第十章蜗杆传动
讨论题
10-1解：
如改变蜗杆的回转方向，作用于蜗杆，蜗杆上的径向力F r1、F r2方向不变，而圆周力F t，轴向力F a的方向均与图中相反。
10-2 解：
1、3—蜗杆
2、4—蜗轮
（1）根据蜗杆与蜗轮的正确啮合条件，可知蜗轮2与蜗杆1同旋向——右旋。
为使II轴上所受轴向力能抵消一部分，蜗杆3须与蜗轮2同旋向——右旋，故与之啮合的蜗轮4也为右旋。
（2）II轴和III轴的转向见上图。
（3）
10-3 解：
闭式蜗杆传动的效率一般包括三部分：啮合效率、轴承效率和溅油损耗的效率。
其中啮合效率为主要部分，它与蜗杆导程角γ和当量磨擦角ρv有关，ρv主要与蜗轮齿圈材料、蜗杆啮面硬度及蜗杆传动的滑动速度v s有关；而起主要作用的为导程角γ。轴承效率与轴承类型有关。溅油损耗与回转体浸油深度及宽度、圆周速度和油的粘度等因素有关。
啮合效率η1随γ角的增大而提高，当γ=45°-时，达到最大值η1max，故若γ继续增大则η1将下降，过大的γ使制造较为困难，且在γ>30°后，η1的增长已不明显，故在设计中一般γ角不超过30°。
思考题及习题
10-1 解：
按蜗杆的形状不同，蜗杆传动可分为：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动及锥蜗杆传动。
而圆柱蜗杆传动按加工蜗杆时刀刃形状的不同可分为：普通圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。
普通圆柱蜗杆传动由于刀具及加工方法不同、蜗杆齿形不同又分为：阿基米德圆柱蜗杆传动（ZA型），法向直廓圆柱蜗杆传动（ZN型），渐开线圆柱蜗杆传动（ZJ 型），锥面包络圆柱蜗杆传动（ZK型）。
阿基米德蜗杆在端面上齿廓为阿基米德螺旋线，在轴面内为直线齿廓，其齿形角为20°，它可在车床上用直线刀刃车削加工，切削刃须通过蜗杆的轴线。它加工及测量比较方便，但难以磨削，故精度不高，升角大时，车削困难。
法向直廓蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线，它亦不易磨削，特别是较难获得高精度的蜗轮滚刀。
渐开线蜗杆的端面齿廓为渐开线，在切于基圆柱的截面上为直线齿廓，刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角，它可在专用机床上，用平面砂轮磨削，获得较高精度，适于用范成法加工，是圆柱蜗杆中较理想的传动。
锥面包络圆柱蜗杆不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削，铣刀（或砂轮），回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面，它便于磨削，以得到较高精度，应用日益广泛。
圆弧齿圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动及锥蜗杆传动克服了普通圆柱蜗杆传动承载能力低、效率低、不易磨削、不能粹火、精度等级难于提高等缺点，为提昌应用的蜗杆传动类型。
10-2 解：
在中间平面内，阿基米德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。
阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是：
m x1=m t2=m（标准模数）
αx1=αt2=20°
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。
10-3 解：
（1）i=w1/w2=n1/n2=z2/z1≠d2/d1；因为蜗杆分度圆直径d1=z1m/tanγ，而不是d1=z1m。
（2）同理：a=(d1+d2)/2≠m(z1+z2)/2；
（3）F t2=2000T2/d2≠2000T1i/d2；因为蜗杆传动效率较低，在计算中，不能忽略不计，T2=iηT1。
10-4 解：
蜗杆分度圆直径d1=z1m/tanγ，令z1/tanγ=q则d1=mq。q=d1/m称为蜗杆直径系数。
q与蜗杆头数z1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d1=z1m/tanγ，即同一模数下，当γ、z1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。
10-5 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，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 。
常用的蜗轮材料为锡青铜、无锡青铜及铸铁等，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。
10-6 解：
当蜗轮材料选得不同时，其失效形式不同，故其许用接触应力也不同。当蜗轮材料为锡青铜时，其承载能力按不产生疲劳点蚀来确定，因为锡青铜抗胶合能力强，但强度低，失效形式为齿面点蚀，其许用接触应力按不产生疲劳点蚀来确定。当蜗轮材料为铸铁或无锡青铜时，其承载能力主要取决于齿面胶合强度，因这类材料抗胶合能力差，失效形式为齿面胶合，通过限制齿面接触应力来防止齿面胶合，许用接触应力按不产生胶合来确定。
10-7 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。
10-8 解：
由热平衡验算式（10-13）
C t A K P t s ?=+??-?=+-=5.132202
.1105.7)82.01(1000)1(1000011η t 1>[t 1]=70~90°C
该减速器不能连续工作。
10-9 解：
（1）、（2）、（3）见上图
（4）如蜗杆回转方向改变，各力之间的大小不变，径向力F r 方向也不变，F t1、F t2、F a1、F a2的方向与上图中的方向相反。
10-10 解：
采用阿基米德蜗杆传动
1、选择材料及热处理方式
蜗杆选用45钢，表面淬火处理，齿面硬度>45HRC 。蜗轮材料选用ZCuSn10Pb1，砂型铸造。
2、确定蜗杆头数z 1和蜗轮齿数z 2
由表10-2，取z 1=2，则z 2=iz 1=20×2=40
蜗轮转速n 2=n 1/i =1460/20=73r/min
3、按齿面接触强度确定主要参数
由式10-11
m 2d 1≥2
22][9000???? ??H E z Z KT σ （1）T 2=800N·m
（2）确定载荷系数K ，由表10-5查得K A =1.1（连续工作），假设v 2<3m/s ，取K v =1；因工作载荷稳定，蜗轮齿圈材料软，易磨合，取K β=1。
则 K =K A K v K β=1.1×1×1=1.1
（3）确定许用接触应力[σH ]
[σH ]=Z N ×[σH0]
由表10-6查得[σH0]=200MPa
N 2=60an 2t =60×1×73×15000=6.57×107
N 2在取值范围（2.6×105≤N 2≤25×107）内，则
79.01057.6101087
7
827
=?==N Z N 故[σH ]=0.79×200=158MPa
（4）确定弹性系数Z E =160MPa
（5）确定蜗杆模数m 和分度圆直径d 1 m 2d 1≥1.5076158401608001.19000][90002
222=??? ??????=???? ??H E z Z KT σmm 3 查表10-1得m =8mm ，d 1=80mm
4、验算蜗轮圆周速度v 2，相对滑动速度v s
蜗轮分度圆直径d 2=mz 2=8×40=320mm
则 v 2=1000
6073
32010006022???=?ππn d =1.22m/s<3m/s 与原假设相符，取K v =1合适。
由tan γ=mz 1/d 1=8×2/80=0.2，得γ=11.31°
v s =?????=??31.11cos 100060146080cos 10006011πγπn d =6.23m/s 5、验算蜗轮齿根弯曲强度
由式（10-12） m
d d Y KT Fa F 2122cos 1530γσ=≤[σF ] （1）上式中 K 、T 2、d 1、d 2、m 和γ同前
（2）确定Y Fa2
由z v2=z 2/cos 3γ=40/cos 311.31°=42.42，查表10-8得Y Fa2=1.51
（3）确定许用弯曲应力[σF ]
[σF ]=Y N ·[σF0]
由表10-9查得[σF0]=51MPa
由前计算可知N 2=6.57×107，因N 2的取值范围为105≤N 2≤25×107，故 628.01057.6101097
6
926
=?==N Y N 因此
[σF ]=0.628×51=32.03MPa
8
3208051.131.11cos 8001.11530cos 15302122???????==m d d Y KT Fa F γσ =9.73MPa<[σF ]=32.03MPa
蜗轮轮齿弯曲强度足够。
6、热平衡计算
由热平衡验算式（10-14）
011)1(1000t A
K P t s +-=η≤[t 1]
（1）上式中 87.0~86.0)
18.131.11tan(31.11tan )96.0~95.0()tan(tan )96.0~95.0(=?+??=+=v ργγη （查表10-4得：ρv =1.18°）
取η=0.865
（2）确定蜗杆传递的功率P 1
P 1=T 1n 1/9550=T 2n 1/(9550i η)
=800×1460/(9550×20×0.865)=7.07kW
（3）确定K s ，自然通风，取K s =12W/m 2·°C
（4）设环境温度t 0=20°C ，取[t 1]=80°C
将以上数据代入式（10-14）
估算散热面积A =32.112
)2080(07.7)865.01(1000)]([)1(1000011=--=--s K t t P ηm 2
7、主要几何参数
m =8mm ，z 1=2，z 2=40，γ=11.31°=11°18’36’’ d 1=80mm ，d 2=320mm ，a =21(d 1+d 2)=2
1(80+320)=200mm 蜗轮喉圆直径 d a2=d 2+2h a2=320+2×1×8=336mm
齿顶圆直径 d a1=d 1+2h a1=80+2h a1=80+2×1×8=96mm
d e2=d a2+1.5m =336+1.5×8=348mm
齿根圆直径 d f1=d 1-2h f1=80-2×1.2×8=60.8mm
d f2=d 2-2h f2=320-2×1.2×8=300.8mm
8、结构设计从略。
10-11 解：
采用阿基米德蜗杆传动
1．选择材料及热处理方式
因蜗杆传动的功率不大，中速，故蜗杆选用45钢，为提高耐磨性和效率表面淬火处理，齿面硬度>45HRC ，蜗轮材料选用ZCuSn10Pb1，砂型铸造。
2．确定蜗杆头数z 1和蜗轮齿数z 2
由表10-2，取z 1=2，z 2=iz 1=13×2=26
蜗轮转速n 2=n 1/i =960/13=73.85r/min
3．按齿面接触强度确定主要参数
由式10-11 m 2d 1≥2
22][9000???? ??H E z Z KT σ （1）蜗轮传递的转矩T 2
由z 1=2，初取η=0.80，查手册取联轴器效率η联=0.99
则 T 2=9550P ed ηη联/n 2=9550×3×0.8×0.99/73.85=307.26N·m
（2）确定载荷系数K
由表10-5查得K A =1.1；
假设v 2<3m/s ，取K v =1；
因蜗轮齿圈材料软，易磨合，且工作载荷变动不大取K β=1
则K =K A K v K β=1.1×1×1=1.1
（3）确定许用接触应力[σH ]=Z N ×[σH0]
由表10-6查得 [σH0]=200MPa
N 2=60an 2t =60×1×73.85×5×250×8=4.431×107
在N 2的取值范围（2.6×105≤N 2≤25×107）内
83.010431.4101087
7
827
=?==N Z N 则
[σH ]=Z N ×[σH0]=0.83×200=166MPa
（4）确定弹性系数Z E =160MPa
（5）确定蜗杆模数m 和分度圆直径d1 m 2d 1≥4.41801662616026.3071.19000][90002
222=??? ??????=???? ??H E z Z KT σmm 3 查表10-1得m =8mm ，d 1=80mm
4．验算蜗轮圆周速度v 2，相对滑动速度v s 及总效率η
蜗轮分度圆直径 d 2=mz 2=8×26=208mm
则
v 2=10006085.7320810006022???=?ππn d =2.264m/s<3m/s tan γ=mz 1/d 1=8×2/80=0.2，得γ=11.31°
得
v s =?????=??31.11cos 10006096080cos 10006011πγπn d =4.1m/s
查表10-4得：ρv =1.36° 则854.0~845.0)
36.131.11tan(31.11tan )96.0~95.0()tan(tan )96.0~95.0(=?+??=+=v ργγη 与假设η=0.8不符。
验算：当η=0.85时，
2T '=9550P ed ηη联/n 2=9550×3×0.85×0.99/73.85=326.46N·
m (m 2d 1)'=63.44411662616046.3261.19000][90002
222=??? ??????=???
? ??'H E z Z T K σmm 3 (m 2d 1)'<5120mm 3，故原设计所取m =8mm ，d 1=80mm 仍满足要求
5．验算蜗轮齿根弯曲强度，由式10-12
m
d d Y KT Fa F 2122cos 1530γσ=≤[σF ] （1）上式中K 、T 2、d 1、d 2、m 和γ同前
（2）确定Y Fa2
由 z v2=z 2/cos 3γ=26/cos 311.31°=27.58
查表10-8，Y Fa2=1.84
（3）确定许用弯曲应力[σF ]=Y N ·[σF0]
由表10-9查得 [σF0]=51MPa
由前计算可知N 2=4.431×107
因N 2在取值范围（105≤N 2≤25×107）内
则
66.010431.41010976926=?==N Y N [σF ]=0.66×51=33.66MPa
故 σF =8
2088084.131.11cos 46.3261.11530??????? =7.45MPa<[σF ]=33.66MPa
蜗轮轮齿弯曲强度足够
6．热平衡计算略（因不是连续工作）
7．主要几何参数
m =8mm ，z 1=2，z 2=26，γ=11.31°=11°18’36’’
d 1=80mm ，d 2=208mm ，a =
21(d 1+d 2)=21(80+208)=144mm 蜗轮喉圆直径
d a2=d 2+2h a2=208+2×1×8=224mm
d e2=d a2+1.5m =224+1.5×8=236mm
齿根圆直径 d f1=d 1-2h f1=80-2×1.2×8=60.8mm d f2=d 2-2h f2=208-2×1.2×8=188.8mm
8．结构设计从略
10-12 解：
蜗杆减速器的中心距a 不变，变位可以变传动比。
a =
21(d 1+d 2)=2
1(80+8×48)=232mm 改变传动比i =n 1/n 2=1440/91.913=15.667
则变位后的蜗轮齿数z 2=z 1i =3×15.667=47 而z 2=x z 22-'，482='z
即蜗轮变位系数 5.02
4748222=-=-'=z z x
10-13 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查表10-4得ρv =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*40/1=821.69N·m
22
T Q D =，故9.82162001069.8212232??==D T Q N （3）因为γ=5.71°，ρv =7.97°，γ<ρv ，满足自锁条件，所以重物不会自行下降。
10-14 解：
1—带传动2—斜齿圆柱齿轮传动3—蜗杆传动
习题与参考答案 计算蜗杆传动的效率，其当量摩擦系数可由两者的相对滑动速度选取。 蜗杆传动采用风扇冷却，风扇装在蜗杆轴上。 一、选择题 1 与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。 A. 传动平稳，噪声小 B. 传动效率高 C. 可产生自锁 D. 传动比大 2 阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。 A. 法面 B. 端面 C. 中间平面 3 蜗杆直径系数q＝。 A. q=d l/m B. q=d l m C. q=a/d l D. q=a/m 4 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数q，将使传动效率。 A. 提高 B. 减小 C. 不变 D. 增大也可能减小 z，则传动效率。 5 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数 1 A. 提高 B. 降低 C. 不变 D. 提高，也可能降低 z，则滑动速度。 6 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数 1 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 增大也可能减小 z，则。 7 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，减少蜗杆头数 1 A. 有利于蜗杆加工 B. 有利于提高蜗杆刚度 C. 有利于实现自锁 D. 有利于提高传动效率 8 起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用的蜗杆。 A. 单头、小导程角 B. 单头、大导程角 C. 多头、小导程角 D. 多头、大导程角 9 蜗杆直径d1的标准化，是为了。 A. 有利于测量 B. 有利于蜗杆加工 C. 有利于实现自锁 D. 有利于蜗轮滚刀的标准化 10 蜗杆常用材料是。 A. 40Cr B. GCrl5 C. ZCuSnl0P1 D. L Y12 11 蜗轮常用材料是。 A. 40Cr B．GCrl5
1 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/z1 13-11 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=β 13-12 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 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 13-14 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11-15 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
第四章 蜗杆传动 一、简答题： （1） 在材料铸铁或MPa b 300>σ的蜗轮齿面接触强度计算中，为什么许用应力 与齿面相对滑动速度有关？ （2） 说明蜗杆头数1z 及蜗轮齿数2z 的多少对蜗杆传动性能的影响？ （3） 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？ （4） 蜗杆传动有哪些特点？应用于什么场合？ （5） 蜗杆导程角γ大小不同时，其相应的蜗杆加工方法有何特点？蜗杆传动以 什么面定义标准模数？ （6） 为什么要引入蜗杆直径系数？如何选用？它对蜗杆传动的强度、刚度、 啮合效率及尺寸有何影响？ （7） 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？自锁条件是什么？ （8） 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角γ的大小对效率有何影 响？ （9） 为什么蜗杆传动只计算蜗轮齿的强度，而不计算蜗杆齿的强度？在什么 情况下需要进行蜗杆的刚度计算？许用应力如何确定？ （10）蜗杆传动的热平衡如何计算？可采用哪些措施来改善散热条件？ 二、填空题： （1） 减速蜗杆传动中，主要的失效形式为 、 、 ，常发生 在 。 （2） 普通圆柱蜗杆传动变位的主要目的是 和 。 （3） 有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知21=z ，8=q ，422=z ，中间平面上 模数mm m 8=，压力角020=α，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径=1d mm ，传动中心距=a mm ，传动比=i 。蜗杆分度圆柱上的 螺旋线角升γ=arctan 蜗轮为 旋，蜗轮分度圆柱上的螺旋角
β= 。 （4） 蜗杆传动中，蜗杆导程角为γ，分度圆圆周速度为1v ，则其滑动速度s v 为 ，它使蜗杆蜗轮的齿面更容易发生 和 。 （5） 两轴交错角为090的蜗杆传动中，其正确的啮合条件是 ， 和 （等值同向）。 （6） 闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分： ， 和 。 （7） 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 杆头数取=1z 。 （8） 阿基米德蜗杆传动在中间平面相当于 与 相啮合。 （9） 变位蜗杆传动只改变 的尺寸，而 尺寸不变。 （10） 在标准蜗杆传动中，当蜗杆为主动时，若蜗杆头数1z 和模数m 一定时， 增大直径系数q ，则蜗杆刚度 ；若增大导程角γ，则传动效率 。 （11） 蜗杆传动发热计算的目的是防止 而产生齿面 失效，热平衡计 算的条件是单位时间内 等于同时间内的 。 （12） 蜗杆传动设计中，通常选择蜗轮齿数262>z 是为了 ；802 1. 动力传动蜗杆传动的传动比的范围通常为________。 A ．i 12＜l B ．i 12＝1～8 C ．i 12＝8～80 D ．i 12＞80～120 2. 与齿轮传动相比较，________不能作为蜗杆传动的优点。 A ．传动平稳，噪声小 B ．传动比可以较大 C ．可产生自锁 D ．传动效率高 3. 在标准蜗杆传动中，蜗杆头数z 1一定时，若增大蜗杆直径系数q ，将使传动效率________。 A ．提高 B ．减小 C ．不变 D ．增大也可能减小 4. 蜗杆直径系数q ＝________。 A ．q ＝d 1/m B ．q ＝d 1m C ．q ＝a/d D ．q ＝a/m 5. 蜗杆直径系数q 的标准化，是为了________。 A ．保证蜗杆有足够的刚度 B ．减少加工时蜗轮滚刀的数目 C ．提高蜗杆传动的效率 D ．减小蜗杆的直径 6. 对蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致________。 A ．材料的机械性能下降 B ．润滑油变质 C ．蜗杆热变形过大 D ．润滑条件恶化而产生胶合失效 7. 起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用________的蜗杆。 A．单头、小导程角B．单头、大导程角C．多头、小导程角D．多头、大导程角 8. 阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的________模数，应符合标准值。 A．端面B．法面C中间平面 9. 蜗杆传动较为理想的材料组合是________。 A．钢和铸铁B．钢和青铜C．钢和铝合金D．钢和钢 10. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越________，自锁性越________。一般蜗杆头数常取z 1 ＝________。 11. 在蜗杆传动中，已知作用在蜗杆上的轴向力F a1＝l 800N、圆周力F t1 ＝ 880N，若不考虑摩擦影响，则作用在蜗轮上的轴向力F a2 ＝________，圆周 力F t2 ＝________。 12. 在蜗杆传动中，产生自锁的条件是________。 13. 在蜗杆传动中，蜗轮螺旋线的方向与蜗杆螺旋线的旋向应该________。 14. 阿基米德蜗杆和蜗轮在主平面(又称中间平面)相当于________与________啮合。因此蜗杆的________模数应与蜗轮的________模数相等。 第五章 蜗杆传动测试题 姓名 分数 一、单项选择题 1、蜗杆传动的正确啮合条件中，应除去 。 A ．21t a m m =； B ．21t a αα=； C ．21ββ=； D ．螺旋方向相同。 2、下列蜗杆直径计算公式：（a ）mq d =1，（b ）11mz d =，（c ）i d d /21=，（d ）)tan /(21λ?=i mz d ，（e ）1/21+=i a d ，其中有 是错误的。 A ．1个； B ．2个； C ．3个； D ．4个； E ．5个。 3、计算蜗杆传动比时，公式 是错误的。 A ．21/w w i =； B ．21/n n i =； C ．12/d d i =； D ．12/z z i =。 4、对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是 。 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 ．在蜗轮端面内模数和压力角为标准值； D ．蜗杆头数1z 多时，传动效率提高。 5、在蜗杆传动中，引进特性系数q 的目的是 。。 A ．便于蜗杆尺寸的计算； B ．容易实现蜗杆传动中心距的标准化； C．提高蜗杆传动的效率。 D．减少蜗轮滚刀的数量，利于刀具标准化。 6、蜗杆传动中较为理想的材料组合是。 A. 钢和铸铁 B. 钢和青铜 C. 铜和铝合金 D. 钢和钢 7、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，减少蜗杆头数1z，则。 A. 有利于蜗杆加工 B. 有利于提高蜗杆刚度 C. 有利于实现自锁 D. 有利于提高传动效率 8、蜗杆直径d1的标准化，是为了。 A. 有利于测量 B. 有利于蜗杆加工 C. 有利于实现自锁 D. 有利于蜗轮滚刀的标准化 9、提高蜗杆传动效率的最有效的方法是。 A. 增大模数m B. 增加蜗杆头数1z C. 增大直径系数q D. 减小直径系数q 10、与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点。 A. 传动平稳，噪声小 B. 传动效率高 C. 可产生自锁 D. 传动比大 11、阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的模数，应符合标准值。 A. 法面 B. 端面 C. 中间平面 12、蜗杆直径系数q＝。 A. q=d l/m B. q=d l m D. q=a/m C. q=a/d l 13、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数q，将使传动效率。 A. 提高 B. 减小 C. 不变 D. 增大也可能减小 14、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数1z，则传动效率。 A. 提高 B. 降低 C. 不变 D. 提高，也可能降低 第七章 蜗杆传动 一、简答题： （1） 在材料铸铁或MPa b 300>σ的蜗轮齿面接触强度计算中，为什么许用应力 与齿面相对滑动速度有关？ （2） 说明蜗杆头数1z 及蜗轮齿数2z 的多少对蜗杆传动性能的影响？ （3） 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？ （4） 蜗杆传动有哪些特点？应用于什么场合？ （5） 蜗杆导程角γ大小不同时，其相应的蜗杆加工方法有何特点？蜗杆传动以 什么面定义标准模数？ （6） 为什么要引入蜗杆直径系数？如何选用？它对蜗杆传动的强度、刚度、 啮合效率及尺寸有何影响？ （7） 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？自锁条件是什么？ （8） 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角γ的大小对效率有何影 响？ （9） 为什么蜗杆传动只计算蜗轮齿的强度，而不计算蜗杆齿的强度？在什么 情况下需要进行蜗杆的刚度计算？许用应力如何确定？ （10）蜗杆传动的热平衡如何计算？可采用哪些措施来改善散热条件？ 二、填空题： （1） 减速蜗杆传动中，主要的失效形式为 、 、 ，常发生 在 。 （2） 普通圆柱蜗杆传动变位的主要目的是 和 。 （3） 有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知21=z ，8=q ，422=z ，中间平面上 模数mm m 8=，压力角020=α，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径=1d mm ，传动中心距=a mm ，传动比=i 。蜗杆分度圆柱上的 螺旋线角升γ=arctan 蜗轮为 旋，蜗轮分度圆柱上的螺旋角 β= 。 （4） 蜗杆传动中，蜗杆导程角为γ，分度圆圆周速度为1v ，则其滑动速度s v 为 ，它使蜗杆蜗轮的齿面更容易发生 和 。 （5） 两轴交错角为090的蜗杆传动中，其正确的啮合条件是 ， 和 （等值同向）。 （6） 闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分： ， 和 。 （7） 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 杆头数取=1z 。 （8） 阿基米德蜗杆传动在中间平面相当于 与 相啮合。 （9） 变位蜗杆传动只改变 的尺寸，而 尺寸不变。 （10） 在标准蜗杆传动中，当蜗杆为主动时，若蜗杆头数1z 和模数m 一定时， 增大直径系数q ，则蜗杆刚度 ；若增大导程角γ，则传动效率 。 （11） 蜗杆传动发热计算的目的是防止 而产生齿面 失效，热平衡计 算的条件是单位时间内 等于同时间内的 。 （12） 蜗杆传动设计中，通常选择蜗轮齿数262>z 是为了 ；802 第十三章蜗杆传动 13.1选择题 13.1.1 蜗杆传动的传动比i不等于。 a) u 1/u 2 b) Z 1 /Z 2 C) d 2/d 1 13.1.2 蜗杆传动通常是传递运动。 a由蜗杆向蜗轮 b）由蜗轮向蜗杆 c）可以有蜗杆向蜗轮，也可以由蜗轮向蜗杆 13.1.3 在其中间平面内具有直线齿廓的是蜗杆。 a）渐开线b）阿基米德 c）延伸渐开线 d）摆线齿廓 13.1.4 蜗杆直径系数q的计算式为。 a）q=d 1 /m b） q=d 1m c）q=a/m d）q=a/d 1 13.1.5 一正交阿基米德蜗杆传动的蜗杆导程角为α=7o7'30''（右 旋），蜗轮的螺旋角β应为。 a）7o7'30''b）81o52'30'' c）20o d）15o 13.1. 6 其它条件相同时，若增加蜗杆的头数，则其滑动速度。 a）增加 b）减少 c）不变 d）可能增加也可能减少 13.1. 7 蜗杆传动中，蜗轮轮缘通常用青铜制造，这是为了考 虑。 a）耐磨性好b）减磨性好 c）强度高 d）工艺性能好 13.1.8 选用蜗轮齿圈材料的主要根据是。 a）蜗杆的齿面硬度 b）蜗杆传递的动力 c）蜗杆传动的滑动速度 〉12m/S的重要传动应该采13.1.9 在蜗杆传动中，对于滑动速度V S 用作为蜗轮齿圈的材料。 a）HT200 b）ZCuSn10Pb1 c）45钢调质 d） d）18CrMnTi渗碳淬火 13.1.10 对于传递动力的蜗杆传动，为了提高传动效率，在一定限度内 可以采用。 a）较大的蜗杆特性系数 b）较大的螺旋升角 c）较大的模数 13.1.11 为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力和传动效率，常采 用变位蜗杆传动，这时要是。 第13章蜗杆传动作 业 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/z1 13-11 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=β 13-12 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 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 13-14 蜗杆传动中,轮齿承载能力的计算主要是针对___来进行的. 第十三章蜗杆传动 选择题 蜗杆传动的传动比i不等于。 a) u 1/u 2 b) Z 1/Z 2 C) d 2/d 1 蜗杆传动通常是传递运动。 a由蜗杆向蜗 轮 b）由蜗轮向蜗杆 c）可以有蜗杆向蜗轮，也可以由蜗轮向蜗杆 在其中间平面内具有直线齿廓的是蜗杆。 a）渐开线b）阿基米德c）延伸渐开线 d）摆线齿廓 蜗杆直径系数q的计算式为。 a）q=d 1 /m b） q=d 1 m c） q=a/m d）q=a/d 1 一正交阿基米德蜗杆传动的蜗杆导程角为α=7o7'30''（右旋），蜗轮的螺旋角β应为。 a）7o7'30'' b） 81o52'30'' c） 20o d）15o . 6 其它条件相同时，若增加蜗杆的头数，则其滑动速度。 a）增加b）减 少c）不 变 d）可能增加也可能减少 . 7 蜗杆传动中，蜗轮轮缘通常用青铜制造，这是为了考虑。 a）耐磨性好b）减磨性 好c）强度 高 d）工艺性能好 选用蜗轮齿圈材料的主要根据是。 a）蜗杆的齿面硬度b）蜗杆传递的动力 c）蜗杆传动的滑动速度 在蜗杆传动中，对于滑动速度V 〉12m/S的 S 重要传动应该采用作为蜗轮齿圈的材料。 a）HT200 b）ZCuSn10Pb1 c）45钢调质 d） d）18CrMnTi渗碳淬火 对于传递动力的蜗杆传动，为了提高传动效率，在一定限度内可以采用。 a）较大的蜗杆特性系数b）较大的螺旋升角 c）较大的模数 为了配凑中心距或提高蜗杆传动的承载能力和传动效率，常采用变位蜗杆传动，这时要是。 a）蜗轮变位b）蜗杆变位 c）蜗杆蜗轮均变位 填空题 不 为了保证传动的稳定性，蜗轮齿数Z 2宜，又不能，因 为 。 第11章蜗杆传动 一、判断题 1. 阿基米德蜗杆传动因为比齿轮传动结构紧凑，所以更适用于大功率、连续传动的场合。 A.正确 B.错误 2. 计算蜗轮轮齿弯曲强度时，可直接按斜齿圆柱齿轮的计算公式进行计算。 A.正确 B.错误 3. 设计蜗杆传动，只需对蜗轮轮齿进行齿面接触疲劳强度和齿根弯曲强度计算，其计算方法与圆柱齿轮相同。 A.正确 B.错误 4. 规定蜗杆分度圆直径d1或蜗杆直径系数q为标准值是为了有利于蜗杆传动中心距的标准化。 A.正确 B.错误 5. 对于各种材料（ZCuSn10P1、ZCuAl10Fe3、HT300）制成的闭式蜗轮，都是按接触疲劳强度和弯曲疲劳强度两个公式进行计算。 A.正确 B.错误 二、单项选择题 1. 为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具的标准化，规定（）为标准值 A.蜗轮齿数 B.蜗轮分度圆直径 C.蜗杆头数 D.蜗杆分度圆直径 2. 蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要是针对（）来进行的 A.蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度 B.蜗杆齿面接触强度和蜗杆齿根抗弯强度 C.蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度 D.蜗轮齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度 3. 根据蜗杆螺旋面的形成原理和加工方法，（）磨削困难 A.阿基米德蜗杆 B.渐开线蜗杆 C.法向直廓蜗杆 4. 为了凑中心距或改变传动比，可采用变位蜗杆传动，这时（） 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 5. 阿基米德蜗杆的（）模数，应符合标准数值 A.法向 B.端面 C.轴向 6.蜗杆传动中，齿面在啮合节点处的相对滑动速度Vs等于_____。 （1）V 1/sinλ（2）V 1 /cosλ（3）V 1 /tgλ 7.在蜗杆传动中，其他条件相同，若增加蜗杆头数，则滑动速度_____。（1）增加（2）减小（3）不变（4）可能提高，也可能减小 8.蜗杆传动中，已知蜗杆头数Z 1 =1，模数m=6mm，蜗杆特性系数12，蜗轮齿 数Z 2=40，转速n 2 =50 r/min，则蜗杆传动啮合节点之间的相对滑动速度Vs等于 _____m/s。 （1）1.89 （2）3.35 （3）6.25 （4）7.56 9. 蜗杆传动中，已知蜗杆头数Z 1 =2，模数m=5mm，升角λ=10°18′17″， 转速n 1 =1000 r/min，则蜗杆传动啮合节点之间的相对滑动速度Vs等于＿＿m/s。 （1）2.93 （2）1.93 （3）1.52 （4）0.5320.在生产实际中采用变位蜗杆传动，可达到下列目的中的_____个目的。 第十一章蜗杆传动 一、 选择题 11-1在蜗杆传动中，如何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）传动效率降低，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 11-2在蜗杆传动中，其他条件相同，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 11-3 计算蜗杆传动的传动比时，公式__________是错误的。 （1）i=w1/w2 (2) i=n1/n2 (3)i=d2/d3 (4) i=Z2/Z1 11-4 阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是_________。 （1）m t1=m t2 ,αt1=αt2 ,γ+β=90° (2) m n1=m n2, αn1=αn2γ=β （3）m x1=m t2 ,αx1=αt2 ,γ+β=90 （4）m x1=m t2 ,αx1=αt2 ,γ=β 11-5为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定______为标准值。 （1）蜗轮齿数（2）蜗轮分度圆直径（3）蜗杆头数（4）蜗杆分度圆直径 11-6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11-7 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中____最易发生。 （1）点蚀与磨损（2）胶合与磨损（3）轮齿折断与塑性变形 11-8 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蜗轮齿根抗弯强度（2）蜗杆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齿根抗弯强度(4) 蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯强度11-9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）防止蜗轮材料在高温下力学性能下降 （4）防止蜗杆蜗轮发生热变后，正确啮合受到破坏 二、分析与思考 11-10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，仅将蜗轮齿数由Z2=60增加到Z2′=66,则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？ 11-11为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？可采用哪些措施改善散热条件？ 11-12写出蜗杆传动的热平衡条件式，并说明式中各符号意义。 11-2 有一阿基米德蜗杆传动，已知：传动比i = 18，蜗杆头数Z 1 = 2，直径系数q = 8，分度圆直径d 1 = 80 mm 。试求： (1) 模数m 、蜗杆分度圆柱导程角γ、蜗轮齿数Z 2及分度圆柱螺旋角β； (2) 蜗轮的分度圆直径d 2 和蜗杆传动中心距ɑ 。 解答：（1） 确定蜗杆传动的基本参数 638111638111102 36 218mm 8mm 10 801121' ''?=γ=β'''?==??? ? ??=γ=?=?====arctan q z arctan z i z q d m （2） 求d 2和中心距ɑ: ()()mm 184mm 361082 1 21mm 288mm 836222=+??=+= =?=?=z q m a m z d 1-6-3 图示蜗杆传动，已知：蜗杆１ 主动，其转向如题6-3图所示，螺旋线方 向为右旋 。试决定： (1) 蜗轮2的螺旋线方向及转向n 2 ； (2) 蜗杆、蜗轮受到的各力（F t 、F r 、 F a ）的方向。 解题分析： 1. 蜗轮的螺旋线方向: 根据蜗杆 传动正确啮合条件γ =β，与右旋蜗 杆啮合的蜗轮螺旋线方向应为右旋。 2. 蜗轮的转向n 2: 根据螺旋副 的运动规律确定。 3. 蜗杆受力方向: 因蜗杆为主动 件，圆周力F t 1与其转向相反；径向力 F r 1指向轮心O 1 ；蜗杆螺旋线方向为右 旋，其轴向力F a 1 可 用右手定则判定， 即右手握蜗杆，四指沿n 1方向弯曲，大拇指的指向则为轴向力 a 1 的方向。 蜗轮所受各力方向: 可根据蜗轮与蜗杆啮合点处各力之间关系，即：F t 1 = - F 第十一章蜗杆传动 一、选择与填空题 11-1 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越________，自锁性越_________。一般蜗杆头数常取________。 11-2 对滑动速度v s≥4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用__________进行___________处理；蜗轮的材料可选用_____________。 11-3 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致_________。 (1)材料的力学性能下降(2)润滑油变质(3)蜗杆热变形过大(4)润滑条件恶化 11-4 蜗杆传动的当量摩擦系数f v随齿面相对滑动速度的增大而____________。 (1)增大(2)不变(3)减小 11-5 蜗杆传动的相对滑动速度v s<5m/s时采用_________润滑；v s>10m/s时应采用________润滑。 二、分析与思考题 11-6 蜗杆传动与齿轮传动相比有何特点?常用于什么场合? 11-7 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? 11-8 普通圆柱蜗杆主要有哪几种类型?其中哪几种蜗杆不便于磨削，精度较低? 11-9 在车床上用直线刀刃加工蜗杆，什么情况下用单刀?什么情况下用双刀?为什么? 11-10 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? 11-11 采用变位蜗杆传动的目的是什么?变位蜗杆传动与变位齿轮传动相比有何特点? 11-12 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? 11-13 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。 11-14 对于蜗杆传动，下面三式有无错误?为什么? (1)i=ω1/ω2=n l/n2=z2/z l=d2/d l； (2)a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2； (3)F t2=2T2/d2=2T l i/d2=2T l/d l=F tl 11-15 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。 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 传动比可以较大 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 B 蜗杆齿的弯曲疲劳折断 C 蜗轮齿的弯曲疲劳折断 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f v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 HT150 B ZCuSn10P1 C 45号钢 D GCr15 第12章蜗杆传动 12.1复习笔记 一、蜗杆传动的特点和类型 1．特点 （1）优点 包括：①传动比大；②结构紧凑；③传动平稳；④噪声较小。 （2）缺点 ①传动效率较低； ②为了减摩耐磨，蜗轮齿圈常需用青铜制造，成本较高。 2．蜗杆分类 （1）按蜗杆形状可分为圆柱蜗杆和环面蜗杆两类，如图12-1-1所示。 圆柱蜗杆按其螺旋面的形状又分为阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）和渐开线蜗杆（ZI蜗杆）等。 图12-1-1圆柱蜗杆与环面蜗杆 （2）按旋向可分为左旋蜗杆和右旋蜗杆。 二、圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 1．圆柱蜗杆传动的主要参数 （1）模数m 和压力角α 蜗杆传动的设计计算都以中间平面的参数和几何关系为准。它们正确啮合条件是：蜗杆轴向模数ma1和轴向压力角1a a 应分别等于蜗轮端面模数mt2和端面压力角2t a ，即12a t m m m ==，12 a t a a =压力角标准值20α=?，ZA 蜗杆取轴向压力角为标准值；ZI 蜗杆取法向压力角为标准值。 在两轴交错为90?的蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的导程角γ应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角β，且两者的旋向必须相同，即=γβ （2）传动比i 12、蜗杆头数1z 和蜗轮齿数2z ，121221n z i n z ==①蜗杆的头数z 1 通常蜗杆头数z 1＝1、2、4。若要得到大传动比，可取z 1＝1，但传动效率较低。传递功率较大时，为提高效率可采用多头蜗杆，取z 1＝2或4。 ②蜗轮齿数z 2 为了避免蜗轮轮齿发生根切，z 2不应小于26，但也不宜大于80。若z 2过大，会使结构尺寸过大，蜗杆长度也随之增加，致使蜗杆刚度和啮合精度下降。 （3）蜗杆直径系数q 和导程角γ 蜗杆直径系数是指蜗杆分度圆直径与模数的比值，计算公式为1d q m =导程角的计算公式为11111tan πx z p z m z d d q γ=== 课程名：机械设计基础（第十二章）题型问答题 考核点：蜗杆传动的基本知识 1.蜗杆传动有何特点？宜在何种情况下使用？ 参考答案：蜗杆传动可传递空间交错轴间的运动和动力，具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，噪音小等特点；但蜗杆传动效率较低，传动过程中易发热，较易磨损。反行程有自锁作用。蜗杆传动一般可用于要求自锁、尺寸小、传动比大，传递功率不大，间歇工作的场合。 ＊2.为什么对蜗杆的直径系数q作出限制规定？当模数m为定值时，在什么情况下对q取大值？（8分） 参考答案：为减少蜗轮滚刀数量有利于刀具的标准化，对蜗杆的直径系数q进行限制。当m一定时，q值大则d1变大，蜗杆的刚度及强度相应提高，为此较小模数时，常用较大的q值。 ＊3.蜗杆传动设计时，如何考虑选取蜗秆头数z1和蜗轮齿数Z2?（8分） 参考答案：蜗杆头数Z1少，易于得到大传动比，易自锁，但传动效率低，发热大，故重载传动不宜用单头蜗杆。Z1多，传动效率高，但制造困难，通常取Z1=1~4。为保证传动平稳，蜗轮齿数Z2应不少于28，蜗轮越大，蜗杆越长，蜗杆刚度越小，所以Z2最好不大于80。 .4.普通圆柱蜗杆传动的标准模数m和标准压力角α在什么面内?蜗杆传动的正确啮 合条件是什么?（5分） 参考答案：普通圆柱蜗杆传动的标准模数m和标准压力角α是在主剖面内（中间平面）。蜗杆传动的正确啮合条件是：m a1=m t2=m, αa1=αt2=α，且λ=β，两者同旋向。 课程名：机械设计基础（第十二章）题型计算、作图题 考核点：蜗杆传动 ＊1.图示蜗杆传动均以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮的转向，蜗轮齿的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。（10分） 解：如图 第七章 蜗杆传动 （1） 说明蜗杆头数1z 及蜗轮齿数2z 的多少对蜗杆传动性能的影响？ （2） 闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？ （3） 蜗杆传动有哪些特点？应用于什么场合？ （4） 蜗杆导程角γ大小不同时，其相应的蜗杆加工方法有何特点？蜗杆传动以 什么面定义标准模数？ （5） 为什么要引入蜗杆直径系数？如何选用？它对蜗杆传动的强度、刚度、 啮合效率及尺寸有何影响？ （6） 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？自锁条件是什么？ （7） 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角γ的大小对效率有何影 响？ （8） 为什么蜗杆传动只计算蜗轮齿的强度，而不计算蜗杆齿的强度？在什么 情况下需要进行蜗杆的刚度计算？许用应力如何确定？ （9） 蜗杆传动的热平衡如何计算？可采用哪些措施来改善散热条件？ 二、填空题： （1） 减速蜗杆传动中，主要的失效形式为 、 、 ，常发生 在 。 （2） 普通圆柱蜗杆传动变位的主要目的是 和 。 （3） 有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知21=z ，8=q ，422=z ，中间平面上 模数mm m 8=，压力角020=α，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径=1d mm ，传动中心距=a mm ，传动比=i 。蜗杆分度圆柱上的 螺旋线角升γ=arctan 蜗轮为 旋，蜗轮分度圆柱上的螺旋角 β= 。 （4） 蜗杆传动中，蜗杆导程角为γ，分度圆圆周速度为1v ，则其滑动速度s v 为 ，它使蜗杆蜗轮的齿面更容易发生 和 。 （5） 两轴交错角为090的蜗杆传动中，其正确的啮合条件是 ， 和 （等值同向）。 （6） 闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分： ， 和 。 （7） 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 杆头数取=1z 。 （8） 阿基米德蜗杆传动在中间平面相当于 与 相啮合。 （9） 变位蜗杆传动只改变 的尺寸，而 尺寸不变。 （10） 在标准蜗杆传动中，当蜗杆为主动时，若蜗杆头数1z 和模数m 一定时， 增大直径系数q ，则蜗杆刚度 ；若增大导程角γ，则传动效率 。 （11） 蜗杆传动发热计算的目的是防止 而产生齿面 失效，热平衡计 算的条件是单位时间内 等于同时间内的 。 （12） 蜗杆传动设计中，通常选择蜗轮齿数262>z 是为了 ；802 第11章 蜗杆传动 1. 判断如讨论题10-1图所示蜗杆传动中蜗轮的转向，并分别在啮合点处画出作用于蜗杆及 蜗轮上的三个分力F t 、F a 、F r 的方向。如改变图中蜗杆的回转方向，这时蜗杆、蜗轮上的三个分力又如何表示？ a)b) 讨论题10-1图 10-1 解： 如改变蜗杆的回转方向，作用于蜗杆，蜗杆上的径向力F r1、F r2方向不变，而圆周力F t ，轴向力F a 的方向均与图中相反。 2. 如讨论题10-2图所示为二级蜗杆传动。已知蜗杆1为右旋，轴I 为输入轴，转向如图。轴Ⅲ为输出轴。试在图上画出： 1）考虑Ⅱ轴上所受轴向力能抵消一部分，定出蜗杆3和蜗轮2、4齿的旋向； 2）Ⅱ轴和Ⅲ轴的转向； 3）蜗轮2和蜗杆3齿上的三个分力（F t 、F a 、F r ）的方向。 I 解： 1、3—蜗杆 2、4—蜗轮 （1）根据蜗杆与蜗轮的正确啮合条件，可知蜗轮2与蜗杆1同旋向——右旋。为使II 轴上所受轴向力能抵消一部分，蜗杆3须与蜗轮2同旋向——右旋，故与之啮合 的蜗轮4也为右旋。 （2）II 轴和III 轴的转向见上图。 3. 影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些？导程角γ的大小对效率有何影响？ 解：闭式蜗杆传动的效率一般包括三部分：啮合效率、轴承效率和溅油损耗的效率。其中啮合效率为主要部分，它与蜗杆导程角γ和当量磨擦角ρv有关，ρv主要与蜗轮齿圈材料、蜗杆啮面硬度及蜗杆传动的滑动速度v s有关；而起主要作用的为导程角γ。轴承效率与轴承类型有关。溅油损耗与回转体浸油深度及宽度、圆周速度和油的粘度等因素有关。 啮合效率η1随γ角的增大而提高，当γ=45°-时，达到最大值η1max，故若γ继续增大则η1将下降，过大的γ使制造较为困难，且在γ>30°后，η1的增长已不明显，故在设计中一般γ角不超过30°。 4.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：因为在蜗杆与蜗轮的配对材料中，蜗轮材料的强度比较低，所以蜗杆传动的承载能力主要取决于蜗轮轮齿的强度。在蜗杆传动中，啮合齿面是具有很大的相对滑动速度，为了减少磨损，提高抗胶合的能力，要求配对轮齿材料具有良好的减磨性，磨合性和耐磨性。碳钢或合金钢制造的蜗轮虽然强度高，但与碳钢蜗杆 5. 阿基米德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，阿基米德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。 阿基米德蜗杆传动的正确啮合条件是： m x1=m t2=m（标准模数） αx1=αt2=20° 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。 6. 图示为一蜗杆传动。已知模数m=6.3mm，蜗杆的头数Z1=2，蜗杆分度圆直径d1=63mm，蜗轮的齿数Z2=60,蜗杆轴转矩T1=，啮合效率。试确定蜗轮螺旋角大 （忽略轴承和搅油损耗）（本第七章 蜗杆传动课堂习题
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