13-1 当两轴线___时,可采用蜗杆传动.(1)平行(2)相交(3)垂直交错13-2 在蜗杆传动中,通常____为主动件.(1)蜗杆(2)蜗轮(3)蜗杆或蜗轮都可以13-3 在蜗杆传动中,应用比较广泛的是____.(1)圆柱蜗杆(2)环面蜗杆(3)锥蜗杆13-4 根据蜗杆螺旋面的形成原理和加工方法,____磨削困难,精度较低.(1)阿基米德蜗杆(2)渐开线蜗杆(3)法向直廓蜗杆13-5 阿基米德蜗杆的____模数,应符合标准数值.(1)法向(2)端面(3)轴向13-6 在蜗杆传动中,当需要自锁时,应使蜗杆导程角____当量摩擦角.(1)小于(2)大于(3)等于13-7 起吊重物用的手动蜗杆传动装置,应采用____蜗杆.(1)单头,小导程角(2)单头,大导程角(3)多头,小导程角(4)多头,大导程角13-8 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____.(1)传动效率提高,蜗杆刚度降低(2)传动刚度降低,蜗杆刚度提高(3)传动效率和蜗杆刚度都提高(4)传动效率和蜗杆刚度都降低13-9 在蜗杆传动中,其它条件相同,若增加蜗杆头数,将使____.(1)传动效率提高,滑动速度降低(2)传动效率降低,滑动速度提高(3)传动效率和滑动速度都提高(4)传动效率和滑动速度都降低13-10 计算蜗杆传动的传动比时,公式____是错误的.(1)i=ω1/ω2(2)i=n1/n2(3)i=d2/d1(4)i=z2/z113-11 阿基米德蜗杆和涡轮的正确啮合的条件是____.(1)m t1=m t2,αt1=αt2, γ+β=90° (2)m n1=m n2, αn1=αn2, γ=β (3)m x1=m t2, αx=αt2, γ+β=90° (4) m x1=m t2, αx=αt2, γ=β13-12 为了减少蜗轮滚刀型号,有利于道具标准化,规定___为标准值.(1)涡轮齿数 (2)蜗轮分度圆直径 (3)蜗杆头数 (4)蜗杆分度圆直径13-13 为了凑中心距或改变传动比,可采用变位蜗杆传动,这时___.(1)仅对蜗杆进行变位 (2)仅对蜗轮进行变位 (3)同时对蜗杆、蜗轮进行变位13-14 变位蜗杆传动中,蜗轮分度圆与节圆___.(1)分离 (2)重合 (3)可能分离,也可能重合13-15 变位蜗杆传动中,蜗杆分度圆和节圆___.(1) 分离 (2)重合 (3)可能分离,也可能重合13-16 下列蜗杆副材料组合中,有___是错误或不恰当的.(1)一组 (2)二组 (3)三组 (4)四组13-17 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动相类似,其中___最易发生.(1)点蚀和磨损 (2)胶合和磨损 (3)轮齿折断和塑性变形13-18 蜗杆传动中,轮齿承载能力的计算主要是针对___来进行的.(1)蜗杆齿面接触强度和涡轮齿根抗弯强度 (2)涡轮齿面接触强度和蜗杆齿根抗弯强度 (3)蜗杆齿面接触强度和抗弯强度 (4)涡轮齿面接触强度和抗弯强度11-19 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算,其主要目的是为了___.(1)防止润滑油受热膨胀后外溢,造成环境污染 (2)防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化 (3)防止涡轮材料在高温下力学性能下降 (4)防止蜗杆蜗轮发生热变形后,正确啮合受到破坏二、分析与思考题13-20 按加工工艺方法不同,圆柱蜗杆有哪些主要类型?各用什么代号表示?13-21 阿基米德蜗杆和圆弧圆柱蜗杆的轴向齿廓、渐开线蜗杆的端面齿廓及法向直廓蜗杆的法向齿廓分别是什么形状?13-22 与齿轮传动相比,蜗杆传动有哪些优点?13-23 查阅资料统计一下,到目前为止,国家标准总局发布了哪些有关蜗杆传动的国家标准?查阅GB10089—88,了解圆柱蜗杆、涡轮的精度.13-24 一把模数为m=5mm,齿形角α=20°的齿轮滚刀,能否加工模数为m=5mm,压力角α=20°的各种螺旋角、各种齿数的齿轮? 一把模数为m=5mm,齿形角α=20°,分度圆直径d=40mm,头数z=2的右旋蜗轮滚刀,能否加工模数为m=5mm,压力角α=20°的各种螺旋角、各种齿数的齿轮?为什么?13-25 为了提高涡轮的转速,可否改用相同尺寸的双头蜗杆来代替单头蜗杆,与原来的蜗轮相啮合?为什么?13-26 简述蜗杆传动变位的目的、特点和几何尺寸计算.13-27 为什么蜗杆传动比不能写成i=d2/d1?13-28 分析影响蜗杆传动啮合效率的几何因素.13-29 阿基米德蜗杆传动的标准模数m和标准压力角α在什么面内?在这个面内,阿基米德蜗杆传动有什么特点?查阅GB10087—88,了解我国蜗杆传动标准压力角的数值.13-30 查阅GB10085—88,了解蜗杆传动尺寸规格的标记方法.现有一阿基米德蜗杆传动,模数m=10mm,压力角α=20°,蜗杆分度圆直径为d1=90mm,蜗杆头数z1=1,右旋,涡轮齿数z2=81.写出蜗杆、蜗轮以及蜗杆传动的尺寸规格标记.13-31 查阅GB10085—88,解释下列尺寸规格标记的含意:蜗杆ZA10×90L6×25°蜗轮ZA10×31×25°蜗杆传动ZA10×90L6×25°/3113-32 标出各图中未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向及螺旋线方向,绘出蜗杆和涡轮在啮合点处的各分力方向(均为蜗杆主动).题13-32图 题13-33图13-33 在图示传动系统中,1、5为蜗杆,2、6为蜗轮,3、4为斜齿圆柱齿轮,7、8为直齿锥齿轮.已知蜗杆1为主动,锥齿轮8转动方向如图.为使各中间轴上齿轮的轴向力能互相抵消一部分(1)标出蜗杆1的转动方向.(2)标出斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的螺旋线方向.13-34 图示斜齿圆柱齿轮—圆柱蜗杆传动.已知蜗杆传动的效率η,蜗杆传动的传动比i,斜齿轮2的分度圆直径d 2和涡轮4的分度圆直径d 4.不计斜齿轮传动的功率损耗,为使蜗杆轴上的轴向力最小(1)确定斜齿轮1、2的螺旋线方向.(2)确定涡轮4的转动方向.(3)标出斜齿轮2和蜗杆3的各分力.(4)证明: 2414t t id F F d η= (t F 为切向力)题13-34图13-35 写出涡轮轮齿的齿面接触疲劳强度计算公式,并说明式中各符号的意义.13-36 在阿基米德蜗杆传动中,若蜗杆分度圆直径d1,模数m,材料的许用应力及工况等均保持不变,仅将涡轮齿数由z2=60增加到z2′=66,则按接触疲劳强度条件考虑,传动的承载能力将变为原来的多少倍?13-37 为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算?可采用哪些措施来改善散热条件?13-38 写出蜗杆传动的热平衡条件式,并说明各符号的意义.13-39 如何选择闭式蜗杆传动的润滑方式和润滑剂?对于钢制蜗杆—青铜蜗轮的蜗杆传动,选择润滑油时应注意什么问题?13-40 对蜗杆、涡轮材料的主要要求是什么?有哪些常用材料?如何选择蜗杆传动副的材料及相应的热处理方法?13-41 蜗杆、蜗轮的结构形式有哪些?其选用原则是什么?三、设计计算题13-42 一标准阿基米德蜗杆传动,测得蜗杆齿顶圆直径d a1=49,95mm,蜗杆头数z1=1,右旋,涡轮齿数z2=62,蜗轮喉圆直径d a2=159.89mm.计算该传动的模数、蜗杆分度圆直径d1、蜗轮分度圆直径d2、蜗杆导程角γ及中心距a,并写出该蜗杆传动尺寸规格的标记.13-43 一标准蜗杆传动ZA5×50R2/40.计算:(1)蜗杆齿顶圆直径d a1、齿根圆直径d f1、轴向齿距p x及导程角γ.(2)涡轮的分度圆直径d2、喉圆直径d a2、齿根圆直径d f2.(3)中心距a.13-44 一标准蜗杆传动ZA10×90R2/47.(1)求传动比i和中心距a.(2)其它参数不变,改变涡轮齿数,使传动比改为i=24,求涡轮齿数z2′和变位系数.(3)计算变位后的蜗杆分度圆直径d1、节圆直径d1′、齿顶圆直径d a1、齿根圆直径d f1.(4)计算变位后的蜗轮分度圆直径d2、节圆直径d2′、喉圆直径d a2和齿根圆直径d f2.13-45 一变位蜗杆传动。

已知模数m=8mm,蜗杆分度圆直径d1=80mm,蜗杆头数z1=4,中心距a=225mm,变位系数x=-0.375.求传动比并计算蜗杆的节圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径及涡轮的分度圆直径、节圆直径、喉圆直径、齿根圆直径.13-46 一标准蜗杆传动ZA5×50R4/53.(1)求传动比i和中心距a.(2)其它参数不变,使中心距改为a1=160mm,求变位系数.(3)计算变位后的蜗杆分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径.(4)计算变位后的蜗轮分度圆直径、节圆直径、喉圆直径和齿根圆直径.13-47 一标准蜗杆传动ZA5×50R1/80.已知涡轮转速n2=20r/min,求啮合点处的相对滑动速度.13-48 一标准阿基米德蜗杆传动,已知蜗杆头数z1=1,模数m=4mm,导程角γ=5°42′38″,转速n1=1000r/min.求啮合点处的相对滑动速度.13-49 有一由淬火钢制蜗杆和锡青铜涡轮组成的闭式蜗杆传动.已知蜗杆ZA2.5×45R1,转速n1=1300r/min.求蜗杆导程角γ、啮合点处的相对滑动速度υs、当量摩擦角ρ0和啮合效率η1.13-50 有一由淬火钢和锡青铜涡轮组成的闭式蜗杆传动ZA8×80R2/31.已知蜗杆轴转速n1=960r/min,蜗轮轴输出转矩T2=1.5×106N·mm,每年工作300天,两班制.若工业用电按每千瓦小时0.25元计算,不计轴承和搅油功率损耗,该传动3年内用于功率损耗而支付的电费是多少?13-51 图示涡轮滑车.已知蜗杆传动ZA5×90R1/62,起重量为2t,卷筒直径D=145mm,蜗杆传动当量摩擦系数μυ=0.1,轴承和链的功率损失为5%,加在链上的作用为F=400N,求链轮直径D′并验算蜗杆传动是否自锁.题13-51图题13-52图13-52 图示圆柱蜗杆—斜齿圆柱齿轮传动.已知蜗杆传动ZA10×90R2/31,传动效率η=0.8;斜齿圆柱齿轮齿数z3=24,z4=72,模数m n=6mm,螺旋角β=16°15′37″;Ⅰ轴输入功率P1=10KW,转速n1=970r/min,方向如图.不计斜齿轮传动及轴承的功率损耗,为使蜗轮2与斜齿轮3的轴向力互相抵消一部分(1)确定斜齿轮3、4的转动方向和螺旋线方向.(2)计算并标出蜗轮2和斜齿轮3在啮合点处的各分力.13-53 验算闭式蜗杆传动ZA6.3×63R1/41的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度.已知蜗杆由电动机直接驱动,输入功率P1=3KW,转速n1=1430r/min,载荷稳定,单向转动,预期寿命L h=13000h.蜗杆用45钢表面淬火,齿面硬度约为45HRC,并磨光并抛光;涡轮用ZCuSn10Pb1金属模铸造,传动润滑良好.13-54 计算闭式蜗杆传动ZA5×90R1/62的使用寿命.已知蜗杆轴输入功率P1=2.2KW,转速n1=960r/min,连续双向工作,载荷平稳.蜗杆用45钢表面淬火,齿面硬度大于45HRC,经磨光并抛光,涡轮用ZCuSn10Pb1砂模铸造.13-55 计算蜗杆传动ZA8×80R2/40所能传递的最大输入功率P1.已知蜗杆由电动机直接驱动,转速n1=1450r/min,单向转动,载荷平稳,预期寿命L h=7200h.蜗杆用45钢表面淬火,齿面硬度大于45HRC,经磨光并抛光,涡轮用ZCuSn10Pb1砂模铸造.润滑良好.13-56 设计一由电动机直接驱动的闭式单级阿基米德蜗杆传动.已知电动机功率P1=7KW,转速n1=1440r/min,蜗轮轴转速n2=72r/min,载荷平稳,单向转动,预期寿命L h=20000h.13-57 设计一起重设备用的阿基米德蜗杆传动.载荷有中等冲击,蜗杆轴由电动机驱动.传递功率P1=10.3KW,蜗杆轴转速n1=1470r/min,蜗轮轴转速约为n2=118r/min,短期最大载荷为额定载荷的2倍,间隙工作,每天工作以2h计算,每年工作300天,要求使用寿命为10年.13-58 一涡轮减速器输入功率P1=10KW,减速器效率η=0.76,散热面积A=3.5m2,散热系数K=13W/(m2·℃),环境温度t0=20℃,允许油温t ma x=70℃,试校核该减速器在连续工作时油温是否在允许值内.若超过允许值,应采取什么措施?13-59 编制选择蜗杆副材料和计算许用应力的程序.要求:(1)为方便用户,人机对话应用汉字提示.(2)蜗杆副材料及适用场合应以菜单形式在屏幕上显示,以便用户选择.(3)当输入错误时,应有音像报警并要求重新输入.13-60 编制根据传动比或蜗杆、涡轮的转速确定蜗杆头数及涡轮齿数并估取效率η的程序.要求:(1)人机对话用汉字提示.(2) 当输入错误时,应有音像报警并要求重新输入.13-61 编制计算载荷系数K的程序.要求:同题13-60.13-62 编制根据涡轮齿数z2和蜗杆导程角γ确定涡轮齿形系数T F和螺旋角系数Y F的程序.要求: 同题13-60.13-63 编制根据m2d1值确定模数m和蜗杆分度圆直径d1的程序.提示:简化GB10085—88中的蜗杆基本尺寸和参数表,并将其存入数据文件或数据库.要求:同题13-60.13-64 根据题13-59至题13-63,编制蜗杆传动的设计计算程序.四、结构设计题13-65 蜗杆螺旋部分的直径一般与轴径相差不大,所以常和轴做成一体,称作蜗杆轴.图为蜗杆轴的几种常见结构.试说明哪种蜗杆轴可以车制,哪种可以铣制?13-66 在题13-65图中,哪种蜗杆轴刚度最差?为了提高蜗杆的刚度,应调整哪些参数?13-67 蜗轮常用的结构形式有哪些?各适用于什么场合?13-68 比较图示两种齿圈压配式涡轮结构,那种结构合理些?为什么?13-69 在齿圈压配式涡轮结构中,蜗轮圆周力靠配合面摩擦力传递.但在一般的这类结构中,通常还要沿配合面拧入4～8各螺钉(见题13-68图),为什么?螺钉中心线的位置应在何处?为什么?13-70 比较图示两种螺栓联接式涡轮结构,哪种结构合理些?为什么?在合理的结构中,涡轮适合承受哪个方向的轴向力?题13-65图题13-68图题13-70图13-71 在螺栓联接式涡轮结构中,应用较多的是普通螺栓连接,还是铰制孔螺栓连接?螺栓的直径和数目如何确定?13-72 说明图中安装在蜗杆轴两端的零件1有何作用.题13-72图。