《機械設(shè)計基礎(chǔ)》試題庫-蝸桿傳動.doc
《《機械設(shè)計基礎(chǔ)》試題庫-蝸桿傳動.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《《機械設(shè)計基礎(chǔ)》試題庫-蝸桿傳動.doc(32頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
第12章 蝸桿傳動 習(xí)題與參考答案 一、選擇題 1 與齒輪傳動相比較, 不能作為蝸桿傳動的優(yōu)點。 A. 傳動平穩(wěn),噪聲小 B. 傳動效率高 C. 可產(chǎn)生自鎖 D. 傳動比大 2 阿基米德圓柱蝸桿與蝸輪傳動的 模數(shù),應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)值。 A. 法面 B. 端面 C. 中間平面 3 蝸桿直徑系數(shù)q= 。 A. q=dl/m B. q=dl m C. q=a/dl D. q=a/m 4 在蝸桿傳動中,當(dāng)其他條件相同時,增加蝸桿直徑系數(shù)q,將使傳動效率 。 A. 提高 B. 減小 C. 不變 D. 增大也可能減小 5 在蝸桿傳動中,當(dāng)其他條件相同時,增加蝸桿頭數(shù),則傳動效率 。 A. 提高 B. 降低 C. 不變 D. 提高,也可能降低 6 在蝸桿傳動中,當(dāng)其他條件相同時,增加蝸桿頭數(shù),則滑動速度 。 A. 增大 B. 減小 C. 不變 D. 增大也可能減小 7 在蝸桿傳動中,當(dāng)其他條件相同時,減少蝸桿頭數(shù),則 。 A. 有利于蝸桿加工 B. 有利于提高蝸桿剛度 C. 有利于實現(xiàn)自鎖 D. 有利于提高傳動效率 8 起吊重物用的手動蝸桿傳動,宜采用 的蝸桿。 A. 單頭、小導(dǎo)程角 B. 單頭、大導(dǎo)程角 C. 多頭、小導(dǎo)程角 D. 多頭、大導(dǎo)程角 9 蝸桿直徑d1的標(biāo)準(zhǔn)化,是為了 。 A. 有利于測量 B. 有利于蝸桿加工 C. 有利于實現(xiàn)自鎖 D. 有利于蝸輪滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化 10 蝸桿常用材料是 。 A. 40Cr B. GCrl5 C. ZCuSnl0P1 D. LY12 11 蝸輪常用材料是 。 A. 40Cr B.GCrl5 C. ZCuSnl0P1 D. LYl2 12 采用變位蝸桿傳動時 。 A. 僅對蝸桿進行變位 B. 僅對蝸輪進行變位 C. 同時對蝸桿與蝸輪進行變位 13 采用變位前后中心距不變的蝸桿傳動,則變位后使傳動比 。 A. 增大 B. 減小 C. 可能增大也可能減小。 14 蝸桿傳動的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv隨齒面相對滑動速度的增大而 。 A. 增大 B. 減小 C. 不變 D. 可能增大也可能減小 15 提高蝸桿傳動效率的最有效的方法是 。 A. 增大模數(shù)m B. 增加蝸桿頭數(shù) C. 增大直徑系數(shù)q D. 減小直徑系數(shù)q 16 閉式蝸桿傳動的主要失效形式是 。 A. 蝸桿斷裂 B. 蝸輪輪齒折斷 C. 磨粒磨損 D. 膠合、疲勞點蝕 17 用 計算蝸桿傳動比是錯誤的。 A. i=ω1/ω2 B. i=/ C. i= D. i= 18 在蝸桿傳動中,作用在蝸桿上的三個嚙合分力,通常以 為最大。 A. 圓周力Ftl B. 徑向力Fr1 C. 軸向力Fa1 19 下列蝸桿分度圓直徑計算公式: (a)d1=mq; (b)d1=m;(c)d1=d2/i;(d)d1=m/(itan); (e)d1=2a/(i+1)。 其中有 是錯誤的。 A. 一個 B. 兩個 C. 三個 D. 四個 20 蝸桿傳動中較為理想的材料組合是 。 A. 鋼和鑄鐵 B. 鋼和青銅 C. 銅和鋁合金 D. 鋼和鋼 二、填空題 2l 阿基米德蝸桿和蝸輪在中間平面上相當(dāng)于直齒條與 齒輪的嚙合。 22 在蝸桿傳動中,蝸桿頭數(shù)越少,則傳動效率越 ,自鎖性越 ,一般蝸桿頭數(shù)常取= 。 23 在蝸桿傳動中,已知作用在蝸桿上的軸向力Fal=1 800N,圓周力Ft1=880N,若不考慮摩擦影響,則作用在蝸輪上的軸向力Fa2= ,圓周力Ft2 。 24 蝸桿傳動的滑動速度越大,所選潤滑油的粘度值應(yīng)越 。 25 在蝸桿傳動中,產(chǎn)生自鎖的條件是 。 26 蝸輪輪齒的失效形式有 、 、 、 。但因蝸桿傳動在齒面間有較大的 ,所以更容易產(chǎn)生 和 失效。 27 變位蝸桿傳動僅改變 的尺寸,而 的尺寸不變。 28 在蝸桿傳動中,蝸輪螺旋線的方向與蝸桿螺旋線的旋向應(yīng)該 。 29 蝸桿傳動中,蝸桿所受的圓周力Ft1的方向總是與 ,而徑向力Frl的方向總是 。 30 閉式蝸桿傳動的功率損耗,一般包括: 、 和 三部分。 31 阿基米德蝸桿和蝸輪在中間平面相當(dāng)于 與 相嚙合。因此蝸桿的 模數(shù)應(yīng)與蝸輪的 模數(shù)相等。 32 在標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動中,當(dāng)蝸桿為主動時,若蝸桿頭數(shù)和模數(shù)m一定,而增大直徑系數(shù)q,則蝸桿剛度 ;若增大導(dǎo)程角,則傳動效率 。 33 蝸桿分度圓直徑= ;蝸輪分度圓直徑= 。 34 為了提高蝸桿傳動的效率,應(yīng)選用 頭蝸桿;為了滿足自鎖要求,應(yīng)選= 。 35 蝸桿傳動發(fā)熱計算的目的是防止 ,以防止齒面 失效。發(fā)熱計算的出發(fā)點是 等于 。 36 為了蝸桿傳動能自鎖,應(yīng)選用 頭蝸桿;為了提高蝸桿的剛度,應(yīng)采用 的直徑系數(shù)q。 37 蝸桿傳動時蝸桿的螺旋線方向應(yīng)與蝸輪螺旋線方向 ;蝸桿的分度圓柱導(dǎo)程角應(yīng)等于蝸輪的分度圓螺旋角。 38 蝸桿的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)是 模數(shù),其分度圓直徑= ;蝸輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)是 模數(shù),其分度圓直徑= 。 39 有一普通圓柱蝸桿傳動,已知蝸桿頭數(shù)=2,蝸桿直徑系數(shù)q=8,蝸輪齒數(shù)=37,模數(shù)m=8mm,則蝸桿分度圓直徑= mm;蝸輪分度圓直徑= mm;傳動中心距a mm;傳動比i= ;蝸輪分度圓上螺旋角= 。 40 阿基米德蝸桿傳動變位的主要目的是為了 和 。 41 在進行蝸桿傳動設(shè)計時,通常蝸輪齒數(shù)>26是為了 ;<80(100)是為了 。 42 蝸桿傳動中,已知蝸桿分度圓直徑,頭數(shù),蝸桿的直徑系數(shù)q,蝸輪齒數(shù),模數(shù)m,壓力角,蝸桿螺旋線方向為右旋,則傳動比i= ,蝸輪分度圓直徑= ,蝸桿導(dǎo)程角= ,蝸輪螺旋角 ,蝸輪螺旋線方向為 。 43 阿基米德圓柱蝸桿傳動的中間平面是指 的平面。 44 由于蝸桿傳動的兩齒面間產(chǎn)生較大的 速度,因此在選擇蝸桿和蝸輪材料時,應(yīng)使相匹配的材料具有良好的 和 性能。通常蝸桿材料選用 或 ,蝸輪材料選用 或 ,因而失效通常多發(fā)生在 上。 45 蝸桿導(dǎo)程角的旋向和蝸輪螺旋線的力向應(yīng) 。 46 蝸桿傳動中,一般情況下 的材料強度較弱,所以主要進行 輪齒的強度計算。 三、問答題 47 蝸桿傳動具有哪些特點?它為什么要進行熱平衡計算?若熱平衡計算不合要求時怎么辦? 48 如何恰當(dāng)?shù)剡x擇蝸桿傳動的傳動比i12、蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù),并簡述其理由。 49 試闡述蝸桿傳動的直徑系數(shù)q為標(biāo)準(zhǔn)值的實際意義。 50 采用什么措施可以節(jié)約蝸輪所用的銅材? 51 蝸桿傳動中,蝸桿所受的圓周力Ft1與蝸輪所受的圓周力Ft2是否相等? 52 蝸桿傳動中,蝸桿所受的軸向力Fa1與蝸輪所受的軸向力Fa2是否相等? 53 蝸桿傳動與齒輪傳動相比有何特點?常用于什么場合? 54 采用變位蝸桿傳動的目的是什么?變位蝸桿傳動中哪些尺寸發(fā)生了變化? 55 影響蝸桿傳動效率的主要因素有哪些?為什么傳遞大功率時很少用普通圓柱蝸桿傳動? 56 對于蝸桿傳動,下面三式有無錯誤?為什么? (1); (2); (3); 57 蝸桿傳動中為何常用蝸桿為主動件?蝸輪能否作主動件?為什么? 58 為什么要引入蝸桿直徑系數(shù)q?如何選用?它對蝸桿傳動的強度、剛度及尺寸有何影響? 59 影響蝸桿傳動效率的主要因素有哪些?導(dǎo)程角γ的大小對效率有何影響? 60 蝸桿傳動的正確嚙合條件是什么?自鎖條件是什么? 61 蝸桿減速器在什么條件下蝸桿應(yīng)下置?在什么條件下蝸桿應(yīng)上置? 62 選擇蝸桿的頭數(shù)和蝸輪的齒數(shù)應(yīng)考慮哪些因素? 63 蝸桿的強度計算與齒輪傳動的強度計算有何異同? 64 為了提高蝸桿減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速,而采用雙頭蝸桿代替原來的單頭蝸桿,問原來的蝸輪是否可以繼續(xù)使用?為什么? 65 蝸桿在進行承載能力計算時,為什么只考慮蝸輪?而蝸桿的強度如何考慮?在什么情況下需要進行蝸桿的剛度計算? 66 在設(shè)計蝸桿傳動減速器的過程中,發(fā)現(xiàn)已設(shè)計的蝸桿剛度不足,為了滿足剛度的要求,決定將直徑系數(shù)q從8增大至10,問這時對蝸桿傳動的效率有何影響? 67 在蝸桿傳動設(shè)計時,蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)應(yīng)如何選擇?試分析說明之。 四、分析計算題 68 在題2—68圖中,標(biāo)出未注明的蝸桿(或蝸輪)的螺旋線旋向及蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)向,并繪出蝸桿或蝸輪嚙合點作用力的方向(用三個分力表示)。 題 2—68圖 69 題2—69圖所示為兩級蝸桿減速器,蝸輪4為右旋,逆時針方向轉(zhuǎn)動(n4),要求作用在軸Ⅱ上的蝸桿3與蝸輪2的軸向力方向相反。試求: 題 2—69圖 (1)蝸桿1的螺旋線方向與轉(zhuǎn)向; (2)畫出蝸輪2與蝸桿3所受三個分力的方向。 70 一單級普通圓柱蝸桿減速器,傳遞功率P=7.5kW,傳動效率=0.82,散熱面積A=1.2m2,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=8.15W/(m2℃),環(huán)境溫度=20℃。問該減速器能否連續(xù)工作? 71 已知一單級普通圓柱蝸桿傳動,蝸桿的轉(zhuǎn)速=1 440r/min,傳動比,m=10mm,q=8,蝸桿材料為45鋼,表面淬火50HRC,蝸輪材料為ZCuSn10P1,砂模鑄造,并查得N=107時蝸輪材料的基本許用接觸應(yīng)力=200 Mpa。若工作條件為單向運轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),載荷系數(shù)KA=1.05,每天工作8h,每年工作300天,工作壽命為10年。試求這蝸桿軸輸入的最大功率。 提示:接觸疲勞強度計算式為 并已知:,導(dǎo)程角,當(dāng)量摩擦角。 72 題2—72圖所示為一標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動,蝸桿主動,轉(zhuǎn)矩T1=25 000Nmm,模數(shù)m=4 mm,壓力角=20,頭數(shù)=2,直徑系數(shù)q=10,蝸輪齒數(shù)=54,傳動的嚙合效率。試確定: 題 2—72圖 (1)蝸輪的轉(zhuǎn)向; (2)作用在蝸桿、蝸輪上的各力的大小及方向。 73 題2—73圖所示為由電動機驅(qū)動的普通蝸桿傳動。已知模數(shù)m=8 mm,d1=80 mm, =1,=40,蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩=1.61106Nmm, n1=960r/min,蝸桿材料為45鋼,表面淬火50HRC,蝸輪材料為ZCuSn10P1,金屬模鑄造,傳動潤滑良好,每日雙班制工作,一對軸承的效率,攪油損耗的效率。試求: (1)在圖上標(biāo)出蝸桿的轉(zhuǎn)向、蝸輪輪齒的旋向及作用于蝸桿、蝸輪上諸力的方向; (2)計算諸力的大?。? (3)計算該傳動的嚙合效率及總效率; (4)該傳動裝置5年功率損耗的費用(工業(yè)用電暫按每度0.5元計算)。 (提示:當(dāng)量摩擦角。) 74 一普通閉式蝸桿傳動,蝸桿主動,輸入轉(zhuǎn)矩=113 000Nmm,蝸桿轉(zhuǎn)速n1=1 460r/min,m=5 mm,q=10,。蝸桿材料為45鋼,表面淬火,HRC>45,蝸輪材料用ZCuSn10P1,離心鑄造。已知、。試求: (1)嚙合效率和傳動效率; (2)嚙合中各力的大小; (3)功率損耗。 題 2—73圖 題 2—75圖 75 題2—75圖所示為某手動簡單起重設(shè)備,按圖示方向轉(zhuǎn)動蝸桿,提升重物G。試求: (1)蝸桿與蝸輪螺旋線方向; (2)在圖上標(biāo)出嚙合點所受諸力的方向; (3)若蝸桿自鎖,反轉(zhuǎn)手柄使重物下降,求蝸輪上作用力方向的變化。有一阿基米德蝸桿傳動,已知比i=18,蝸桿頭數(shù)Z1=2,直徑系數(shù)q=10,分度圓直徑d1=80mm。試求:1)模數(shù)m、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角、蝸輪齒數(shù)Z2及分度圓柱螺旋角β;2)蝸輪的分度圓直徑d2和蝸桿傳動中心距α。 解答:1)確定蝸桿傳動基本參數(shù) m=d1/q=80/10=8mm Z2=i Z1=182=36 β== 76. 有一阿基米德蝸桿傳動,已知比i=18,蝸桿頭數(shù)Z1=2,直徑系數(shù)q=10,分度圓直徑d1=80mm。試求:1)模數(shù)m、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角、蝸輪齒數(shù)Z2及分度圓柱螺旋角β;2)蝸輪的分度圓直徑d2和蝸桿傳動中心距α。 解答:1)確定蝸桿傳動基本參數(shù) m=d1/q=80/10=8mm Z2=i Z1=182=36 β== 2)求d2和中心距α:d2=Z2m=362=288mm α=m(q+Z2)/2=8(10+36)/2=184=184mm 77. 分析與思考:蝸輪蝸桿傳動正確嚙合條件如何?為什么將蝸桿分度圓直徑d1定為標(biāo)準(zhǔn)值? 答:蝸輪蝸桿傳動正確嚙合條件為:;;β=。將蝸桿分度圓直徑d1定為標(biāo)準(zhǔn)值的目的是:減少蝸輪滾刀的數(shù)目,便于刀具標(biāo)準(zhǔn)化。 78. 圖中蝸桿主動,試標(biāo)出未注明的蝸桿(或蝸輪)的螺旋線方向及轉(zhuǎn)向,并在圖中繪出蝸桿、蝸輪嚙合點處作用力的方向(用三個分力:圓周力Ft、徑向力Fr、軸向力F。表示)。 題解分析:根據(jù)蝸桿傳動嚙合條件之一:和螺旋傳動原理一出未注明的蝸桿(或蝸輪)的螺旋線方向及轉(zhuǎn)向;再根據(jù)蝸桿(主動)與蝸輪嚙合點處各作用力的方向確定方法,定出各力方向如題解圖所示。 79. 分析與思考: (1)蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)如何確定? (2)蝸桿(主動)與蝸輪嚙合點處各作用力的方向如何確定? 答:(1)蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向:當(dāng)蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向已知時,蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向可根據(jù)螺旋副的運動規(guī)律來確定。 (2)各力方向確定: 圓周力Ft Ft1(蝸桿)——蝸桿為主動件受到的阻力,故與其轉(zhuǎn)向n1方向相反。 Ft2(蝸輪)——蝸輪為從動件受到的是推力故與其轉(zhuǎn)向n2方向相同。 徑向力Fr——Fr1、Fr2分別沿蝸桿、蝸輪的半徑方向指向各自的輪心 軸向力Fα Fα1(蝸桿)——根據(jù)蝸桿的螺旋線方向(左旋或右旋)及其轉(zhuǎn)向n1,用左(或右)手定則來確定,即手握蝸桿皿指n1方向彎曲,大姆指的指向則為Fα1的方向。 Fα2(蝸輪)——Fα2與Ft1大小相等方向相反。 80. 圖示蝸桿傳動,蝸桿1主動,其轉(zhuǎn)向如圖示,螺旋線方向為右旋。試決定: 1)蝸輪2的螺旋線方向及轉(zhuǎn)向n2。 2)蝸桿、蝸輪受到的各力(Ft、Fr、Fα) 題解分析: 1)蝸輪的螺旋線方向—右旋,蝸輪的轉(zhuǎn)向n2—見題解圖所示。 2)蝸桿受力Ft1、Fr1、Fα1及蝸累受力Ft2、Fr2、Fα2——見題解圖所示。 81. 圖示為一標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動,蝸桿主動,螺旋線方向為左旋,轉(zhuǎn)矩T1=2500Nmm,模數(shù)m=4mm,壓力角,蝸桿頭數(shù)Z1=2,蝸桿直徑系數(shù)q=10,蝸輪齒數(shù)Z2=54,傳動效率=0.75。試確定: 1)蝸輪2的轉(zhuǎn)向及螺旋線方向; 2)作用在蝸桿、蝸輪上的各力的大小和方向(在圖中標(biāo)出)。 解答: 1)蝸輪的轉(zhuǎn)向——蝸輪按逆時針方向轉(zhuǎn)動,蝸輪輪齒螺旋線方向——左旋 2)蝸桿、蝸輪上的各力大小 82. 分析與思考:蝸輪與蝸桿嚙合點處各力之間關(guān)系如何?與斜齒圓柱齒輪傳動各力之間關(guān)系有何異同? 答:蝸輪與蝸桿嚙合點處各力之間關(guān)系:;; 不同之處 斜齒圓柱齒輪傳動:; 蝸輪與蝸桿傳動:; 相同之處: 83. 圖示為由斜齒圓柱齒輪與蝸桿傳動組成的兩級傳動,小齒輪1由電機驅(qū)動。已知:蝸輪螺旋線方向為右旋,轉(zhuǎn)向mⅢ如圖示。要求: 1)確定Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)動方向(直接繪于圖上); 2)若要使齒輪2與蝸桿3所受軸向力Fa2、Fa2互相抵消一部分,確定齒輪1、2和蝸桿3的輪齒螺旋線方向; 3)蝸桿、蝸輪分度圓直徑分別為d3、d4,傳遞的扭矩為T3、T4(Nmm),壓力角為α,求蝸桿嚙合點處所受各力Ft3、Fr3、Fa3的大?。ㄓ霉奖硎荆雎札X面間的摩擦力); 4)在圖中用箭頭畫出Ⅱ軸上齒輪2和蝸桿3所受各力Ft、Fr、Fa的方向。 解題分析: 1)Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)動方向nⅠ、nⅡ一見題圖解所示, 2)齒輪1、2和蝸桿3螺旋線方向:齒輪1——左旋;齒輪2——右旋;蝸桿3——右旋, 3)Ft3=2T3/d3 N;Fr3=–Fr4= Ft4tan α= (2T4/d4)tanα N; Fa3=–Ft4=2T4/d4 N; 4)Ⅱ軸上齒輪2與蝸桿3受力見題解圖所示。 84. 在圖示傳動系統(tǒng)中,1為蝸桿,2為蝸輪,3和4為斜齒圓柱齒輪,5和6為直齒錐齒輪。若蝸桿主動,要求輸出齒輪6的回轉(zhuǎn)方向如圖所示。試決定: 1)若要使Ⅰ、Ⅱ軸上所受軸向力互相抵消一部分,蝸桿、蝸輪及斜齒輪3和4的螺旋線方向及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的回轉(zhuǎn)方向(在圖中標(biāo)示); 2)Ⅱ、Ⅲ軸上各輪嚙合點處受力方向(Ft、Fr、Fa在圖中畫出)。 解題分析: 1)各軸螺旋線方向:蝸桿1——左旋;蝸輪2——左旋; 斜齒輪3——左旋;斜齒輪4——右旋, Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的回轉(zhuǎn)方向:Ⅰ軸nⅠ——逆時針;Ⅱ軸nⅡ——朝下↓; Ⅲ軸n↑、Ⅲ 2)Ⅱ、Ⅲ軸上各軸受力方向見題解圖所示。 85. 已知一閉式單級普通蝸桿傳動,蝸桿的轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,傳動i=24,Z1=2,m=10mm,q=8,蝸桿材料為45號鋼表面淬火,齒面硬度為50HRC,蝸輪材料為ZCuSn10P1,砂模鑄造。若工作條件為單向運轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),使用壽命為2400h。試求:蝸桿能夠傳遞的最大功率P1。(要點提示:因為蝸桿傳動的承載能力主要取決于蝸輪齒面接觸強度,故可σH≤σHP求解P1。即:首先根據(jù) 求出;再由求T1;然后由求得P1) 解答:1)求T2: 式中: KA——因載荷平穩(wěn),取KA=1 ZE——青銅蝸輪與鋼制蝸桿配對ZE =, ——根據(jù)蝸輪材料為ZCuSn10P1砂模鑄造,由表查得=200MPa =1866 360.608 2)求T1: tan =Z1/q=2/8=0.25 =arc tan 0.25=14.036 由表查得 3)求P1: 86. 分析與思考:為什么閉式蝸桿傳動的工作能力主要取決于蝸輪輪齒面接觸強度,而不取決于蝸桿? 答:蝸輪相當(dāng)于斜齒輪,且蝸輪材料的機械強度比鋼制蝸桿強度低,故閉式蝸桿傳動的主要失效形式為蝸輪齒面疲勞點蝕,其承載能力主要取決于蝸輪齒面接觸強度。 87. 圖示為帶工運輸機中單級蝸桿減速器。已知電動機功率P=7.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,傳動比i=15,載荷有輕微沖擊,單向連續(xù)運轉(zhuǎn),每天工作8小時,每年工作300天,使用壽命為5年,設(shè)計該蝸桿傳動。 解答: 1.選擇蝸桿蝸輪的材料 蝸桿材料:45號鋼,表面淬火,齒面硬度為45~55HRC。 蝸輪材料: 因Vs估=(0.02~0.03) =(0.02~0.03) =4.9922~7.4883m/s>4m/s, 故選鑄錫青銅ZCuSN10P1砂模鑄造。 2.確定主要參數(shù) 選擇蝸桿頭數(shù)Z1:因i=15,帶式運輸機無自鎖要求,可選Z1=2 蝸輪齒數(shù)Z2=i Z1=152=30 3.按齒接觸強度條件進行設(shè)計計算 1)作用于蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2 T1=9.55106 P1/n1= 9.55106 7.5/1440 Nmm=4.974104 Nmm 因Z2=2,初估估=0.8 T1=T1i=4.974104150.8n Nmm=5.9688105 Nmm 2)確定載荷系數(shù)KA:固原動機為電動機,載荷有輕微沖擊,故取KA=1.25 3)確定彈性影響系數(shù)ZE:青銅蝸輪與鋼制蝸桿相配,ZE=160 4)確定許用應(yīng)力: N2= 基本許用接觸應(yīng)力=MPa, MPa 5)確定模數(shù)m和蝸桿直徑d1 由表查得m=8mm,d1=140mm,q=17.5時,其m2d1=8960mm3>(m2d2)CD =7742.939mm3, 但僅適用于Z1=1,故取m=10mm,d1=90mm,q=9,其m2d1=9000mm3 6)計算中心距α α= 4.傳動效率及熱平衡計算 1)求蝸桿導(dǎo)程角: 2)滑動速度Vs: =6.9514 m/s 3)確定:由表查得= 4)計算: =0.8693~0.8785, 取=0.87 5)確定箱體散熱面積A:A=910-5α1.88=910-51951.88m2=1.81764 m2 6)熱平衡計算:取環(huán)境溫度t0=20℃,散熱系數(shù)Kt=15W/(m2℃),達到熱平衡時的工作油溫: 35.762+20=55.761℃<60℃,結(jié)論:蝸桿傳動的參數(shù)選擇合理。 5.蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作圖繪制(略) 88. 分析與思考:為什么閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算?如不滿足熱平衡條件,可采取哪些措施以降低其溫升? 答:因為蝸桿傳動在其嚙合平面間會產(chǎn)生很大的相對滑動速度,摩擦損失大,效率低,工作時會產(chǎn)生大量的熱。在閉式蝸桿傳動中,若散熱不良,會因油溫不斷升高,使?jié)櫥Ф鴮?dǎo)致齒面膠合。所以,閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算,以保證其油溫穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi),即:要求達到熱平衡時的工作油溫t1≤06℃~70℃,如不滿足熱平衡條件可采取以下的措施降低其溫升:1)在箱體外壁增加散熱片,以增大散熱面積; 2)在蝸桿軸端設(shè)置風(fēng)扇,以增大散熱系數(shù); 3)若上述還不能滿足熱平衡條件,可在箱體油池中裝設(shè)蛇形冷水管,或采用壓力噴油循環(huán)潤滑。 89. 分析與思考:在蝸桿蝸輪機構(gòu)中,若蝸桿為主動件且其轉(zhuǎn)向已知時,從動蝸輪的轉(zhuǎn)向如何決定。 答:從動蝸輪的轉(zhuǎn)向主要取決于蝸桿的轉(zhuǎn)向和旋向??捎米?、右手法則來確定,右旋用右手判定,左旋用左手判定。圖示蝸桿1為左旋蝸桿,用左手四指沿蝸桿轉(zhuǎn)向n1的方向彎曲,則拇指所指方向的相反方向就是蝸輪上嚙合點處的線速度方向,即蝸輪2以n2逆時針方向轉(zhuǎn)動。同理,可確定蝸輪3的轉(zhuǎn)向n3:↑。 90. 一帶式運輪機用阿基米德蝸桿傳動,已知傳遞功率P1=8.8kW, n1=960r/min, 傳動比i=18,蝸桿頭數(shù)z1=2,直徑系數(shù)q=8,蝸桿導(dǎo)程角,蝸輪端面模數(shù)m=10mm,蝸桿主動時的傳動效率=0.88,蝸桿為左螺旋,轉(zhuǎn)動方向如圖a所示。 (1)試在圖上標(biāo)出蝸輪的轉(zhuǎn)向及各力的指向。 (2)列式計算蝸桿與蝸輪各自所受到的圓周力Ft、軸向力Fa、徑向力Ft(單位為N)。解題要點: (1)蝸輪旋轉(zhuǎn)方向及各力指向如圖b所示。 (2)各分力大小的計算如下: 1)計算蝸桿與蝸輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩T1、T2。 2)計算蝸桿、蝸輪分度圓直徑d1、d2 3)計算Ft、Fa、Fr 91. 一單頭蝸桿傳動,已知蝸輪的齒數(shù)z2=40,蝸桿的直徑系數(shù)q=10,蝸輪的分度圓直徑d2=200mm。試求: (1)模數(shù)m、軸向齒距pa1,蝸桿分度圓直徑d1,中心距α及傳動i12。 (2)若當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.08,求蝸桿、蝸輪分別為主動件時的效率及。 (3)若改用雙頭蝸桿,其、又為多少? (4)從效率與的計算中可得出什么結(jié)論? 解題要點: (1)模數(shù) mm (2)齒距 mm (3)蝸桿分度圓直徑 mm (4)傳動比 (5)中心距 α= mm (6)計算效率如下: 1)單頭蝸桿傳動 蝸桿為主動時 蝸輪為主動時 2)雙頭蝸桿傳動 蝸桿為主動時 蝸輪為主動時 (7)通過對不同頭數(shù)的蝸桿主動或是蝸輪主動時的效率計算,可知: 1)雙頭蝸桿的效率比單頭蝸桿高; 2)相同條件下蝸桿主動的效率比蝸輪主動時的效率高。 92. 圖示為雙級蝸桿傳動。已知蝸桿1、3均為右旋,軸I為輸入軸,其回轉(zhuǎn)方向如圖示。試在圖上畫出: (1)各蝸桿和蝸輪的螺旋線方向; (2)軸Ⅱ和軸Ⅲ的回轉(zhuǎn)方向; (3)蝸輪2和蝸桿3所受的各力。 解題要點: (1)因蝸桿和蝸輪的螺旋線方向相同,故蝸桿1、3的導(dǎo)程角及蝸輪2、4的螺旋角相同,且蝸桿與蝸輪的螺旋線均為右旋。 (2)軸Ⅱ的回轉(zhuǎn)方向即為蝸輪2的回轉(zhuǎn)方向n2;同理軸Ⅲ的回轉(zhuǎn)方向為n4(圖b)。 (3)蝸輪2和蝸桿3所受各力示于圖b。 93. 蝸桿傳動具有哪些特點?它為什么要進行熱平衡計算?熱平衡計算不合要求時怎么辦? 解題要點: 蝸桿傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲低和在一定條件下能自鎖待優(yōu)點而獲得廣泛的應(yīng)用。但蝸桿傳動在嚙合平面間將產(chǎn)生很大的相對滑動,具有摩擦發(fā)熱大,效率低等缺點。 正是由于存在上述的缺點,故需要進行熱平衡計算。當(dāng)熱平衡計算不合要求時,可采取如下措施: (1)在箱體外壁增加散熱片,以增大散熱面積; 2)在蝸桿軸端設(shè)置風(fēng)扇,以增大散熱系數(shù); (3)若上述辦法還不能滿足散熱要求,可在箱體油池中裝設(shè)蛇形冷卻管,或采用壓力噴油循環(huán)潤滑。 94. 已知一單級普通圓柱蝸桿傳動,蝸桿的轉(zhuǎn)速n1=1 460r/min,i=26,z1=2,m=10mm,q=8,蝸桿材料為45鋼,表面淬火,硬度為56HRC;蝸輪材料為ZCuSn10P1,砂模鑄造,并查得N=107時蝸輪材料的基本許用接觸應(yīng)力=200MPa。工作條件為單向運轉(zhuǎn)載荷平穩(wěn),載荷系數(shù)KA=1.05。每天工作8h,工作壽命為10年。試求蝸桿輸入的最大功率P1。 提示:接觸疲勞強度計算式為 并已知:彈性系數(shù);導(dǎo)程角,當(dāng)量摩擦角 解題要點: (1)由接觸疲勞強度式求T2: (2)確定上式中各計算參數(shù): (1 460/26)=56.15 r/min =80 mm 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N,并考慮單向傳動: 蝸輪的許用接觸應(yīng)力 MPa (3)確定蝸桿軸輸入的最大功率: 1 782 000 Nmm 蝸桿傳動的總效率 =0.863 (取中間值) 蝸桿軸輸入的最大轉(zhuǎn)矩 Nmm 蝸桿軸輸入的最大功率 kW 95. 有一變位蝸桿傳動,已知模數(shù)m=6mm,傳動比i=20,直徑系數(shù)q=0,蝸桿頭數(shù)z1=2,中心距(變位后)α′=150mm。試求其變位系數(shù)及該傳動的幾何尺寸,并分析哪些尺寸不同于未變位蝸桿傳動。 解題要點: (1)求變位系數(shù) α= mm (2)求變位后的幾何尺寸 變位后蝸桿的幾何尺寸保持不變,但在嚙合中蝸桿節(jié)圓不再與分度圓重合。該變位蝸桿傳動的蝸桿節(jié)圓直徑為 mm 變位后,蝸輪頂圓直徑da2、齒根圓直徑df2分別為 mm df2= mm 變位后,蝸輪分度圓直徑d2、節(jié)圓及b2寬度仍保持不變。 96. 圖示蝸桿傳動均以蝸桿為主動件,試在圖上標(biāo)出蝸桿(或蝸輪)的轉(zhuǎn)向,蝸輪齒的螺旋線方向,蝸桿、蝸輪所受各分力的方向。 解題要點: 蝸桿(或蝸輪)的轉(zhuǎn)向、蝸輪齒的螺旋線方向,蝸桿、蝸輪所受各力的方向均標(biāo)于圖解中。 97. 在圖示傳動系統(tǒng)中,件1、5為蝸桿,件2、6為蝸輪,件3、4為斜齒圓柱齒輪,件7、8為直齒錐齒輪。已知蝸桿1為主動,要求輸出齒輪8的回轉(zhuǎn)方向如圖示。試確定: (1)各軸的回轉(zhuǎn)方向(畫在圖上) (2)考慮軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上所受軸向力能抵消一部分,定出各輪的螺旋線方向(畫在圖上) (3)畫出各輪的軸向力的方向。 解題要點: 題中要求解答的(1)、(2)、(3)項,均示于圖解中。 五、蝸桿傳動習(xí)題參考答案 1、選擇題 1 B 2 C 3 A 4 B 5 A 6 A 7 C 8 A 9 D 10 A 11 C 12 B 13 B 14 B 15 B 16 D 17 D 18 A 19 D 20 B 2、填空題 21 斜 22 低,好,=1、2、4 23 880 N、1 800 N 24 高 25 26 齒面膠合、疲勞點蝕、磨損、齒根彎曲疲勞,相對滑動速度,膠合、磨損 27 蝸輪、蝸桿 28 相同 29 與其旋轉(zhuǎn)方向相反,指向圓心 30 嚙合功率損耗、軸承摩擦功耗、攪油功耗 31 齒條與斜齒輪,軸向、端面 32 增大、提高 33 、 34 多、1 35 溫升過高、膠合,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于散發(fā)的熱量,以保持熱平衡 36 單、較大 37 相同、導(dǎo)程角 38 軸向、mq;端面、 39 =mq=88 mm=64 mm;==837 mm=296 mm;a=0.5m(q+)=0.58(8+37)mm=180 mm;i==37/2=18.5;=arctan()=arctan(2/8)= 40 湊傳動比、湊中心距 41 保證傳動的平穩(wěn)性;防止蝸輪尺寸過大,造成相配蝸桿的跨距增大,降低蝸桿的彎曲剛度 42 ;右旋 43 通過蝸桿軸線且垂直于蝸輪軸線的平面 44 相對滑動;減摩、耐磨;碳素鋼或合金鋼,青銅或鑄鐵;蝸輪 45 相同 46 蝸輪;蝸輪 3、問答題 (參考答案從略) 4、分析計算題 68 解題要點: 題2—68的解答見題2—68圖解。 69 解題要點: 題2—69的解答見題2—69圖解。 70 解題要點: 蝸桿減速器在既定工作條件下的油溫 ℃=158℃ 因t>70℃,所以該減速器不能連續(xù)工作。 71 解題要點: (1)由提示給出的接觸疲勞強度式求T2 題 2—68圖解 題 2—69圖解 (2)確定上式中各計算參數(shù): mm=80 mm 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 則壽命系數(shù) 蝸輪的許用接觸應(yīng)力 MPa=139.6MPa (3)確定蝸桿軸輸入的最大功率 Nmm=1 484 812 Nmm 蝸桿傳動總效率 (0.95~0.96) =(0.95~0.96) =0.873~0.882 8 取中間值 蝸桿軸輸入的最大轉(zhuǎn)矩 Nmm=70 488 Nmm 蝸桿軸輸入的最大功率 kW=10.62 kW 72 解題要點: (1)蝸輪的轉(zhuǎn)向示于題2—72圖解。 (2)計算蝸桿蝸輪上所受的力: =255 00Nmm =506 250Nmm = mq = 410 mm = 40 mm == 454 mm = 216 mm Ft1 = Fa2 =N = 1 250 N 題 2—72圖解 Fa1 = Ft2 =N = 4 687 N Fr1 = Fr2 = Ft2tanα=4 687.5tan20N=1 706 N (3)蝸桿、蝸輪受力的方向如題2—72圖解所示。 73 解題要點: (1)蝸桿的轉(zhuǎn)向、蝸輪輪齒的旋向及作用于蝸桿、蝸輪上諸力的方向均示于題2—73圖解中。 (2)蝸桿傳動的嚙合效率及總效率:蝸桿直徑系數(shù)q = 題 2—73圖題 蝸桿導(dǎo)程角為 傳動的嚙合效率為 蝸桿傳動的總效率為 (3)蝸桿和蝸輪嚙合點上的各力: 由已知條件可求得 = 840 mm = 320 mm 因Nmm系蝸輪軸輸出轉(zhuǎn)矩,因此蝸輪轉(zhuǎn)矩和蝸桿轉(zhuǎn)矩分別為 Nmm = 1.643106 Nmm Nmm = 51 862 Nmm 嚙合點上各作用力的大小為 N = 10 269 N N = 1 297 N Ft2 tan 20=10 269tan 20N = 3 738 N (4)該蝸桿傳動的功率損耗△P: 該蝸桿傳動的輸出功率為 kW = 4.046 kW 該蝸桿傳動的輸入功率為 kW = 5.268 kW 該蝸桿傳動的功率損耗為 kW = 1.222 kW (5)該蝸桿5年中消耗于功率損耗上的費用: 按題中給出條件,每度電按0.5元計算,則 (53008)1.2220.5元= 14 664元 從上述僅消耗于功率損耗上的電費看,五年要耗損一萬余元,可見提高蝸桿傳動效率的重要性。 74 解題要點: (1)計算嚙合效率: (2)計算傳動效率: (3)計算嚙合時的各分力: 1)計算轉(zhuǎn)矩 113 0000.885Nmm = 2 000 100 Nmm 2)計算各分力 N = 4 520 N N = 13 334 N = 13 334tan 20N = 4 853 N (4)計算功率損耗: 1)計算蝸桿的輸入功率P1 kW = 17.3 kW 2)計算蝸輪的輸出功率P2 kW = 15.3 kW 3)計算功率損耗△P kW = 15.3 kW 75 解題要點: (1)蝸桿的導(dǎo)程角及蝸輪的螺旋角均為右旋,示于題2—75圖解中。 (2)嚙合點所受各力、、、及、、均示于題2—75圖解中。 (3)反轉(zhuǎn)手柄使重物下降時,蝸輪上所受的不變,仍指向蝸輪輪心;但與原來方向相反(即向左)推動蝸輪逆時針轉(zhuǎn)動;與原方向相反,變?yōu)橹赶蚣埫妫? 表示)。 題 2—75圖解- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 機械設(shè)計基礎(chǔ) 機械設(shè)計 基礎(chǔ) 試題庫 蝸桿 傳動
鏈接地址:http://appdesigncorp.com/p-6614327.html