涡轮蜗杆习题课

1.有一阿基米德蜗杆传动，已知比i=18，蜗杆头数Z1=2，直径系数q=10，分度圆直径d1=80mm。试求：1）模数m、蜗杆分度圆柱导程角、蜗轮齿数Z2及分度圆柱螺旋角β；2）蜗轮的分度圆直径d2和蜗杆传动中心距α。解：1）确定蜗杆传动基本参数m=d1/q=80/10=8mm63811110/1arctan()/arctan(1qZ2）求d2和中心距α：d2=Z2m=36×2=288mmα=m(q+Z2)/2=8×(10+36)/2=184=184mmZ2=iZ1=18×2=362.图示蜗杆传动，蜗杆1主动，其转向如图示，螺旋线方向为右旋。试判断：1）蜗轮2的螺旋线方向及转向n2。2）蜗杆、蜗轮受到的各力（Ft、Fr、Fα）方向判定：1）蜗轮转向已知：n1、旋向→n2左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2→n22）各分力方向Fr：指向各自轮心Ft蜗杆与n1反向蜗轮与n2同向12atFFFa蜗杆：左、右手定则蜗轮：12taFF※n2n13）旋向判定∵蜗轮与蜗杆旋向相同。v23.分析与思考：蜗轮蜗杆传动正确啮合条件如何？为什么将蜗杆分度圆直径d1定为标准值？将蜗杆分度圆直径d1定为标准值的目的是：减少蜗轮滚刀的数目，便于刀具标准化。即：蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。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、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tanγ=z1/q3、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数z,，则传动效率。A.提高B.降低C.不变D.提高，也可能降低4、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5、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6、提高蜗杆传动效率的最有效的方法是。A.增大模数mB.增加蜗杆头数zC.增大直径系数qD.减小直径系数qBBADBB7、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8、在蜗杆传动中，作用在蜗杆上的三个啮合分力，通常以为最大。A.圆周力FtlB.径向力Fr1C.轴向力Fa19、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11蜗轮常用材料是。A.40CrB．GCrl5C.ZCuSnl0P1D.LYl210蜗杆常用材料是。A.40CrB.GCrl5C.ZCuSnl0P1D.LY1212、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DCBACA2、在涡轮蜗杆传动中，正确啮合的条件是什么？（1）蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数（2）蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角（3）蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，（4）螺旋线方向相同。1、蜗轮蜗杆传动有哪些主要特点，为什么？（1）传动比大，结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=1~6），蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比I=10-80。(2)传动平稳，无噪音。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪音小。(3)蜗杆传动具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。(4)蜗杆传动效率低。尤其是具有自锁性的蜗杆传动（单头），其效率在0.4以下。η低：齿面滑动速度大，摩擦与磨损严重，故传动效率低。(5)发热量大，齿面容易磨损，成本高，为了散热和减小磨损，常需贵重的抗磨材料和良好的润滑装置，故成本较高。3、在蜗杆传动中，产生自锁的条件是什么？（1）轮蜗杆自锁性能只和螺旋角（导程角）和蜗轮副摩擦系数有关，摩擦系数又和材料及蜗轮副粗糙度有关，以蜗杆45钢调质、齿部高频淬火，蜗轮铸造铝青铜为例：A.蜗轮副摩擦系数为0.6时，螺旋角（导程角）3度29分11秒时蜗轮蜗杆自锁，反之不自锁；B.蜗轮副摩擦系数为0.7时，螺旋角（导程角）4度03分57秒时蜗轮蜗杆自锁，反之不自锁；C.蜗轮副摩擦系数为0.8时，螺旋角（导程角）4度38分39秒时蜗轮蜗杆自锁，反之不自锁。（2）头数越多，导程角越大。超过单头，基本无法自锁。单头也最好选导程角小于3°29′11″，确保自锁性。4、在蜗杆传动中，传动效率与蜗杆头数、自锁性有什么关系？（2）蜗杆主动时，效率η=tanγ／tan(γ+Φv)，效率η随蜗杆螺旋线导程角γ的增大而增大，但通常γ＜30°；减小当量摩擦角Φv也可提高效率η，在由齿轮传动和蜗杆传动组成的多级传动中，若转速不太高，通常将蜗杆传动放在高速级，以提高相对相对滑动速度Vs，进而降低当量摩擦角Φv，提高效率η。（1）蜗杆头数增大，导致导程角增大（tanγ=z1/q），自锁性下降甚至无自锁功能。6、图中蜗杆主动，试标出未注明的蜗杆（或蜗轮）的螺旋线方向及转向，并在图中绘出蜗杆、蜗轮啮合点处作用力的方向（用三个分力：圆周力Ft、径向力Fr、轴向力F。表示）。5、蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮所受力有什么关系，以及旋向判定方法？左、右手定则：四指n1、拇指反向：啮合点v2→n27、分析与思考：蜗轮与蜗杆啮合点处各力之间关系如何？与斜齿圆柱齿轮传动各力之间关系有何异同？不同之处：相同之处：8、（1）蜗轮的转向；（2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的大小及方向。9、图示为带工运输机中单级蜗杆减速器。已知电动机功率P=7.5kW，转速n1=1440r/min，传动比i=15，载荷有轻微冲击，单向连续运转，每天工作8小时，每年工作300天，使用寿命为5年，设计该蜗杆传动。1．选择蜗杆蜗轮的材料蜗杆材料：45号钢，表面淬火，齿面硬度为45~55HRC。3211nP蜗轮材料：因Vs估=（0.02~0.03）3214405.7=（0.02~0.03）=4.9922~7.4883m/s4m/s,故选铸锡青铜ZCuSN10P1砂模铸造。选择蜗杆头数Z1：因i=15，带式运输机无自锁要求，可选Z1=2蜗轮齿数Z2=iZ1=15×2=302．确定主要参数1）作用于蜗轮上的转矩T2T1=9.55×106P1/n1=9.55×106×7.5/1440N·mm=4.974×104N·mm因Z2=2，初估估=0.8=4.974×104×15×0.8N·mm=5.9688×105N·mmT1=T1i2）确定载荷系数KA：固原动机为电动机，载荷有轻微冲击，故取KA=1.253）确定弹性影响系数ZE：青铜蜗轮与钢制蜗杆相配，ZE=160MPa循环次数寿命次数3．按齿接触强度条件进行设计计算5）确定模数m和蜗杆直径d1由表查得m=8mm，d1=140mm，q=17.5时，其m2d1=8960mm3(m2d2)CD=7742.939mm3,但仅适用于Z1=1，故取m=10mm，d1=90mm，q=9，其m2d1=9000mm36）计算中心距αmmmmZqm195)309(1021_(212α=4．传动效率及热平衡计算5）确定箱体散热面积A：A=9×10-5α1.88=9×10-5×1951.88m2=1.81764m26）热平衡计算：取环境温度t0=20℃，散热系数Kt=15W/（m2·℃），达到热平衡时的工作油温：=55.761℃60℃，结论：蜗杆传动的参数选择合理。