第八章蜗杆传动
具体内容蜗杆传动特点和类型；蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算；蜗杆传动的效率、热平衡计算及润滑；蜗杆传动受力分析和计算载荷；蜗杆传动失效形式和设计准则；蜗杆传动材料和许用应力；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算；蜗杆传动的结构设计。
重点蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算；蜗杆传动受力分析；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算。
难点蜗杆传动受力分析。
第一节蜗杆传动的特点和类型
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成（图8.1），用于传递交错轴之间的运动和动力，通常两轴间的交错角?
∑90。通常蜗杆1为主动件，蜗轮2为从动件。
=
一、蜗杆传动的特点
1、优点
传动比大；工作平稳，噪声低，结构
紧凑；在一定条件下可实现自锁。
2、缺点
发热大，磨损严重，传动效率低（一
般为0.7～0.9）；蜗轮齿圈常采用铜合金制
造，成本高。
二、蜗杆传动的类型
根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分
图8.1 蜗杆传动
1－蜗杆，2－蜗轮
（a ）圆柱蜗杆传动 （b ）环面蜗杆传动 （c ）锥面蜗杆传动 图8.2 蜗杆传动的类型
为圆杆蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动三种类型，如图8.2所示。
根据加工方法不同，圆柱蜗杆传动又分为阿基M 德蜗杆传动（ZA 型）、法向直廓蜗杆传动（ZN
型）、渐开线蜗
杆传动（ZI 型）和圆弧圆柱蜗
杆传动（ZC 型）等。前三种称为普通圆柱蜗杆传动，见图8.3所示。
（a ）阿基M 德蜗杆 （b ）法向直廓蜗杆
（c ）渐开线蜗杆 图8.3 普通蜗杆的类型
第二节 圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
在普通圆柱蜗杆传动中，阿基M 德蜗杆传动制造简单，在机械传动中应用广泛，而且也是认识其他类型蜗杆传动的基础，故本节将以阿基M 德蜗杆传动为例，介绍蜗杆传动的一些基本知识和设计计算问题。
一、蜗杆传动的基本参数
通过蜗杆轴线并垂直于蜗杆轴线的平面称为中间平面，见图6.4。在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条和齿轮的啮合。因此，设计圆柱蜗杆传动时，均取中间平面上的参数和几何尺寸作为基准。
图8.4 阿基M 德蜗杆传动
1、模数m 和压力角α
在中间平面上蜗杆传动的正确啮合条件是
?
?
?
?
???=?=====旋向相同βγααα202121t a t a m
m m 8.1
式中，1a m —蜗杆的轴向模数；
2t m —蜗轮的端面模数； m —规范模数，按表6.1选取；
1a α—蜗杆的轴向压力角； 2t α—蜗杆的端面压力角； α—规范压力角；
γ—蜗杆的导程角；
β—蜗轮分度圆柱上的螺旋角。
第一
系列
1 1.25 1.6
2 2.5 3.15 4 5 6.
3 8 10 12.5 16 20 25 31.5
40
第二
系列
1.5 3 3.5 4.5 5.5 6 7 12 14
2、蜗杆的导程角γ和蜗杆分度圆直径
1
d
蜗杆分度圆柱螺旋线上任意一点的切线与端面所夹的锐角就称为导程角γ。见
图6.4所示，将蜗杆分度圆展开，设
1
z为蜗杆的头数，S为蜗杆螺旋线的导程，
1a
p 为蜗杆的轴向齿距，则
?
?
?
?
?
=
=
=
=
=
1
1
1
1
1
1
1
1
1
tan
d
z
d
p
z
d
S
m
z
p
z
S
a
a
π
π
γ
π
8.2
图8.4 蜗杆分度圆柱展开示意图
国家规范规定蜗杆分度圆直径
1
d为规范值，且与模数m有一定的搭配关系，详教材上表8－1所列。
3、蜗杆头数
1
z、蜗轮齿数
2
z和传动比i
蜗杆头数
1
z，即蜗杆螺旋线的线数，通常
1
z为1、2、4、6。单头蜗杆传动比
大，但传动效率低；多头蜗杆则正好相反。一般
1
z根据传动比按表8.2（教材上表8－2）选取。
表8.2 蜗杆头数的选取
蜗轮齿数12iz z =。为了避免蜗轮轮齿发生根切，为了保证传动平稳性，2z 不应小于28；但2z 过大，蜗杆直径大，蜗杆支承跨距大，蜗杆刚度减小易挠曲、啮合精度降低。所以，一般取80~282=z 。
蜗轮传动比i 是蜗杆转速1n 与蜗轮转速2n 之比。蜗杆传动中，蜗杆转动一周，蜗轮转过1z 个齿，即转过2
1
z z 转，所以传动比i 也是蜗轮齿数2z 与蜗杆头数1z 之比。
1
2
21z z n n i ==
8.3 二、蜗杆传动的几何尺寸计算
蜗杆传动的几何尺寸计算见教材上表8－3。
第三节 蜗杆传动的效率、热平衡计算及润滑
一、蜗杆传动的效率
闭式蜗杆传动的总效率η由啮合效率1η、轴承效率2η和搅油效率3η三部分组成，即
321ηηηη= 8.4
其中，当蜗杆主动时，啮合效率()
v ργγ
η+=tan tan 1；一般取97.0~95.032=ηη。所以，
蜗杆传动的总效率为
()
()
v ργγ
η+=tan tan 97.0~95.0 8.5
式中，v ρ为当量摩擦角，其值与蜗杆和蜗轮的材料、表面硬度、滑动速度有关，可查表得到（如陈良玉、吴瑞祥等人所编写的机械设计基础中均有数据表）。
设计蜗杆传动时，若按12T i T η=计算蜗轮转矩，总效率η可按蜗杆头数1z 估取，见p135。
表8.3 蜗杆传动效率估计
二、蜗杆传动热平衡
由于蜗杆传动摩擦损失大，工作时发热量很大。在闭式传动中，若不及时散
热，箱体内的工作温度急剧升高，润滑油的粘度极大降低，润滑油膜因此被破坏，磨损随之加剧。所以，对于连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算，以保证油温t 处于规定的范围内。即
()[]t A
K P t t t ≤-+
=η1100010 8.6
式中，t 为环境温度，一般取20℃；1P 为蜗杆传动功率（kW ）；t K 为箱体表面散热系数，通常取10～17W/m 2·℃；A 为箱体的散热面积（m 2），指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积；[]t 为允许温度，一般为75～85℃。 如果油温超过限制温度或箱体散热面积不足时，可采用下列措施提高散热能力：
（1）增加散热面积。在箱体外增加散热片，散热片面积按总面积的50％计算。 （2）在蜗杆的端部安装风扇，加速空气流通，散热系数，此时刻取
28~20=t K W/m 2·℃。
（3）在箱体油池中装置蛇形冷却水管，用循环水冷却。 （4）采用压力喷油润滑，润滑油循环冷却。 三、蜗杆传动的润滑
闭式蜗杆传动一般采用油池润滑或喷油润滑，可参考表6.4选用。当滑动速度
s v >4m/s 时，应采用上置式蜗杆，蜗轮带油润滑，这时，蜗轮的浸油深度为1/3的
蜗轮顶圆直径。
开式蜗杆传动采用定期加润滑剂的润滑方式。
表8.4 蜗杆传动的润滑方法
第四节 蜗杆传动载荷、受力分析、失效形式和设计准则
一、蜗杆传动的受力分析
图8.5所示为蜗杆传动的受力情况。作用在齿面上的法向力n F 可分解为三个互相垂直的分力：圆周力t F 、径向力r F 和轴向力a F 。由图6.4中关系得
???
???
?
?
?????≈
=-==-==-==
αγαβαcos cos cos cos tan 222
21
22122
221
1
1t n t n r t r a t a t F F F F F F F d T F F d T F 法向力
轴向力径向力圆周力 N 8.7 式中，1T 、2T —分别作用在蜗杆和蜗轮上的转矩，N ·mm ；
12T i T η=
圆周力1t F 、2t F 各自产生的转矩方向与蜗杆、蜗轮外加转矩方向；轴向力a F 方向可按左右手法则来判定，径向力1r F 、2r F 分别指向各自的中心。
图8.4 蜗杆传动的受力分析
二、计算载荷 计算载荷计算式为
n nc KF F = 8.8
式中，载荷系数K 一般取1.1～1.3之间值，工作载荷变化大，蜗杆圆周速度较高时，取大值。
三、蜗杆传动失效形式和设计准则 1、蜗杆传动失效形式
由于蜗杆的螺齿强度总是大于蜗轮轮齿的强度，所以蜗杆传动失效一般发生在蜗轮轮齿上。
蜗轮齿面的主要失效形式是齿面胶合、磨损和点蚀。 2、设计准则
对磨损、胶合和点蚀失效尚缺少较完善的计算方法，所以目前在设计过程中对于闭式蜗杆传动，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，避免蜗轮齿面的胶合和点蚀；只有当802>z 。或采用负变位的传动时，才进行轮齿的弯曲强度计算；考虑胶合的因素，还应进行热平衡计算。对于开式蜗杆传动，只进行蜗轮轮齿的弯曲疲劳强度计算。
蜗杆工作中的强度计算，可以根据轴的强度计算方法进行危险截面应力计算；为避免蜗杆的变形过大引起失效，对支承跨距大的蜗杆轴，须进行蜗杆的刚度验算。
第五节 蜗杆传动的材料和许用应力
一、蜗杆传动所用材料
蜗杆传动失效形式可知，蜗杆、蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度和刚度，同时必须具有良好的耐磨性、减磨性和抗胶合性。
蜗杆常用材料为碳钢和合金钢，见表 6.5所示。高速重载及重要的蜗杆常用15Cr 和20Cr ，并经渗碳淬火；也可用45钢、40Cr ，并经淬火。不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45钢，并经调质处理。
蜗轮材料通常是指蜗轮轮缘部分的材料，需要选用减磨性和耐磨性较好的材料，通常采用铜合金和铸铁，详见表 6.6。锡青铜具有良好的耐磨性，适用于
3≥s v m/s 和持续运转的场合。铝青铜机械强度高，减磨性稍差，一般用于4≤s v m/s
的传动。灰铸铁仅适用于2
表8.4 蜗杆常用材料
表8.5 蜗轮常用材料
二、材料的许用应力 1、许用接触应力 见教材表8－4。
第六节 蜗杆传动的设计计算
一、蜗杆强度计算 1、齿轮接触疲劳强度计算 接触疲劳强度的校核公式
[]H E
H z m d KT Z σσ≤=2
2
212
64.9 MPa 8.9 接触疲劳强度的设计公式
[]2
2
21264.9???
? ??≥Z
Z KT d m H E
σ mm 3 8.10 式中，E Z —材料的弹性系数，钢制蜗杆与青铜或铸铁配对时，MPa 160=E Z 。
由式8.10计算出12d m 值，用教材上表8－1确定模数m 和蜗杆分度圆直径1d 的规范值。
2、蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度校核公式
[]F Fa F Y z d m KT σσ≤=
2
122
3.1 MPa 8.11
蜗轮轮齿弯曲疲劳强度设计公式
[]
F Fa
z Y KT d m σ22123.1≥
mm 3 8.12
式中，Fa Y —蜗轮齿形系数，按蜗轮的当量齿数γ32z z v =查表。
用式8.12设计时，导程角γ可根据蜗杆头数估取，然后计算求得12d m 值，用教材上表8－1确定模数m 和蜗杆分度圆直径1d 后，再校验γ的值。
二、蜗杆刚度计算 校核公式
[]y L EI
F F y r t ≤+=
321
21148 8.13
式中，E —蜗杆材料的弹性模量，N/mm 2，钢制蜗杆取2.07×105N/mm 2；
I —蜗杆危险截面惯性矩，mm 4
，64
41
f d I π=
；
L —蜗杆两支承间距离，mm ，由结构设计确定，初算时可取29.0d L =
[]y —许用挠度，mm ，可取[]()10025.0~001.0d y =。
第七节 蜗杆传动的结构设计
一、蜗杆的结构
蜗杆一般加工成与轴一体的蜗杆轴，当蜗杆直径比轴的直径大得很多时，蜗杆和轴分开制造，然后装配成一体。按蜗杆螺旋部分的加工方法的不同可分为铣制蜗杆和车制蜗杆。
（a ）铣制蜗杆
（b ）车制蜗杆 图8.5 蜗杆的结构
二、蜗轮的结构
蜗轮多用青铜制造，但青铜价格高。为节省起见，轮缘（齿圈）用青铜而轮芯用铸铁。这样蜗轮的结构根据齿圈与轮芯的装配方式有以下几种形式： 1、轮箍式 见图8.6（a ），一般采用青铜轮缘与铸铁轮芯，为防止轮缘滑动，加台阶和4～6个螺钉固定。
2、螺栓连接式 见图8.6（b ），用铰制孔螺栓连接。
3、镶铸式 见图8.6（c ），青铜轮缘镶铸在铸铁的轮芯上，轮芯上预制出槽。
4、整体式 见图6.6（d ），适用于直径小于100mm 的青铜蜗轮和任意尺寸的铸铁蜗轮。
（a ）轮箍式 （b ）螺栓连接式 （c ）镶铸式 （d ）整体式
图8.6 蜗轮结构
主题11蜗杆传动 一、教学目标 1、能计算蜗杆传动的几何尺寸 2、掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则 3、了解蜗杆传动特点、类型及主要参数 4、掌握蜗杆传动几何尺寸的计算 5、掌握蜗杆传动的失效形式和设计准则 二、课时分配 本章绪论共 5 个单元，本章安排 6个学时。其中理论学时 5 个学时，实践学时 1 个学时。 三、教学重点 蜗杆传动的失效形式和设计准则 四、教学难点 蜗杆传动的主要参数 五、教学内容 单元1 蜗杆传动的类型和特点 1、蜗杆传动的类型 2、蜗杆传动的特点 单元2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸的计算 在蜗杆传动中，规定通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。对于阿基米德蜗杆蜗轮，在主平面内蜗杆传动相当于齿轮齿条传动。 1、蜗杆传动的主要参数及其选择 （1）、蜗杆头数z 1、蜗轮齿数z 2 和传动比i 传动比i=n 1 ／n 2 =z 1 ／z 2 蜗杆头数z 1 =1、2、4、6（单头，i大，易自锁，效率低，但精度好；多头杆， η↑，但加工困难，精度↓）蜗轮齿数z 2=iz 1 ，Z 2 =27～80 （2）、模数和压力角 （3）、蜗杆分度圆上的导程角 （4）、蜗杆分度圆直径和蜗杆直径系数（5）、标准中心距
单元3 蜗杆传动的失效形式材料和结构 一、蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效形式有齿面胶合、点蚀、齿根折断及磨损二、蜗杆传动的材料和结构 单元4 圆柱蜗杆传动的受力分析及强度计算 一、圆柱蜗杆传动的受力分析 蜗杆与蜗轮轮齿上各方向判断如下。 ①圆周力F t 的方向。主动轮圆周力F t1 方向与其节点速度方向相反，从动轮 圆周力F t2 方向与其节点速度方向相同。 ②径向力F r 的方向。由啮合点分别指向各自轴心。 ③轴向力F a 的方向。蜗杆主动时，蜗杆轴向力F a1 的方向由“主动轮左、右 手定则”判定，即右旋蜗杆用右手（左旋蜗杆用左手），四指顺着蜗杆转动方向弯曲，大拇指指向即蜗杆轴向力F a1 的方向。 二、圆柱蜗杆传动的强度计算 单元5 圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 一、蜗杆传动的效率 由式η 1=tanγ/tan（γ+ρv）可知，η 1 随ρ v 的减小而增大，而ρ v 与蜗 杆、蜗轮的材料、表面质量、润滑油的种类、啮合角以及齿面相对滑动速度有关。在一定范围内η 1 随γ增大而增大，故动力传动常用多头蜗杆以增大γ，但γ过大时，蜗杆制造困难，效率提高很少，故通常取γ<28°。 实际设计时，η 2η 3 通常取0.95~0.97，故蜗杆主动时，蜗杆传动的总效率 为η=（0.95~0.97）tanγ/tan（γ+ρ）二、蜗杆传动的润滑 三、蜗杆传动的热平衡计算
1. 在研究力的外效应时把物体看成是（）的物体；在研究力的外效应时把物体看成是（）的物体。 2. 物体抵抗破坏的能力叫（），物体抵抗变形的能力叫（）,构件在外力作用下具有抵抗变形的能力称为构件的（）。 3. 在工程力学中，对变形固体提出下面的假设，这些假设包括（），( )，（），和（）四个。 4、刚体只在两个力的作用下而处于平衡的充要条件是：（）。 5、工程上把受两个力作用而平衡的物体叫做（）或（）， 6、力对一般物体的作用效应取决于力的三要素：即力的（）、（）、（）。 7、力F对轴之矩等于该力在垂直于此轴的平面上的（）对该轴与此平面的交点的力矩。 8、平面任意力系向其作用面内任意一点简化，可得到一个力和一个力偶。该力作用于（），其大小和方向等于原力系的各力的（）；该力偶的力偶矩等于原力系中各力对简化中心（） 9、某截面上的扭矩在数值上等于截面任意一侧的（）的代数和。 10、某截面上的剪力在数值上等于该截面任一侧所有垂直轴线方向外力的（）。 某截面上的弯矩，在数值上等于截面任意一侧所有外力对该截面形心（）的代数和。 11、拉压杆横截面上只有均匀分布的（）应力，没有( )应力。 44、一般将单元体上切应力等于零的平面称为（）。作用在主平面上的正应力称为（）应力 12、低碳钢的拉伸试验可分为四个阶段，即（）、（）、（）和（） 13 物体抵抗破坏的能力叫（），物体抵抗变形的能力叫（）,构件在外力作用下具有抵抗变形的能力称为构件的（）。 切剪和挤压 1、拉压杆横截面上只有均匀分布的（）应力，没有( )应力。 2、两块钢板用螺栓联接，每块板厚t=10mm，螺栓d=16mm,[τ]=60Mpa，钢板与螺栓的许用挤压应力［σjy］=180Mpa，则螺栓能承受的许可载荷Ｐ＝______。 3、轮轮与轴的平键联接，已知轴径为d，传递力偶矩m。键材料许用剪应力［τ］，许用挤压应［σjy］，平键尺寸bhl，则该平键剪切强度条件为_______，挤压强度条件为_________。 （二题）（三题） 4、图示榫头结构，当Ｐ力作用时，已知b.c.a.l接头的剪应力τ=___________，挤压应力σ=___________。
习题与参考答案 一、单项选择题(从给出的A 、B 、C 、D 中选一个答案) 1 带传动是依靠 B 来传递运动和功率的。 A. 带与带轮接触面之间的正压力 B. 带与带轮接触面之间的摩擦力 C. 带的紧边拉力 D. 带的松边拉力 2 带张紧的目的是 D 。 A. 减轻带的弹性滑动 B. 提高带的寿命 C. 改变带的运动方向 D. 使带具有一定的初拉力 3 与链传动相比较，带传动的优点是 A 。 A. 工作平稳，基本无噪声 B. 承载能力大 C. 传动效率高 D. 使用寿命长 4 与平带传动相比较，V 带传动的优点是 D 。 A. 传动效率高 B. 带的寿命长 C. 带的价格便宜 D. 承载能力大 5 选取V 带型号，主要取决于 A 。 A. 带传递的功率和小带轮转速 B. 带的线速度 C. 带的紧边拉力 D. 带的松边拉力 6 V 带传动中，小带轮直径的选取取决于 C 。 A. 传动比 B. 带的线速度 C. 带的型号 D. 带传递的功率 7 中心距一定的带传动，小带轮上包角的大小主要由 D 决定。 A. 小带轮直径 B. 大带轮直径 C. 两带轮直径之和 D. 两带轮直径之差 8 两带轮直径一定时，减小中心距将引起 D 。 A. 带的弹性滑动加剧 B. 带传动效率降低 C. 带工作噪声增大 D. 小带轮上的包角减小 9 带传动的中心距过大时，会导致 D 。 A. 带的寿命缩短 B. 带的弹性滑动加剧 C. 带的工作噪声增大 D. 带在工作时出现颤动 10 若忽略离心力影响时，刚开始打滑前，带传动传递的极限有效拉力F elim 与初拉力F 0之间的关系为 C 。 A. F elim )1/(20-=ααv f v f e e F B. F elim )1/()1(20-+=ααv f v f e e F C. F elim )1/()1(20+-=ααv f v f e e F D. F elim ααv f v f e e F /)1(20+= 11 设计V 带传动时，为防止 A ，应限制小带轮的最小直径。
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F 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 a 2；
第 9 章链传动 一）教学要求 1、了解套筒滚子链结构、掌握链运动的不均匀性 2、掌握链传动失效形式 3、了解链传动的设计计算方法 二）教学的重点与难点 1、链传动的多边形效应 2、链传动的失效形式 3、链传动的设计方法 三）教学内容 9.1概述 链传动工作原理与特点 1、工作原理：（至少）两轮间以链条为中间挠性元件的啮合来传递动力和运动。但非共轭曲线啮合，靠三段圆弧和一直线啮合。其磨损、接触应力冲击均小，且易加工。 2、组成；主、从动链轮、链条、封闭装置、润滑系统和张紧装置等。 3、特点（与带、齿轮传动比较） 优点：①平均速比i m准确，无滑动；②结构紧凑，轴上压力Q小；③传动效率高η=98%； ④承载能力高P=100KW ；⑤可传递远距离传动a max=8mm ；⑥成本低。 缺点：①瞬时传动比不恒定i；②传动不平衡；③传动时有噪音、冲击；④对安装粗度要求较高。 4、应用：适于两轴相距较远，工作条件恶劣等，如农业机械、建筑机械、石油机械、采矿、起重、金属切削机床、摩托车、自行车等。中低速传动：i≤8（I=2~4），P≤100KW， V≤12-15m/s，无声链V max=40m/s。（不适于在冲击与急促反向等情况下采用） 9.2传动链的结构特点 链传动的主要类型 1）按工作特性分：
起重链——用于提升重物——V ≤0.25m/s；牵（线）引链——运输机械——V ≤ 2~4m/s； 传动链——用于传递运动和动力——V ≤12~15m/s。 优点：结构简单、重量轻、价廉、适于低速、寿命长、噪音小、应用广。 2）传动链接形式分：套筒链； （套筒）滚子链—属标准件选用、合理确定链轮与链条尺寸，—短节距精密滚子链； 齿形链；成型链四种。 ①套筒滚子链（结构与特点）动配合，可 相对运动，相当于活动铰链，承压面积A（投影）——宽×长投影组成： 5 滚子；4 套筒；3 销轴；2 外链板；1 内链板动配合。当链节进入、退出啮合时，滚子沿 齿滚动，实现滚动摩擦，减小磨损。套筒与内链板、销轴与外链板分别用过盈配合（压配）固联，使内、外链板可相对回 转。 为减轻重量、制成“ 8”字形，亦有弯板。这样质量小，惯性小，具有等强度。磨损：——主 要指滚子与销轴截面之间磨损。而内、外板之间留有间隙，保证润滑油进入，此润滑降低磨损。 表9-1，P 越大，承载能力越高。 参数：P—节距，b1—内链板间距，C—板厚，d1—滚子直径，d2—销轴直径，P—排距当低速时也可以不用滚子——称套筒链多排链——单排链用销轴并联——称多排链（或双排链）排数↑→承载能力↑ 但排↑→制造误差↑→受力不均↑一般不超过3~4 列为宜 链接头型式：链节数为偶数（常用）——内链板与外链板相接——弹性锁片（称弹簧卡）或大节距（称开口销）——受力较好 弹性锁片——端外链板与错轴为间隙配合链节数为奇数——用过渡链节固联——（如图9-4b）产生附加弯矩——受力不利， 尽量不用。 固联——内（外）链板与内（外）链板相接 图9-4c —是板链—弹性好、缓冲、吸振在低速、重载、冲击和经常正反转工作情况。安全过渡链节（图9-4c）——弯板与销滚子链标记：链号—排数×链节数标准号套筒滚子链规格与主要参数——表9-1 2、齿形链——如图9-5 各组齿形链板要错排列，通过销轴联接而成。链板两工作侧边为直边， 夹角为60°或70°，由链板工作边与链轮齿啮合实现传动。齿形链轴可以是圆柱销轴，也可以是其它形式（滚 柱式）——图9-6，b——两个链片、c 图为连接两链片的一对棱柱销轴，链节相对转动时，两棱柱可相互滚动。使铰链磨损减少。 齿形链设导板，以防链条轴向窜动：内导板—导向性好；外导板铰链形式：圆销式；轴互式；滚柱式齿形链的齿形特点：传动平稳、承受冲击好、齿多受力均匀、噪音较小、故称无声链。 允许速度V 高，特殊设计齿形链V=40m/s ，但结构较复杂、价格贵、制造较困难、也较重。摩 托车用链应用于高速机运动精度，要求较高的场合，故目前应用较少。 0.95 ~ 0.98 一般 0.98 ~ 0.99 润滑良好 9.3滚子链链轮的结构与材料（套筒滚子链） 要求掌握：1）链轮齿形的设计要求；2）链轮齿形特点；3）链轮的主要参数； 4）链轮的结构型式有哪些；5）对链轮的材料要求及适用情况
】 目录 第一章总论......................................................... - 2 - 一、机械设计课程设计的内容....................................... - 2 - 二、设计任务..................................................... - 2 - · 三、设计要求..................................................... - 3 - 第二章机械传动装置总体设计......................................... - 3 - 一、电动机的选择................................................. - 4 - 二、传动比及其分配............................................... - 4 - 三、校核转速..................................................... - 5 - 四、传动装置各参数的计算......................................... - 5 - 第三章传动零件—蜗杆蜗轮传动的设计计算............................. - 5 - 一、蜗轮蜗杆材料及类型选择....................................... - 6 - & 二、设计计算..................................................... - 6 - 第四章轴的结构设计及计算.......................................... - 10 - 一、安装蜗轮的轴设计计算........................................ - 10 - 二、蜗杆轴设计计算.............................................. - 15 - 第五章滚动轴承计算................................................ - 17 - 一、安装蜗轮的轴的轴承计算...................................... - 18 - 二、蜗杆轴轴承的校核............................................ - 18 - 第六章键的选择计算................................................ - 19 -. 第七章联轴器...................................................... - 20 -第八章润滑及密封说明.............................................. - 20 -第九章拆装和调整的说明............................................ - 20 -第十章减速箱体的附件说明.......................................... - 20 -课程设计小结........................................................ - 21 -参考文献............................................................ - 22 - ,
机械设计基础（含工程力学）课程标准 课程代码：课程性质：必修课课程类型：B类课（一）课程目标 《工程力学》是机械设计与制造专业的一门重要的主干课程。在整个教学过程中应从高职教育培养目标和学生的实际情况出发，在教学内容的深广度、教学方法上都应与培养高技能人才目标接轨。通过本课程的学习，使学生达到以下目标： 1、深刻理解力学的基本概念和基本定律，熟练掌握解决工程力学问题的定理和公式。能将实际物体简化成准确的力学模型，应用力学基本概念和定理解决相关力学问题； 2、能对静力学问题进行分析和计算，对刚体、物系进行受力分析和平衡计算； 3、正确应用公式对受力不很复杂的构件进行强度、刚度和稳定性的计算； 4、通过应力状态分析建立强度理论体系。 5、步掌握材料的力学性能及材料的相关力学实验。掌握基本实验的操作及测试方法 （二）课程内容与要求 工程力学分为理论力学和材料力学部分。理论力学部分以静力学为主，包括静力学基础、力系的简化、力系的平衡。材料力学部分包括杆件的四种基本变形（轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲）的内力、应力和变形，应力状态与强度理论，组合变形杆的强度和压杆稳定。第一篇静力学静力学主要内容有：力的概念，约束与约束反力，受力分析和受力图；力对点的矩，力对轴的矩，力偶与力偶系的简化，力的平移，力系的简化；平衡条件与平衡方程，特殊力系的平衡，空间一般力系的平衡，物体系的平衡，平面静定桁架的内力，考虑摩擦时的平衡。第二篇材料力学材料力学主要内容有：材料的力学性能，拉伸与压缩时的力学性能，构件的强度、刚度和稳定性，强度条件、刚度条件，应力状态分析与四种强度理论。 课程要求：熟练掌握静力学的基本概念：四个概念、六个公理及推论、一个定理。能应用静力学的基本理论对刚体进行受力分析；明确平面任意力系的简化；熟练掌握平面力系的平衡方程及其应用；掌握材料力学的基本概念；掌握四种变形方式的内力、应力、内力图；学会四种载荷作用方式下强度、刚度、稳定性计算；理解应力状态与强度理论。 （三）课程实施和项目设计 1、课程实施 高等职业技术教育培养的是应用性工程技术人才，结合模具专业及学生特点，对少 学时《工程力学》的教学采用讲授、练习、自学、集中答疑等多种方法；在教学中要注意理论联系实际，讲解力学概念、原理和定理时，应从生活中的感性认识和生产实践中常见的实际力学问题出发，通过理想的抽象分析的实验观察，进行科学的逻辑推理，得出结论。要指导学生将已学的知识应用到专业理论的学习和生产实习中去，培养学生分析问题和解决
绪论 一、判断题（正确T，错误F） 1. 构件是机械中独立制造的单元。（） 2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。（） 3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。（） 4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（） 二、单项选择题 1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）。 A 机构 B 零件 C 部件 D 构件 2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成， 本课程主要研究（）。 A 原动机 B 传动部分 C 工作机 D 控制部分 三、填空题 1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的______单元体。 2. 机械是______和______的总称。 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. T 3. T 4. F 二、单项选择题 1. B 2. B 三、填空题 1. 制造 2. 机构机器
第一章平面机构的自由度 一、判断题（正确T，错误F） 1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。（） 2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。（） 3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。（） 4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。（） 5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。（） 6. 对独立运动所加的限制称为约束。（） 7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（） 8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。（） 二、单项选择题 1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。 A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线 2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。 A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度 3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。 A 1 B 从动件 C 主动件 D 0 4. 所谓机架是指（）的构件。 A 相对地面固定 B 运动规律确定 C 绝对运动为零 D 作为描述其他构件运动的参考坐标点 5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。 A 相对转动或相对移动 B 都是运动副 C 相对运动恒定不变 D 直接接触且保持一定的相对运动 三、填空题 1. 机构是由若干构件以_______________相联接，并具有__________________________的组合体。 2. 两构件通过______或______接触组成的运动副为高副。 3. m个构件组成同轴复合铰链时具有______个回转副。 四、简答题 1. 何为平面机构？ 2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？ 3. 计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。 （1）（2）
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z 1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 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 12T T = B 12iT T = C 12T i T η= D η =1 2iT T 二、填空题 11—16蜗杆直径系数 q =d 1/m _。 11—17 蜗杆传动发生自锁的条件是____ v ___。
机械设计基础课后习题 答案 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
模块八 一、填空 1、带传动的失效形式有打滑和疲劳破坏。 2、传动带中的的工作应力包括拉应力、离心应力和弯曲应力。 3、单根V带在载荷平稳、包角为180°、且为特定带长的条件下所能传递的额定功率P0主要与带型号、小轮直径和小轮转速有关。 4、在设计V带传动时，V带的型号根据传递功率和小轮转速选取。 5、限制小带轮的最小直径是为了保证带中弯曲应力不致过大。 6、V带传动中，限制带的根数Z≤Z max，是为了保证每根V带受力均匀（避免受力不均）。 7、V带传动中，带绕过主动轮时发生带滞后于带轮的弹性滑动。 8、带传动常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置和张紧轮等几种。 9、V带两工作面的夹角θ为40°，V带轮的槽形角?应小于θ角。 10、链传动和V带传动相比，在工况相同的条件下，作用在轴上的压轴力较小，其原因是链传动不需要初拉力。 11、链传动张紧的目的是调整松边链条的悬垂量。采用张紧轮张紧时，张紧轮应布置在松边，靠近小轮，从外向里张紧。 二、选择 1、平带、V带传动主要依靠（D）来传递运动和动力。 A．带的紧边拉力；B．带的松边拉力；C．带的预紧力；D．带和带轮接触面间的摩擦力。 2、在初拉力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带（C）。 A．强度高；B．尺寸小；C．有楔形增压作用；D．没有接头。 3、带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为（D）。 A．带的材料不符合虎克定律；B．带容易变形和磨损；
C．带在带轮上打滑；D．带的弹性滑动。 4、带传动在工作时产生弹性滑动，是因为（B）。 A．带的初拉力不够；B．带的紧边和松边拉力不等； C．带绕过带轮时有离心力；D．带和带轮间摩擦力不够。 5、带传动发生打滑总是（A）。 A．在小轮上先开始；B．在大轮上先开始；C．在两轮上同时开始；D不定在哪轮先开始。 6、带传动中，v1为主动轮的圆周速度，v2为从动轮的圆周速度，v为带速，这些速度之间存在的关系是（B）。 A．v1 = v2 = v；B．v1＞v＞v2；C．v1＜v＜ v2；D．v1 = v＞ v2。 7、一增速带传动，带的最大应力发生在带（D）处。 A．进入主动轮；B．进入从动轮；C．退出主动轮；D．退出从动轮。 8、用（C）提高带传动传递的功率是不合适的。 A．适当增加初拉力F0；B．增大中心距a； C．增加带轮表面粗糙度；D．增大小带轮基准直径d d； 9、V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是（A）。 A．带的型号；B．带的速度；C．主动轮转速；D．传动比。 10、带传动采用张紧装置的目的是（D）。 A．减轻带的弹性滑动；B．提高带的寿命； C．改变带的运动方向；D．调节带的初拉力。 11、确定单根V带许用功率P0的前提条件是（C）。 A．保证带不打滑；B．保证带不打滑，不弹性滑动； C．保证带不打滑，不疲劳破坏；D．保证带不疲劳破坏。 12、设计带传动的基本原则是：保证带在一定的工作期限内（D）。 A．不发生弹性滑动；B．不发生打滑； C．不发生疲劳破坏；D．既不打滑，又不疲劳破坏。 13、设计V带传动时，发现带的根数过多，可采用（A）来解决。
《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5
自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10
自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω
1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω
【最新整理，下载后即可编辑】 第13章带传动和链传动 习题与参考答案 一、判断题： 1．限制带轮最小直径的目的是限制带的弯曲应力。 A．正确 B. 错误 2．同规格的窄V带的截面宽度小于普通V带。 A．正确 B. 错误 3．带传动接近水平布置时，应将松边放在下边。 A．正确 B. 错误 4．若设计合理，带传动的打滑是可以避免的，但弹性滑动却无法避免。 A．正确 B. 错误 5．在相同的预紧力作用下，V带的传动能力高于平带的传动能力。 A．正确 B. 错误 6．带传动中，实际有效拉力的数值取决于预紧力、包角和摩擦系数。 A．正确 B. 错误 7．带传动的最大有效拉力与预紧力、包角和摩擦系数成正
比。 A．正确 B. 错误 8．适当增加带长，可以延长带的使用寿命。 A．正确 B. 错误 9．在链传动中，如果链条中有过渡链节，则极限拉伸载荷将降低。 A．正确 B. 错误 10．链轮齿数越少，越容易发生跳齿和脱链。 A．正确 B. 错误 11．在链传动中，链条的磨损伸长量不应超过1%。 A．正确 B. 错误 12．为了使各排链受力均匀，因此链的排数不宜过多。 A．正确 B. 错误 13．齿形链上设有导扳，内导板齿形链的导向性好。。 A．正确 B. 错误 二、选择题： 1．选取V带型号，主要取决于（）。 A.带传动的功率和小带轮转速 B.带的线速度 C.带的紧边拉力
2．设计带传动时，考虑工作情况系数K 的目的是（）。 A A.传动带受到交变应力的作用 B.多根带同时工作时的受力不均 C.工作负荷的波动 3．V带的楔角为40°，为使带绕在带轮上能与轮槽侧面贴合更好，设计时应使轮槽楔角（）。 A.小于40° B.等于40° C.大于40° 4．在下列传动中，平均传动比和瞬时传动比均不稳定的是（）。 A．带传动 B. 链传动 C. 齿轮传动 5．用张紧轮张紧V带，最理想的是在靠近（）张紧。 A.小带轮松边由外向内 B.小带轮松边由内向外 C.大带轮松边由内向外 6．带在工作时受到交变应力的作用，最大应力发生在（）。 A.带进入小带轮处 B.带离开小带轮处 C.带进入大带轮处
第13章带传动和链传动 习题与参考答案 一、判断题： 1．限制带轮最小直径的目的是限制带的弯曲应力。 A．正确B.错误 2．同规格的窄V带的截面宽度小于普通V带。 A．正确B.错误 3．带传动接近水平布置时，应将松边放在下边。 A．正确B.错误 4．若设计合理，带传动的打滑是可以避免的，但弹性滑动却无法避免。 A．正确B.错误 5．在相同的预紧力作用下，V带的传动能力高于平带的传动能力。 A．正确B.错误 6．带传动中，实际有效拉力的数值取决于预紧力、包角和摩擦系数。 A．正确B.错误 7．带传动的最大有效拉力与预紧力、包角和摩擦系数成正比。 A．正确B.错误 8．适当增加带长，可以延长带的使用寿命。 A．正确B.错误 9．在链传动中，如果链条中有过渡链节，则极限拉伸载荷将降低。 A．正确 B.错误
10．链轮齿数越少，越容易发生跳齿和脱链。 A．正确 B.错误 11．在链传动中，链条的磨损伸长量不应超过1%。 A．正确 B.错误 12．为了使各排链受力均匀，因此链的排数不宜过多。 A．正确 B.错误 13．齿形链上设有导扳，内导板齿形链的导向性好。。 A．正确 B.错误 二、选择题： 1．选取V带型号，主要取决于（）。 A.带传动的功率和小带轮转速 B.带的线速度 C.带的紧边拉力 2．设计带传动时，考虑工作情况系数K A的目的是（）。 A.传动带受到交变应力的作用 B.多根带同时工作时的受力不均 C.工作负荷的波动 3．V带的楔角为40°，为使带绕在带轮上能与轮槽侧面贴合更好，设计时应使轮槽楔角（）。 A.小于40° B.等于40° C.大于40° 4．在下列传动中，平均传动比和瞬时传动比均不稳定的是（）。 A．带传动B.链传动C.齿轮传动 5．用张紧轮张紧V带，最理想的是在靠近（）张紧。 A.小带轮松边由外向内
图3-3 仿形刀架 第3章 凸轮机构 §3-1 凸轮机构的应用与分类 一、凸轮机构的应用与特点 凸轮机构广泛应用于各种自动机械和自动控制装置中。如图3-1所示的内燃机配气机构，凸轮1是向径变化的盘形构件，当它匀速转动时，导致气阀的推杆2在固定套筒3内上下移动，使推杆2按预期的运动规律开启或关闭气阀（关闭靠弹簧的作用），使燃气准时进入气缸或废气准时排出气缸。如图3-2所示的自动送料机构，构件1是带沟槽的凸轮，当其匀速转动时，迫使嵌在其沟槽内的送料杆2作往复的左右移动，达到送料的目的。如图3-3 图3-1 内燃机配气机构 图3-2 自动送料凸轮机构 所示，构件1是具有曲线轮廓且只能作相对往复直线运动的凸轮，当刀架3水平移动时，凸轮1的轮廓使从动件2带动刀头按相同的轨迹 移动，从而切出与凸轮轮廓相同的旋转曲面。 由上可知，凸轮是具有某种曲线轮廓或凹 槽的构件，一般作连续匀速转动或移动，通过 高副接触使从动件作连续或不连续的预期运 动。凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架组成。 从动件的运动规律由凸轮的轮廓或沟槽 的形状决定。所以只需设计合适的凸轮轮廓曲 线，即可得到任意预期的运动规律，且凸轮机 构简单紧凑，这就是凸轮机构广泛应用的优 点。但是凸轮与从动件之间的接触是高副，易 于磨损，所以常用于传力不大的控制机构。 二、凸轮机构的分类 凸轮的类型很多，常按以下三种方法来分类： 1．按凸轮的形状来分
（1）盘形凸轮（图3-1）凸轮绕固定轴心转动且向径是变化的，其从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。是最常用的基本形型式。 （2）移动凸轮（图3-3）凸轮作往复直线移动，它可看作是轴心在无穷远处的盘形凸轮。 （3）圆柱凸轮（图3-2）凸轮是在圆柱上开曲线凹槽，或在圆柱端面上做出曲线轮廓的构件。 盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动都是平面运动，属于平面凸轮机构。圆柱凸轮与从动件之间的运动是空间运动，属于空间凸轮机构。 2．按从动件的形状来分 图3-4 从动件的形状 （1）尖顶从动件如图3-4a所示，该从动件结构简单，尖顶能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现从动件的任意运动规律。但尖顶易磨损，所以只适用于作用力很小的低速凸轮机构，如仪表机构中。 （2）滚子从动件如图3-4b所示，该从动件的端部装有可自由转动的滚子，使其与凸轮间为滚动摩擦，可减少摩擦和磨损，能传递较大的动力，应用广泛。但结构复杂，端部质量较大，所以不宜用于高速场合。 （3）平底从动件如图3-4c所示，若不考虑摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，传动效率最高，且平底与凸轮轮廓间易形成油膜，有利于润滑，所以可用于高速场合。但是平底不能用于有内凹曲线或直线的凸轮轮廓的凸轮机构。 3．按凸轮与从动件保持接触（称为封闭）的方式来分 （1）力封闭如图3-1和图3-4所示，分别依靠弹簧力和重力使从动件和凸轮始终保持接触。 3-5 形封闭凸轮结构 （2）形封闭如图3-5a所示，凸轮上加工有沟槽，从动件的滚子嵌在其中，保证凸轮
第14章 蜗杆传动 【思考题】 14-1 蜗杆传动的特点及应用场合是什么？ 14-2 为什么蜗轮的端面模数是标准值？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 14-3 蜗杆直径系数的含义是什么？为什么要引入蜗杆直径系数？ 14-4 蜗杆传动的传动比计算公式是什么？它是否等于蜗杆和蜗轮的节圆直径之比？ 14-5 如何进行蜗杆传动的受力分析？各力方向如何确定？与齿轮传动的受力有何不同？ 14-6 蜗杆传动的主要失效形式是什么？相应的设计准则是什么？ 14-7 在蜗杆传动的强度计算中，为什么只考虑蜗轮的强度？蜗杆的强度任何考虑？蜗杆的刚度在什么情况下才需要计算？ 14-8 蜗杆传动的效率受哪些因素影响？为什么具有自锁特性的蜗杆传动，其啮合效率通常只有40%左右？ 14-9 为什么蜗杆传动要进行热平衡的计算？采用什么原理进行计算？当热平衡不满足要求时，可以采取什么措施？ A 级能力训练题 1. 与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点的是______。 （1）传动平稳，噪音小 （2）传动比可以很大 （3）在一定条件下能自锁 （4）传动效率高 2. 蜗杆与蜗轮正确啮合条件中，应除去______。 （1）21t a m m = （2）21t a αα= （3）21ββ= （4）螺旋方向相同 3. 蜗杆传动的主要失效形式是______。 （1）蜗杆断裂 （2）蜗轮轮齿折断 （3）蜗轮齿面产生胶合、疲劳点蚀及磨损 4. 蜗杆传动的失效形式与______因素关系不大。 （1）蜗杆传动副的材料 （2）蜗杆传动载荷性质 （3）蜗杆传动的滑动速度 （4）蜗杆传动的散热条件 5. 在润滑良好的情况下，减摩性最好的蜗轮材料是______。 （1）铸铁 （2）黄铜 （3）锡青铜 （4）无锡青铜
蜗杆传动 一 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. t21m m =a B. t21αα=a C. 21ββ= D. 21βγ=，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 (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s m v s /4≥的重要传动，应该采用 D 作为蜗轮齿圈的材料。 A. HT200 B. 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 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 D. 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。
第三章部分题解参考 3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆 杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？ 习题3-5图 习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为： 14233 2345=-?-?=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度 计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。 解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为： 1 15243 2345=-?-?=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为： 1 23233 2345=-?-?=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。 习题3-6(a)图 习题3-6(d)图 解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F
习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b) 解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。 解(a) 10102732345=-?-?=--=P P n F A 、 B 、 C 、 D 为复合铰链 原动件数目应为1 说明：该机构为精确直线机构。当满足B E =BC =CD =DE ，AB =AD ， AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF