东北石油大学机械设计复习材料第十一章 蜗杆传动

第十一章 蜗杆传动

1.蜗杆传动为何以中间平面的轴向模数和压力角为标准值？阿基米德蜗杆传动正确啮合的条件是什么？

解：在中间平面内，蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的啮合传动，故在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（如模数、压力角等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆度等）为基准，并沿用齿轮传动的计算关系，而中间平面对于蜗杆来说是其轴面，所以轴向模数和压力角为标准值。 蜗杆传动的正确啮合条件是：

m x1=m t2=m （标准模数）

αx1=αt2

γ（导程角）=β（蜗轮螺旋角）且同旋向

式中：

m x1、αx1——蜗杆的轴向模数，轴向压力角；

m t2、αt2——蜗轮的端面模数、端面压力角。

2.对于蜗杆传动，下面三式有无错误？为什么？

1）i =ω1/ω2=n 1/n 2=z 2/z 1=d 2/d 1；

2）a =(d 1+d 2)/2=m (z 1+z 2)/2；

3）F t2=2000T 2/d 2=2000T 1i /d 2；

解：（1）i =1ω/2ω=n 1/n 2=z 2/z 1≠d 2/d 1；因为蜗杆分度圆直径d 1=z 1m /tan γ，(P244 11-2式)而不是d 1=z 1m 。

（2）同理：a =(d 1+d 2)/2≠m (z 1+z 2)/2；

（3）F t2=2000T 2/d 2≠2000T 1i /d 2；因为蜗杆传动效率较低，在计算中，不能忽略不计，T 2=i ηT 1。

3.什么叫蜗杆直径系数？它与哪些因素有关？为什么要规定蜗杆分度圆直径为标准值？ 解：蜗杆分度圆直径d 1=z 1m /tan γ，令z 1/tan γ=q 则d 1=mq 。q =d 1/m 称为蜗杆直径系数。q 与蜗杆头数z 1及导程角γ有关。在蜗杆传动中，为保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合，常用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀来加工与其配对的蜗轮。这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一种对应的蜗轮滚刀，而d 1=z 1m /tan γ，即同一模数下，当γ、z 1不同时，就有不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多蜗轮滚刀，这是很不经济的，为使刀具数量减少，同时便于滚刀的标准化，则规定每一标准模数相应只有1~4个蜗杆分度圆直径。

4.蜗杆传动有哪些失效形式？它对材料选择有何影响？蜗杆、蜗轮的材料如何选择？

解：与齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、磨损、胶合和轮齿折断等，但由于蜗杆传动工作齿面间相对滑动速度较大，当润滑不良时，温升过高，胶合和磨损更容易发生。 对材料的选择，要求有一定的强度且具有良好的减摩性、耐磨性及抗胶合性，且易跑合。 蜗杆一般用碳钢或合金钢制成。蜗轮材料为锡青铜、无锡青铜及铸铁等。（扩展）【一般用途的蜗杆，用40、45、50钢进行调质处理，其硬度为220~300HBS ；重要用途（高速重载）的蜗杆，可用20Cr 、20CrMnTi 等进行渗碳淬火，使表面淬硬至58~63HRC ，或用40、45、40Cr 等表面淬火到40~55HRC 。】

【蜗轮材料可按滑动速度v s 选用。当v s >6m/s 时选用铸造锡青铜，ZCuSn10P1、ZCuSn10Zn2、ZCuSn5Pb5Zn5；当v s <6m/s 时选用无锡青铜如ZCuAl9Fe4Ni4、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2、ZCuAl19Fe3、ZCuZn38Mn2Pb2等；一般低速v s ≤2m/s ，对效率要求不高时，可采用铸铁HT150、HT200等。】

5.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？如热平衡不能满足要求时，应采用什么措施？ 解：对于连续工作的闭式蜗杆传动进行热平衡计算其目的是为了限制温升、防止胶合。蜗杆传动由于效率低，工作时发热量大，在闭式传动中，如果散热不良温升过高，会使润滑油粘度降低，减小润滑作用，导致齿面磨损加剧，以至引起齿面胶合，为使油温保持在允许范围内，对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算，如热平衡不能满足时可采用以下措施：①增大散热面积A ：加散热片，合理设计箱体结构。②增大散热系数K s ：在蜗杆轴端加风扇以加速空气的流通；在箱体内装循环冷却管道，采用压力喷油循环润滑。

6.如10-13图所示，手动铰车采用蜗杆传动。已知手柄半径R=200mm ，卷筒直径D=200mm ，蜗杆传动参数m=5mm ，d1=50mm ，z1=1，z2=50，当量摩擦系数fv=0.14，手柄上作用力为200N 。

求：1）重物提升时，（n1转向如图）确定蜗杆及蜗轮的旋向？

2）能提升的最大重量Q 是多少？

3）提升后松手，重物能否自行下降？

解：

（1）蜗杆与蜗轮的旋向均为右旋

（2）作用于蜗杆上的转矩T 1为

T 1=200R =200×200=40000N·mm

蜗杆效率η（忽略轴承，搅油的效率）

41.0)

97.771.5tan(1.0)tan(tan =︒+︒=+=v ργγη 式中：tan γ=z 1m /d 1=1×5/50=0.1，则γ=5.71°

由f v =0.14得V ϕ=7°58’

作用于蜗轮上的转矩T 2

T 2=i ηT 1=(z 2/z 1)ηT 1=50⨯0.41⨯40=821.69N·m

22T Q D =，故9.82162001069.8212232⨯⨯==D T Q N

（3）因为γ=5.71°，V ϕ=7.97°，γ<ρv ，满足自锁条件，所以重物不会自行下降。