第11章 蜗杆传动

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1、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Ft、Fa、Fr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？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Fr1、Fr2方向不变，而圆周力Ft，轴向力Fa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（Ft、Fa、F

2、r）的方向。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g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g和当量磨擦角rv有关，rv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vs有关；而起主要作用的为导程角g。轴承效率与轴承类型有关。溅油损耗与回转体浸油深

3、度及宽度、圆周速度和油的粘度等因素有关。啮合效率h1随g角的增大而提高，当g=45°-时，达到最大值h1max，故若g继续增大则h1将下降，过大的g使制造较为困难，且在g>30°后，h1的增长已不明显，故在设计中一般g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

4、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：mx1=mt2=m（标准模数）ax1=at2=20°g（导程角）=b（蜗轮螺旋角）且同旋向式中：mx1、ax1——蜗杆的轴向模数，轴向压力角；mt2、at2——蜗轮的端面模数、

5、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小、旋向及蜗轮的转向？作用于蜗杆，蜗轮上力的大小与方向？（忽略轴承和搅油损耗）（本小题15分）解：（1）确定蜗轮螺旋角大小，方向及蜗轮的转向螺杆分度圆导程角根据蜗杆与蜗轮正确啮合条件，蜗杆分度圆导程角与蜗轮的分度圆螺旋角大小相等，方向相同。故蜗轮螺旋角=，螺旋线方向为右旋，根据蜗轮圆周向力Ft2的方向可判定蜗轮的转向为逆时针方向。（2）确定蜗杆与蜗轮上的力的大小与方向受力方向如图示受力的大小Ft1=Fa2

6、===1269.84NFa1=Ft2====5206.35NFr1=Fr2=Ft2tg==1894.96N7.什么叫蜗杆直径系数？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d1=z1m/tang，令z1/tang=q则d1=mq。q=d1/m称为蜗杆直径系数。q与蜗杆头数z1及导程角g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d1=z1m/tang，即同一模数下，当g、z1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

7、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。8.闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？如热平衡不能满足要求时，应采用什么措施？解：对于连续工作的闭式蜗杆传动进行热平衡计算其目的是为了限制温升、防止胶合。蜗杆传动由于效率低，工作时发热量大，在闭式传动中，如果散热不良温升过高，会使润滑油粘度降低，减小润滑作用，导致齿面磨损加剧，以至引起齿面胶合，为使油温保持在允许范围内，对连续工作的闭式蜗杆传动要进行热平衡计算，如热平衡不能满足时