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第十一章 蜗杆传动
一、 选择题
11—1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 B 传动比能够较大 C 可产生自锁 D 传动效率高
11—2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
11—3 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 B 传动效率降低, 蜗杆刚度提高 C 传动效率和蜗杆刚度都提高 D 传动效率和蜗杆刚度都降低 11—4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
11—5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 B 提高蜗杆刚度 C 蜗杆加工 D 提高传动效率
11—6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
11—7 为了提高蜗杆传动的啮合效率 ηl, 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 n1 D 大直径系数蜗杆 11—8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 11—9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 11—10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 D 蜗杆头数 z1多时, 传动效率提高 11—11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
11—12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 11—13蜗杆常选用的材料是__C__。 A C
HT150 45号钢
B D
ZCuSn10P1 GCr15
班 级 姓 名 学 号 - 1 -
成 绩 任课教师 批改日期
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11—14 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
11—15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 ??T1 C T2 ??i?T1
B T2 ??iT1 D T2 ??iT1
??
二、 填空题
11—16蜗杆直径系数 q =d1/m_。
11—17 蜗杆传动发生自锁的条件是____???v___。
11—18阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是 ma1= mt2 = m, ? a1 = ? t2=?, ?1＝?2。
11—19 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 。
11—20 对滑动速度 vs≥4m/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 。
11—21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 。
11—22 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。
11—23 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
11—24 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???v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。
11—25 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。 11—26 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 成 绩
姓 名 学 号 - 2 -
任课教师 批改日期
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11—27 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。
11—28 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。 11—29 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( ?B?300MPa) 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?B<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。
11—30 对于蜗杆传动, 下面三式有无错误?为什么?
i ????1 ??n1 ??z2 ???d 2
?1??
n2 z d 2
?2???3??
答: ?1??
?2???3??
a ??d1 ??d 2 ??m2 (z1 ???z2) 2 Ft2 ??2T
t1
d 2 d 2 d1
2 ??2T1i ???2T1 ?? F
i ?????n 1 ?? z 2 ?? d 2
1 ??? n
z d 2 2 1 1
a ??d1 ?? d m 2 ???m2 (q ??z2) ???2
(z1 ??z2)
2 Ft2 ???2T 2T1i ??????2T1 ?????2T1
d2 2 ???2Td12 d2 d2 d1 tan d1
i????2T1i
1 1
11-—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。
11—32 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 成 绩
大, 蜗杆的支承跨距较大, 蜗杆受力后会产生
姓 名 任课教师 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。 学 号 批改日期
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11—33 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。
11—34 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 z2＜26), 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。
11—35 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。
Fr1
Ft2
Fr2
Fa1
n2
Ft1
n1
Fa2 n2
Fa1
Fr2
n2
Ft2
Fr1
题 11—35图
Ft1
n1
Fa2 n1
班 级 姓 名 学 号 - 4 -
成 绩 任课教师 批改日期
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11—36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。
4
1
5
6
3
2
题 11—36图
蜗杆左旋
4
1
5
Fa1
Ft1
Fa2
Fa3
Fa5 Fa4
Fa6
3
2
6 n6
班 级 姓 名 学 号 - 5 -
成 绩 任课教师 批改日期
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