第十一章 蜗杆传动

第十一章蜗杆传动

第十一章蜗杆传动 11.1 主要内容及特点 1. 蜗杆传动与其他传动形式的比较，主要是与齿轮传动、带传动、链传动等的比较，属于选择传动形式的基本知识； 2. 蜗杆传动的主要参数及其选择； 3. 蜗杆传动的失效形式及其防止； 4. 蜗杆传动的材料和热处理的选择； 5. 蜗杆传动的受力分析和载荷计算； 6. 蜗杆传动的设计计算，包括传动效率和散热计算； 7. 蜗杆传动的结构设计和润滑。 11.2 学习要求 1. 了解蜗杆传动的特点、应用和分类； 2. 掌握普通圆柱蜗杆传动的基本参数和几何计算；了解蜗杆传动变位的特点； 3. 掌握蜗杆传动的材料选择、失效形式和计算准则； 4. 掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算； 5. 了解闭式蜗杆传动进行热平衡计算的目的和方法。 11.3 重点、难点提要 1. 蜗杆传动的特点 蜗杆传动与齿轮传动相比，除可得到很大的传动比外，还有工作平稳、无噪声。另外，当蜗杆螺旋升角较小时，具有自锁性。但是传动过程中由于相对滑动速度大，故效率低，是这种传动的特点。故常用于分度机构，而不宜用于大功率、连续工作的传动。 2. 蜗杆传动的主要参数 蜗杆传动是取中间平面的参数为标准参数的，即通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面，对蜗杆来说是其轴面；对蜗轮来说是其端面。 为了使蜗轮刀具标准化、系列化，把蜗杆分度圆直径d1定为标准值，且与模数m相搭配。 3. 蜗杆传动的作用力分析

分析作用力时，应先判别螺旋线方向（右旋或左旋），然后按主动轮（通常为蜗杆）左右手定则判定蜗杆轴向力方向及蜗轮的转向。另外由于蜗杆传动通常是传递交错轴的传动，它的又一特点是F t1=－F a2，F a1＝－F t2，这两对力大小相等方向相反。 3. 蜗杆传动的强度计算 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动基本相同，但更易发生胶合、点蚀和磨损失效；由于蜗杆材料为钢，蜗轮材料常用铜合金，故失效多发生在蜗轮轮齿上。所以蜗杆传动的计算方法主要是按蜗轮轮齿的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。有些材料如铝铁青铜，最常见的失效形式是齿面胶合，但是蜗杆传动的胶合计算还不成熟，故常用接触疲劳强度计算公式代替，而其许用应力按胶合条件确定。 4. 蜗杆传动的热平衡计算 蜗杆传动的热平衡计算主要是针对连续工作的闭式蜗杆传动而考虑的。热平衡计算的目的是防止油温过高时使润滑油粘度降低，润滑条件恶化，导致传动胶合失效。由热平衡条件，可计算出所需的散热面积。进行箱体结构设计时应满足所需的散热面积。否则，应采取其它措施。

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/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 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.

第11章 蜗杆传动

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。

机械设计习题集答案第十一章 蜗杆传动设计(100323

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；

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。】

机械设计作业集第11章答案

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

第十一章 蜗杆传动

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。

第十一章蜗杆传动

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11章 蜗杆传动

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

第十一章 蜗杆传动

第十一章蜗杆传动 11.1 蜗杆传动的类型和特点 一、特点 ①传递相错轴间的运动和动力，常用 ②传动比大、准确恒定， ③传动平稳、噪声小（蜗杆的齿连续啮合） ④可以实现自锁 ⑤效率低，=1，η=（0.7~0.75）；=2，η=(0.75~0.82)；=3~4，η=(0.82~0.92) ⑥齿面间滑动速度大,发热量大（热平衡计算） ⑦技术数据：=4000 r/min, = 69 m/s, =1000 kW, =700 kNm 二、类型 按蜗杆的形状分 （一）、圆柱蜗杆 1、阿基米德蜗杆（ZA） ①加工方法：梯形直刃车刀加工，刀刃在轴截面内（与加工普通梯形螺纹时相同） ②齿形：蜗杆：轴垂面内—齿廓曲线为阿基米德螺线 轴剖面内—齿廓为直线，轴面齿形角（直齿条齿廓） 蜗轮：中间平面内—齿廓为渐开线 ③特点：加工简便，应用最广；不便磨削，精度较低

2、渐开线蜗杆（ZI） ①加工方法：两把梯形直刃刀加工，刀具切削刃面与蜗杆基圆柱相切 ②齿形：蜗杆：轴垂面内—齿廓为渐开线 轴剖面内—齿廓为凸齿廓；法面齿形角 基圆柱切面内—齿廓为直线 ③特点：可滚切、可磨削，制造精度较高 3、延伸渐开线蜗杆（ZN） ①加工方法：直刃车刀切削刃在蜗杆螺旋线的法面内 ②齿形：蜗杆：轴垂面内—齿廓曲线为延伸渐开线 轴剖面内—齿廓为凸齿廓 蜗杆齿法面—齿廓直线，法面齿形角 ③特点：可车、用指状铣刀或盘铣刀加工；磨削困难 4、锥面包络圆柱蜗杆 ①加工方法：直刃铣刀或砂轮在蜗杆螺旋线齿间法面内 ②齿形：蜗杆：轴垂面内—齿廓曲线为近似阿基米德螺线 轴剖面内—齿廓为凸齿廓 蜗杆齿法面—齿廓凸齿廓 ③特点：不能车、可磨获得高精度，应用日趋广泛 5、圆弧圆柱蜗杆 ①加工方法：凸圆弧形切削刃车刀加工

第十一章 蜗杆传动

第11章蜗杆传动 （一）教学要求 能根据已知条件，合理地确定普通圆柱蜗杆和蜗轮的材料、主要参数、尺寸、结构、正确啮合条件、强度计算、热平衡计算等。 （二）教学的重点与难点 重点：普通圆柱蜗杆传动的啮合特点、几何参数计算、正确啮合条件、强度计算。 难点：蜗杆传动的受力分析。 （三）教学内容 11.1 蜗杆传动的类型和特点 11.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 11.3 蜗杆传动的失效形式和计算准则 11.4 蜗杆传动的材料和结构 11.5 蜗杆传动的强度计算 11.6 蜗杆传动的润滑及热平衡计算 （学习内容） 本章主要介绍普通圆柱蜗杆传动的主要参数、几何尺寸计算、强度计算以及热平衡计算。由于齿面间相对滑动速度大，蜗杆传动在设计计算方面有很多特点，在学习时应充分注意这些特点。 11.1 蜗杆传动的类型和特点 11.1.1 蜗杆传动的类型

圆柱面蜗杆传动圆柱面蜗杆传动 圆弧面蜗杆传动锥面蜗杆传动 11.1.2 蜗杆传动的特点 1.传动比大。i=10--40,最大可达80。若只传递运动，传动比可达1000。 2.传动平稳、噪声小。 3.可制成具有自锁性的蜗杆。 4.效率较低。η=0.7——0.8。 5.蜗轮造价较高。 11.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 11.2.1 蜗杆传动的主要参数及其选择 蜗杆蜗轮机构是由交错轴斜齿圆柱齿轮机构演变而来的，如图所示交错角 =90°、螺旋角旋向相同，小齿轮螺旋角很大，分度圆柱直径较小、轴向长度较长、齿数很少，外形像一根螺杆，称为蜗杆。蜗轮实际上是一个斜齿轮。

规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。 1.蜗杆的头数Z 1和蜗轮的齿数Z 2和传动比i （1）蜗杆头数：z 1=1-4： ●单头：i 大，易自锁，效率低，精度高。 ●多头：η↑，但加工困难，精度降低。 （2） 蜗轮齿数：z 2=27-80 Z2过大，m 过小，轮齿弯曲强度↓ m 不变，Z2过大，d2过大，蜗杆支承跨距↑，蜗杆弯曲赐度↓ （3）、传动比和齿数比u —— 齿数比——大齿轮齿数比小齿轮齿数； 传动比——从动轮齿数比主动轮齿数 u Z Z n n i ===1 221

第十一章 蜗杆传动

第十一章 蜗杆传动 第一节 蜗杆传动的类型 一、蜗杆传动的特点 优点：1）i 大 可高达1000； 2）螺旋传动（相当），多齿啮合，传动平稳，振动小，噪声低； 3）当v ?λ<，可实现反向自锁。 缺点：1）啮合面间相对滑动速度大，磨擦大，效率低；当有自锁性时，效率更低。 2）成本高（蜗轮用贵重的减摩材料制造）； 3）安装时对中心距尺寸精度要求高。 二、蜗杆传动分类 根据蜗杆端面形状：圆柱蜗杆、环面蜗杆、锥蜗杆 1、圆柱蜗杆：1）普通圆柱蜗杆传动 阿基米德蜗杆（阿基米德螺旋线） 法面直廓蜗杆（延伸渐开线） 渐开线蜗杆（渐开线） 锥面包络圆柱蜗杆（圆锥面族的包络面） 2）圆弧圆柱蜗杆 第二节普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 1、中间平面 一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数 1、m 和压力角α。1x m =2t m =m , 1x α=2t α=α 2、1d 和q m d q 1 = 3、2,1z z , 1 2 1221d d z z n n i ≠== ，2d =22z m t , 11221z m qm qm d t t x ≠== 1z 6,4,2,11=z ，28≤2z ≤80 4 s ——导程，1x p ——齿距 γtg = q z d m z d m z d p z d s x 111111111====ππππ γ大，效率高 5、中心距a a = 221d d +=2)(2mz mq +=2 ) (2z q m + 二、蜗杆传动变位的特点： 1、变位原因：为了配凑中心距或提高蜗杆传动承载能力及传动效率 d π

2、只变蜗轮、不变蜗杆。变位后，蜗轮节圆、分度圆仍旧重合，但蜗杆的节线，分度线不重合。 3、变位传动的应用 1）变位前后，蜗轮齿数不变（2' 2z z =） ，蜗杆传动的中心距改变（'a a ≠） 则2 22212'm x d d m x a a ++= += 2）变位前后，'a a =，2' 2z z ≠。 因为：)(2 2)2(2222'2221z q m x z q m m x d d +=++=++，所以22' 22x z z -=，则22' 22z z x -= 第三节普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 一、失效形式、设计准则及材料选择 1、 失效形式： 闭式：点蚀、胶合 开式：齿面磨损和轮齿折断 2、 设计准则： 闭式：按齿面接触强度设计，按弯曲强度校核、热平衡计算； 开式：按齿根弯曲疲劳强度设计，考虑到磨损会使轮齿变薄，将m 增大10%左右。 3、材料选择：由失效知，蜗轮（杆）材料不仅要有足够的强度，更要有良好的耐磨性和磨合性。 蜗杆：45、40Cr 、40；对于极低速和手动蜗杆，可用铸铁。 蜗轮：（考虑两齿面间相对速度）：高速而重要的用铸造锡青铜 s υ≥3s m 低速用铸造铝铁青铜 s υ≤4s m 极低速轻载用球墨铸铁、灰铸铁s υ≤2s m 注意：为了防止变形，要对蜗轮进行时效处理。 二、蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿在受到法向载荷F n 的情况下，可分解出 径向载荷F r 、周向载荷F t 、轴向载荷F a 。在不计摩擦力时，有以下关系： a21 1 t12F d T F -== t2a1F F -= r2r1F F -= 2 2 22d T F t = αtan 2r2t F F = α为蜗轮端面压力角或 蜗杆轴面压力角； n α为蜗杆法面压力角； γ为分度圆导程角。

机械设计作业集第11章答案

班 级成 绩姓 名任课教师学 号 批改日期第十一章 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z 1，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n 1 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

第十一章 蜗杆传动

第十一章蜗杆传动 复习思考题 1、磨削时没有理论误差精度较高的普通圆柱蜗杆是 ①延伸渐开线蜗杆；②渐开线蜗杆；③阿基米德蜗杆；④圆弧面蜗杆 2、标准蜗杆传动的中心距计算公式应力 ①；②； ③；④ 3、蜗杆蜗轮啮合面间的滑动速度V a与蜗杆的圆周速度V1之间有如下关系 ①V a=V1；②；V a>V1；③V a

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 增大也可能减小 7 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，减少蜗杆头数，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 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 C. ZCuSnl0P1 D. L Yl2 12 采用变位蜗杆传动时。 A. 仅对蜗杆进行变位 B. 仅对蜗轮进行变位 C. 同时对蜗杆与蜗轮进行变位 13 采用变位前后中心距不变的蜗杆传动，则变位后使传动比。 A. 增大 B. 减小 C. 可能增大也可能减小。 14 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。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 可能增大也可能减小 15 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 C. 增大直径系数q D. 减小直径系数q 16 闭式蜗杆传动的主要失效形式是。 A. 蜗杆断裂 B. 蜗轮轮齿折断 C. 磨粒磨损 D. 胶合、疲劳点蚀 17 用计算蜗杆传动比是错误的。 A. i=ω1/ω2 B. i=/ C. i= D. i=

第十一章 蜗轮蜗杆课堂练习-答案

《蜗杆传动》课堂练习 一、是非题 1．蜗杆传动的正确啮合条件之一是蜗杆的端面模数与蜗轮的端面模数相等。( F ) 2．在蜗杆传动中，由于蜗轮的工作次数较少，因此采用强度较低的有色金属材料。( F ) 3．蜗杆传动中，其他条件相同，若增加蜗杆头数，则齿面相对滑动速度提高。( T ) 4．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，将使传动效率降低，蜗杆刚度提高。( T ) 5．采用铸铝青铜ZCuAll0Fe3作蜗轮材料时，其主要失效方式是胶合。( T ) 6．设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。( T ) 7．在蜗杆传动比i=z2／z1，中，蜗杆头数z1相当于齿数，因此其分度圆直径d1=z1m。( F ) 8．蜗杆传动中，蜗轮法面模数和压力角是标准值。( T ) 9．为提高蜗杆轴的刚度，应增大蜗杆的直径系数q。( T ) 10．对于各种材料(ZCuSnl0P1、ZCuAll0Fe3、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。( T ) 11．不计摩擦力时，蜗轮的圆周力为F t2=2T1/d1。( F ) 12．制造蜗轮的材料，其主要要求是具有足够的强度和表面硬度，以提高其寿命。( F ) 13．闭式蜗杆传动的主要失效形式是磨损。( F ) 14．蜗杆传动设计需作蜗杆轮齿的强度计算。( F ) 二、填空题 1．在润滑良好的情况下，减摩性好的蜗轮材料是青铜类，蜗杆传动较理想的材料组合是蜗杆选用碳素钢或合金钢，蜗轮选用青铜类或铸铁。2．有一标准普通圆柱蜗杆传动，已知zl=2，q=8，z2=42，中间平面上模数m=8 mm，压力角a=20°，蜗杆为左旋，则蜗杆分度圆直径d1= 64 mm，传动中心距a= 200 mm。蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角γ=arctan 0.25 。蜗