蜗杆传动(含答案)
蜗杆传动
一、判断题（正确 T ，错误 F ）
1. 两轴线空间交错成90°的蜗杆传动中，蜗杆和蜗轮螺旋方向应相同。 （ ）
2. 蜗杆传动的主平面是指通过蜗轮轴线并垂直于蜗杆轴线的平面。 （ ）
3. 蜗杆的直径系数为蜗杆分度圆直径与蜗杆模数的比值，所以蜗杆分度圆直径越大，其直径系数也 越大。 （ ）
4. 蜗杆传动的强度计算主要是进行蜗轮齿面的接触强度计算。 （ ）
5. 变位蜗杆传动中，是对蜗杆进行变位，而蜗轮不变位。 （ ） 二、单项选择题
1. 与齿轮传动相比，（ ）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 2. 在标准蜗杆传动中，蜗杆头数一定时，若增大蜗杆直径系数，将使传动效率（ ）。
A 降低
B 提高
C 不变
D 增大也可能减小 3. 蜗杆直径系数的标准化是为了（ ）。
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 4. 下列公式中，用（ ）确定蜗杆传动比的公式是错误的。
A
21ωω>=i B 12z z i >= C 12d d i >= D 21n n i >=
5. 提高蜗杆传动效率的最有效方法是（ ）。
A 增加蜗杆头数
B 增加直径系数
C 增大模数
D 减小直径系数 三、填空题
1. 在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越___________，自锁性越____________。
2. 有一普通圆柱蜗杆传动，已知蜗杆头数21
=z ，蜗杆直径系数8=q ，蜗轮齿数372=z ，模数mm 8=m ，
则蜗杆分度圆直径_________________mm ，蜗轮的分度圆直径________________mm ，传动中心距________________mm ，传动比___________，蜗轮分度圆上的螺旋角_____________。 3. 阿基米德蜗杆传动变位的主要目的是为了_____________________和____________________。 四、简答题
1. 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？
2. 为何连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算？可采用哪些措施来改善散热条件？
3. 蜗杆传动为什么一般选择钢蜗杆和铜蜗轮作为配对材料？
4. 蜗杆传动的主要失效形式和计算准则？
5. 与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要优、缺点有哪些？ 五、分析计算题
1. 已知一带式运输机用阿基米德蜗杆传动，传递的功率均kW 8.81
=P ，转速m in /r 9601=n ，传 动比18=i ，蜗杆头数21=z ，直径系数8=q ，蜗杆导程角01214'''?=γ，蜗轮端面模数 mm 10=m ，当蜗杆主动时的传动效率88.0=η，蜗杆右旋，转动方向如图所示。
试求：（1）蜗轮的转向及各力指向；
（2）计算蜗杆和蜗轮所受个分力的大小。
2. 图示蜗杆传动中，蜗杆为主动件。试在图上标出蜗杆（或蜗轮）的转向，蜗轮的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。
3. 图示为双级蜗杆传动。已知蜗杆1、3均为右旋，轴Ⅰ为输入轴，其回转方向如图所示。试求：（1）各蜗杆和蜗轮的螺旋线方向；
（2）轴Ⅱ和轴Ⅲ回转方向；
（3）蜗轮2和蜗杆3所受的各力。
4. 图示为斜齿圆柱齿轮-蜗杆传动。已知齿轮1的螺旋线方向和Ⅰ轴的转向。
试求：
（1）画出Ⅱ轴、Ⅲ轴的转向；
（2）判断齿轮2的螺旋线方向，蜗杆3、蜗轮4旋向（使Ⅱ轴上轴承所受轴向力最小）；
（3）在啮合点处，画出齿轮2、蜗杆3所受各分力。
1
2
3
4
Ⅰ
Ⅱ
n 1
O 3
5. 图示为蜗杆——斜齿圆柱齿轮传动。已知蜗杆主动，螺旋方向为右旋，大齿轮转向如图所示。 试求：（1）各轴的转向；
（2）为使Ⅱ轴上两轮的轴向力抵消一部分时齿轮3、4的螺旋线方向； （3）蜗轮2和齿轮3所受各分力方向。
4
1
3
2
n 3
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
6. 图示传动系统中，1、5为蜗杆，2、6为蜗轮，3、4为斜齿圆柱齿轮，7、8为直齿锥齿轮。已知 蜗杆1为主动，要求输出齿轮8的回转方向如图所示。 试确定：（1）各轴的回转方向；
（2）考虑轴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上所受轴向力能抵消一部分，定出各轮的螺旋线方向； （3）画出各轮的轴向力方向。
参考答案
一、判断题（正确 T ，错误 F ） 1. T 2. F 3. F 4. T 5. F 二、单项选择题
1. D
2. B
3. B
4. C
5. A 三、填空题 1. 低 好 2.
641==mq d 29622==mz d ()1802
1
2=+=
z q m a 5.1812==z z i
01214arctan
1
2'''?==q
z β 3. 凑配传动比 凑配中心距
四、简答题
1. 蜗杆传动正确啮合的条件是：在中间平面上，蜗杆的轴向模数1x m 和轴向压力角1x α分别与蜗轮 的端面模数1t m 和断面压力角1t α相等，蜗杆分度圆导程角γ等于蜗轮的螺旋角β，且螺旋线方向 相同。 即为 ①m m m t x ==21
， ②ααα==21t x ， ③βγ=
2. 蜗杆传动效率较低，工作是发热量大，如果产生的热量不能及时散逸，则随着油温的升高将使润 滑油黏度降低，从而使润滑状态变坏，甚至会导致胶合。所以蜗杆传动必须进行热平衡计算，以 保证单位时间内的发热量能在同一时间内散逸出去，从而维持良好的润滑状态，保证蜗杆传动正 常工作。
措施：① 在箱体外壁加散热片以增大散热面积； ② 在蜗杆轴端加装风扇进行人工通风； ③ 在箱体油池内加装蛇形水管用循环水冷却；
④ 采用压力喷油循环润滑，润滑油用过滤器滤去杂质，并经冷却器冷却。
3. 蜗杆传动中啮合齿面间的相对滑动速度较大，摩擦大，发热量大，蜗轮齿面的胶合、点蚀和磨损 是主要的失效形式；同时，对蜗杆和蜗轮的材料不仅要具有足够的强度，更重要的是应该具有良 好的跑合性、减摩性和耐磨性，所以一般采用题中的配对材料。
4. 主要失效形式为齿面磨损、齿面胶合、齿面点蚀、轮齿折断。
计算准则：①蜗轮齿面接触疲劳强度计算，以蜗轮齿面抗点蚀能力计算为主，同时考虑磨损和
胶合与接触应力及滑动速度有关，用降低许用接触应力的方法来对磨损和胶合在条件性计算；
②蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算；③蜗杆与轴通常制成一体，要按轴的计算方法计算蜗杆轴的强度和刚度；④蜗杆传动效率低，发热量大，对闭式蜗杆传动要进行热平衡计算。
5. 蜗杆传动的主要优点：①传动比大而且准确；②传动平稳，噪声小；③可以实现自锁；④传动的 效率比较低；⑤齿面间的相对滑动速度大，温升高，摩擦比较严重。 五、分析计算题 1. 解：
（1）蜗轮转向及各力指向如图所示。 （2）各分力大小的计算 传递的转矩21T T 、
mm 87542N 960
8.81055.91055.961161?=??=?
?=n P T
mm N 386660188.018960
8.81055.91055.961162?=????=???
?=ηi n P T
蜗杆、蜗轮的分度圆直径21d d 、 m m 808101=?==mq d
m m 36018210122=??===i mz mz d
计算各分力大小
N 218980
87542221121=?==
=d T F F a t
N 280020tan 7700tan 221=?===αt r r F F F
N 7700360
13866660
222221=?==
=d T F F t a
2. 解：
3. 解：
4. 解：
1
2
3
4
Ⅰ
Ⅱ
n 1
O 3
n 2
F a2
F a3 F r3
F r2
F t3
F t2 n 3
5. 解：
4
1
3
2
n
3
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
n 2
n 1
F a2
F r2
F t2
F a3 F r3
F t3
6. 解：
机械设计课程设计蜗轮蜗杆传动
目录 第一章总论......................................................... - 2 - 一、机械设计课程设计的容......................................... - 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 -
第4章 蜗杆传动_题目及答案
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 蜗杆传动作业 一、作业P272#11-1:试分析如图所示蜗杆传动中各轴的回转方向，蜗杆轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。 答案见右图： 二、作业P272#11-3:设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动，传递功率P 1=5.0KW ，n 1=960r/min ，传动比i=23，由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材料为20Cr ，渗碳淬火，硬度≥58HRC 。蜗轮材料为ZcuSn10P1，金属模铸造，蜗杆减速机每日工作8h ，要求工作寿命为7年（每年按300工作日计）。 解：（本题可参照P270例题设计解算） 1、选择蜗杆传动类型 GB/T10085-1988推荐采用ZI 和ZK 两种蜗杆（P239第3行），本题选择采用ZI 蜗杆（渐开线蜗杆） 2、按齿面接触疲劳强度进行设计（见P250倒数第10行起） 设计公式为：32 2][???? ? ?≥H P E Z Z KT a σ 1）确定作用在蜗轮上的转矩T 2 因传动比i=23不算大，为提高效率，并参考P244表11-1中推荐，蜗杆的头数采用2， 估计效率为η=0.75 则：)(8589602375.059550955095509550 11222Nm n i P i n P n P T =???====ηη 2）确定载荷系数K K=K A K βK V 查P253表11-5，取使用系数K A =1.15（有小冲击） 参照P253说明，因载荷平稳，取齿向载荷分布系数K β=1 参照P253说明，因运转较平稳，转速不高，取动载系数K V =1.1 ∴ K=K A K βK V =1.15×1×1.1=1.265 3）确定弹性影响系数Z E 参照P252说明，因是青铜蜗轮配钢蜗杆，故Z E =160MPa ? F 图中只示出了蜗轮2和蜗杆3所受力的方向，与之相配的蜗杆和蜗轮所受力与之相反（作用力和反作用力的关系） 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0 90的蜗杆传动中，其正确的啮合条件是 ， 和 习题与参考答案 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. LY12 11 蜗轮常用材料是。 A. 40Cr B．GCrl5 C. ZCuSnl0P1 D. LYl2 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 蜗杆习题 一、填空 1、增加蜗杆头数可以___________效率。 2、在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越_________，自锁性越好。 蜗杆传动的主平面（又叫中间平面）是指__________________________________。 3、对于连续工作的闭式蜗杆传动，除计算强度外，还应进行_________________计算。 4、要求自锁的蜗杆传动，应取蜗杆头数Z1=_________。 5、蜗杆传动的失效形式与齿轮传动的失效形式相类似，其中蜗杆传动最易发生 _____________失效。 6、蜗杆传动是用来传递两____________轴之间的回转运动。 7、蜗杆传动的主要特点是传动比大、低。 8、在中间平面内，普通蜗杆传动相当于____________________________的啮合传动。9．蜗杆传动中，主要的失效形式为、、和，常发生在上。 10．普通圆柱蜗杆传动中，右旋蜗杆与旋蜗轮才能正确啮合，蜗杆的模数和压力角在面上的数值定为标准。 11．蜗杆传动中，由于，需要进行热平衡计算，若不能满足要求，可采取，，措施。 12．闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括三个部分：、和。13．在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越，自锁性越。14．蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值应越·15．蜗杆传动时蜗杆的螺旋线方向应与蜗轮螺旋线方向；蜗杆的角应等于蜗轮的螺旋角。 16．蜗杆传动强度计算中，只计算的强度，原因为。 二、选择题 1、在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数z1，则传动效率＿＿。 A、降低 B、提高 C、不变 D、或提高也可能降低 2、起吊重物用的手动蜗仟传动，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 3、在蜗杆传动设计中，蜗杆头数z1选多--些，则＿＿。 A、有利于蜗杆加工 B、有利于提高蜗杆刚度 C、有利于提高传动的承载能力 目录 一、课程设计任务书 (2) 二、传动方案 (3) 三、选择电动机 (3) 四、计算传动装置的总传动比及其分配各级传动比 (5) 五、传动装置的运动和动力参数 (5) 六、确定蜗杆的尺寸 (6) 七、减速器轴的设计计算 (9) 八、键联接的选择与验算 (17) 九、密封和润滑 (18) 十、铸铁减速器箱主要结构尺寸 (18) 十一、减速器附件的设计 (20) 十二、小结 (23) 十三、参考文献 (23) 一、课程设计任务书 2007—2008学年第 1 学期 机械工程学院（系、部）材料成型及控制工程专业 05-1 班级课程名称：机械设计 设计题目：蜗轮蜗杆传动减速器的设计 完成期限：自 2007年 12 月 31 日至 2008年 1 月 13 日共 2 周 指导教师（签字）：年月日 系（教研室）主任（签字）：年月日 二、传动方案 我选择蜗轮蜗杆传动作为转动装置，传动方案装置如下： 三、选择电动机 1、电动机的类型和结构形式 按工作要求和工作条件，选用选用笼型异步电动机，封闭式结构，电压380v， Y型。 2、电动机容量 工作机所需功率 w p KW Fv p w w 30 .1 96 .0 1000 5.2 500 1000 = ? ? = = η 根据带式运输机工作机的类型，可取工作机效率96 .0 = w η。 电动机输出功率 d p η w d p p= 传动装置的总效率 4 3 3 2 2 1 η η η η η? ? ? = 式中， 2 1 η η、…为从电动机至卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表10-2 KW P w 3.1 = 第12章蜗杆传动 习题与参考答案 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 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1z 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 =2z /1z C. i =21/n n D. i =21/d d 18 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F tl B. 径向力F r1 C. 轴向力F a1 19 下列蜗杆分度圆直径计算公式： （a ）d 1=mq ； （b ）d 1=m 1z ；（c ）d 1=d 2/i ；（d ）d 1=m 2z /（itan ）； （e ）d 1=2a /（i +1）。 其中有 是错误的。 A. 一个 B. 两个 C. 三个 D. 四个 20 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 二、填空题 2l 阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当于直齿条与 齿轮的啮合。 22 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1z = 。 23 在蜗杆传动中，已知作用在蜗杆上的轴向力F al =1 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 。 24 蜗杆传动的滑动速度越大，所选润滑油的粘度值应越 。 25 在蜗杆传动中，产生自锁的条件是 。 26 蜗轮轮齿的失效形式有 、 、 、 。但因蜗杆传动在齿面 蜗轮、蜗杆的计算公式： 1，传动比=蜗轮齿数÷蜗杆头数 2，中心距=（蜗轮节径+蜗杆节径）÷2 3，蜗轮吼径=（齿数+2）×模数 4，蜗轮节径=模数×齿数 5，蜗杆节径=蜗杆外径-2×模数 6，蜗杆导程=π×模数×头数 7，螺旋角（导程角）tgβ=（模数×头数）÷蜗杆节径 一．基本参数： （1）模数m和压力角α： 在中间平面中，为保证蜗杆蜗轮传动的正确啮合，蜗杆的轴向模数m a1和压力角αa1应分别相等于蜗轮的法面模数m t2和压力角αt2，即 m a1=m t2=m αa1=αt2 蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为: tgαa=tgαn/cosγ 式中：γ-导程角。 （2）蜗杆的分度圆直径d1和直径系数q 为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合，要用与蜗杆尺寸相同的蜗杆滚刀来加工蜗轮。由于相同的模数，可以有许多不同的蜗杆直径，这样就造成要配备很多的蜗轮滚刀，以适应不同的蜗杆直径。显然，这样很不经济。 为了减少蜗轮滚刀的个数和便于滚刀的标准化，就对每一标准的模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1，而把及分度圆直径和模数的比称为蜗杆直径系数q，即： q=d1/m 常用的标准模数m和蜗杆分度圆直径d1及直径系数q，见匹配表。 （3）蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 蜗杆头数可根据要求的传动比和效率来选择，一般取z1＝1-10，推荐z1＝1，2，4，6。 选择的原则是：当要求传动比较大，或要求传递大的转矩时，则z1取小值；要求传动自锁时取z1＝1；要求具有高的传动效率，或高速传动时，则z1取较大值。蜗轮齿数的多少，影响运转的平稳性，并受到两个限制：最少齿数应避免发生根切与干涉，理论上应使z2min≥17，但z2＜26时，啮合区显著减小，影响平稳性，而在z2≥30时，则可始终保持有两对齿以上啮合，因之通常规定z2＞28。另一方面z2也不能过多，当z2＞80时(对于动力传动)，蜗轮直径将增大过多，在结构上相应就须增大蜗杆两支承点间的跨距，影响蜗杆轴的刚度和啮合精度；对一定直径的蜗轮，如z2取得过多，模数m就减小甚多，将影响轮齿的弯曲强度；故对于动力传动，常用的范围为z2≈28-70。对于传递运动的传动，z2可达200、300，甚至可到1000。z1和z2的推荐值见下表 （4）导程角γ 蜗杆的形成原理与螺旋相同，所以蜗杆轴向齿距p a与蜗杆导程p z的关系为p z＝z 一、课程设计任务书 题目：设计某带式传输机中的蜗杆减速器 工作条件：工作时不逆转，载荷有轻微冲击；工作年限为10年，二班制。 已知条件：滚筒圆周力F=4400N；带速V=0.75m/s；滚筒直径D=450mm。 二、传动方案的拟定与分析 由于本课程设计传动方案已给：要求设计单级蜗杆下置式减速 器。它与蜗杆上置式减速器相比具有搅油损失小，润滑条件好等优 点，适用于传动V≤4-5 m/s,这正符合本课题的要求。 三、电动机的选择 1、电动机类型的选择 按工作要求和条件，选择全封闭自散冷式笼型三相异步电动机， 电压380Ｖ，型号选择Y系列三相异步电动机。 2、电动机功率选择 1）传动装置的总效率： 23 ηηηηη =??? 总蜗杆 联轴器轴承滚筒23 0.990.990.720.960.657 =???= 2）电机所需的功率： 0.657η= 总 2300 1.2 4.38100010000.657 FV P KW η?===?电机 总 3、确定电动机转速 计算滚筒工作转速： 601000601000 1.263.69/min 360V r D ηππ???===?滚筒 按《机械设计》教材推荐的传动比合理范围，取一级蜗杆减速器 传动比范围580i = 减速器，则总传动比合理范围为I 总=5～80。故电动机转速的可选范围为： (5~80)63.69318.45~5095.2/min n i n r =?=?=总电动机滚筒。符合这一范围的同步转速有750、1000、1500和3000r/min 。 根据容量和转速，由有关手册查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第4方案比较适合，则选n=3000r/min 。 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132S1-2。 其主要性能：额定功率5.5KW ；满载转速2920r/min ；额定转矩2.2。 四、计算总传动比及分配各级的传动比 1、总传动比 2920 45.8563.69 n i n = = =电动机总滚筒 五、动力学参数计算 1、计算各轴转速 002920/min 2920/min 2920 63.69/min 45.85 63.6963.69/min 1 n n r n n r n n r i n n r i I I II II III ====== == ==电动机减速器 2、计算各轴的功率 P 0=P 电机 =4.38 KW P Ⅰ=P 0×η联=4.336KW P Ⅱ=P Ⅰ×η轴承×η蜗杆=3.09KW 4.38P KW =电机 63.69/min n r =滚筒 860~ 10320/min n r =电动机 电动机型号： Y132S1-2 45.85i =总 02920/min 2920/min 63.69/min 63.69/min n r n r n r n r I II III ==== P 0=4.38KW P I =4.336KW P II =3.09KW P III =3.03KW 摘要 本设计说明主要参考沈阳纺织机械厂GD76X1型织机传动原理设计。该型纺织机主要有以下传动机构：主轴与打维机构、开口机构、绞边机构、送经机构、卷取机构。本设计主要对GD76X1型纺织机的送经机构进行设计。送经机构的传动部件主要有V带、直齿圆柱齿轮，变速箱、直齿锥齿轮，蜗轮蜗杆减速器。本说明书主要对直齿圆柱齿轮设计和校核，直齿锥齿轮设计和校核，蜗轮蜗杆进行设计和校核说明，还对减速器的轴进行设计和校核，V带的选型进行了设计说明。 关键字：直齿圆柱齿轮；锥齿轮；蜗轮蜗杆；V带；减速箱 ABSTRACT This design uses the principle design of Shenyang Textile Machinery Factory GD76X1 loom transmission as primary reference. This type of textile machines has mainly the following transmission mechanism: spindle with hit-dimensional bodies, opening agencies, the selvage institutions, off mechanism, winding mechanism. This design is mainly of GD76X1 textile machine off mechanism, which has the parts of V-belts, spur gear, gearbox, straight bevel gears, worm reducer. This manual mainly concludes not only the spur gear design and check, straight bevel gear design and verification, worm design and check instructions, but also the reducer shaft design and check the selection of V with the design specification. Key words：spur gear；straight bevel gears；Worm gear and worm；V-belts；reducer 十九蜗杆传动习题与参考答案 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. LY12 11 蜗轮常用材料是。 A. 40Cr B．GCrl5 C. ZCuSnl0P1 D. LYl2 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 目 录 1 电动机的选择和传动装置的运动、动力计算.......................................3 1.1选择电动机 ...........................................................................3 1.1.1选择电动机的类 .........................................................3 1.1.2选择电动机的容量 .........................................................3 1.1.3确定电动机转速 ............................................................3 1.2计算传动装置的传动比i .........................................................4 1.3计算传动装置各轴的运动和动力参数 (4) 1.3.1各轴的转速 ..................................................................4 1.3.2各轴的输入功率 ............................................................4 1.3.3各轴的输入转矩 ............................................................5 2 传动件设计 .................................................................................5 2.1选择材料、热处理方式 ............................................................5 2.2选择蜗杆头数1z 和涡轮齿数2z ...................................................6 2.3按齿面接触疲劳强度确定模数m 和蜗杆分度圆直径1d .....................6 2.4计算传动中心距a .....................................................................6 2.5验算涡轮圆周速度2v 、相对滑移速度s v 及传动效率 .....................6 2.6计算蜗杆与蜗轮的主要尺寸 ......................................................7 2.7热平衡计算 ...........................................................................8 2.8选取精度等级和侧隙种类 .........................................................9 2.9蜗杆和蜗轮的结构设计，绘制蜗杆和蜗轮的零件工作图 ..................9 3 确定减速器机体的结构方案并计算结构尺寸....................................9 4 蜗杆轴、轴承及键连接的校核计算 ...................................................11 4.1设计带式运输机中蜗杆轴轴系部件.............................................11 4.1.1选择轴的材料...............................................................12 4.1.2初算轴径m in 1d ，确定轴径1d .............................................12 4.1.3结构设计.....................................................................12 4.1.4轴的受力分析 (14) 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 蜗轮蜗杆传动 蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的。最常用的是轴交角∑=90°的减速传动。蜗杆传动能得到很大的单级传动比，在传递动力时，传动比一般为5~80，常用15~50；在分度机构中传动比可达300，若只传递运动，传动比可达1000。蜗轮蜗杆传动工作平稳无噪音。蜗杆反行程能自锁。 重点学习内容 本章中阿基米德蜗杆传动的失效形式、设计参数、受力分析、材料选择、强度计算、传动效率等为重点学习内容。对热平衡计算、润滑方法、蜗杆蜗轮结构等也应 一、蜗杆传动的类型 与上述各类蜗杆配对的蜗轮齿廓，完全随蜗杆的齿廓而异。蜗轮一般是在滚齿机上用滚刀或飞刀加工的。为了保证蜗杆和蜗轮能正确啮合，切削蜗轮的滚刀齿廓，应与蜗杆的齿廓一致；深切时的中心距，也应与蜗杆传动的中心距相同。 圆柱蜗杆传动 １、通圆柱蜗杆传动 （１）阿基米德蜗杆 这种蜗杆，在垂直于蜗杆轴线的平面(即端面)上，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓(即轴向齿廓)为直线，其齿形角α0=20°。它可在车床上用直线刀刃的单刀(当导程角γ≤3°时)或双刀(当γ>3°时)车削加工。安装刀具时，切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线。这种蜗杆磨削困难，当导程角较大时加工不便。 （２）渐开线蜗杆 渐开线蜗杆(ZI蜗杆)蜗杆齿面为渐开螺旋面，端面齿廓为渐开线。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切。可以磨削，易保证加工精度。一般用于蜗杆头数较多，转速较高和较精密的传动。 （３）法向直廓蜗杆 这种蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，法面(N-N)齿廓为直线。ZN蜗杆也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工。车削时车刀刀刃平面置于螺旋线的法面上，加工简单，可用砂轮磨削，常用于多头精密蜗杆传动。 （４）锥面包络蜗杆 这是一种非线性螺旋曲面蜗杆。它不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。加工时，盘状铣刀或砂轮放置在蜗杆齿槽的法向面内，除工件作螺旋运动外，刀具同时绕其自身的轴线作回转运动。这时，铣刀(或砂轮)回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面，在I-I及N-N截面上的齿廓均为曲线。这种蜗杆便于磨削，蜗杆的精度较高，应用日渐广泛。 圆柱蜗轮、蜗杆设计参数选择 蜗轮和蜗杆通常用于垂直交叉的两轴之间的传动（图1）。蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮的轮齿顶面常制成环面。在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。蜗杆轴向剖面类是梯形螺纹的轴向剖面，有单头和多头之分。若为单头，则蜗杆转一圈蜗轮只转一个齿，因此可以得到较高速比。计算速比（i）的公式如下： i=蜗杆转速n1 蜗轮转速n2 = 蜗轮齿数z2 蜗杆头数z1 1、蜗轮蜗杆主要参数与尺寸计算 主要参数有：模数（m）、蜗杆分度圆直径（d1）、导程角（r）、中心距（a）、蜗杆头数（或线数z1）、蜗轮齿数（z2）等，根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸，其中z1、z2由传动要求选定。 （1）模数m 为设计和加工方便，规定以蜗杆轴项目数mx和蜗轮的断面模数mt 为标准模数。对啮合的蜗轮蜗杆，其模数应相等，及标准模数m=mx=mt。 标准模数可有表A查的，需要注意的是，蜗轮蜗杆的标准模数值与齿轮的标准模数值并不相同。 表A 图1 图2 （2）蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。为了减少蜗轮滚刀数目，在规定标准模数的同时，对蜗杆分度圆直径亦实行了标准化，且与m 有一定的匹配。蜗杆分度圆直径d1与轴向模数mx之比为一标准值，称蜗杆的直径系数。即 q= 蜗杆分度圆直径 模数 = d1 m d1=mq 有关标准模数m与标准分度圆直径d1的搭配值及对应的蜗杆直径系数参照表A （3）蜗杆导程角r 当蜗杆的q和z1选定后，在蜗杆圆柱上的导程角即被确定。为导程角、导程和分度圆直径的关系。 tan r= 导程 分度圆周长 = 蜗杆头数x轴向齿距 分度圆周长 = z1px d1π = z1πm πm q = z1 q 相互啮合的蜗轮蜗杆，其导程角的大小与方向应相同。 （4）中心距a 蜗轮与蜗杆两轴中心距a与模数m、蜗杆直径系数q以及蜗轮齿数z2间的关系式如下： a=d1+d2 2 = m q (q+z2) 蜗杆各部尺寸如表B 蜗轮各部尺寸如表C 2、蜗轮蜗杆的画法 (1) 蜗杆的规定画法参照图1图2 （2）蜗轮的规定画法参照图1图2 （3）蜗轮蜗杆啮合画法参照图1图 2. 蜗轮蜗杆传动 蜗轮蜗杆传动用于两轴交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情况下，通常在蜗轮传动中，蜗杆是主动件，而蜗轮是被动件。 蜗轮蜗杆传动有如下特点： 1）结构紧凑、并能获得很大的传动比，一般传动比为7-80。 2) 工作平稳无噪音 3) 传动功率范围大 4）可以自锁 5）传动效率低，蜗轮常需用有色金属制造。蜗杆的螺旋有单头与多头之分。 传动比的计算如下： I=n1/n2=z/K n1-蜗杆的转速 n2-蜗轮的转速 K-蜗杆头数 Z-蜗轮的齿数 蜗轮及蜗杆机构 一、用途： 蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当於齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。 二、基本参数： 模数m、压力角、蜗杆直径系数q、导程角、蜗杆头数、蜗轮齿数、齿顶高系数（取1）及顶隙系数（取0.2）。其中，模数m和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，亦即蜗轮轴面的模数和压力角，且均为标准值；蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数m的比值， 三、蜗轮蜗杆正确啮合的条件 1 中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等於蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等於蜗杆的轴面压力角且为标准值，即 ==m ，== 2 当蜗轮蜗杆的交错角为时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。 四、几何尺寸计算与圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题是： 蜗杆导程角()是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小於啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。 引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。 蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。 与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等於，而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等於，而是。 蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合点K处方向、方向（平行於螺旋线的切线）及应垂直於蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用「右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指」来判定。 五、蜗轮及蜗杆机构的特点 可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑蜗杆传动习题
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