機械設(shè)計作業(yè)集第11章答案

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1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。 機械設(shè)計作業(yè)集 /3/24 第十一章 蝸桿傳動 一、 選擇題 11—1與齒輪傳動相比, ___D____不能作為蝸桿傳動的優(yōu)點。 A 傳動平穩(wěn)、 噪聲小 C 可產(chǎn)生自鎖 B 傳動比能夠較大 D 傳動效率高 11—2阿基米德蝸桿和蝸輪在中間平面上相當(dāng)與直齒條與_B_齒輪的嚙合。 A 擺線 B 漸開線 C 圓弧曲線 D、 變態(tài)擺線 11—3 在蝸桿傳動中, 如果模數(shù)和蝸桿頭數(shù)一定, 增加蝸桿分度圓直徑, 將使___B___。 A 傳動效率提高, 蝸桿剛度降低 C 傳

2、動效率和蝸桿剛度都提高 B 傳動效率降低, 蝸桿剛度提高 D 傳動效率和蝸桿剛度都降低 11—4大多數(shù)蝸桿傳動, 其傳動尺寸主要由齒面接觸疲勞強度決定, 該強度計算的目的是為防止 ___D___。 A 蝸桿齒面的疲勞點蝕和膠合 C 蝸輪齒的彎曲疲勞折斷 B 蝸桿齒的彎曲疲勞折斷 D 蝸輪齒面的疲勞點蝕和膠合 11—5在蝸桿傳動中, 增加蝸桿頭數(shù) z1, 有利于___D___。 A 提高傳動的承載能力 C 蝸桿加工 B 提高蝸桿剛度 D 提高傳動效率 11—6為了提高蝸桿的剛度, 應(yīng)___A___。 A 增大蝸桿的直徑 B 采用

3、高強度合金鋼作蝸桿材料 C 蝸桿硬度, 減小表面粗糙度值 11—7 為了提高蝸桿傳動的嚙合效率 ηl, 在良好潤滑的條件下, 可采用___B___。 A 單頭蝸桿 B 多頭蝸桿 C 較高的轉(zhuǎn)速 n1 D 大直徑系數(shù)蝸桿 11—8對閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算, 其主要目的是__B__。 A 防止?jié)櫥褪軣岷笸庖? 造成環(huán)境污染 B 防止?jié)櫥陀蜏剡^高使?jié)櫥瑮l件惡化 C 防止蝸輪材料在高溫下機械性能下降 D 蝸桿蝸輪發(fā)生熱變形后正確嚙合受到破壞 11—9對于一般傳遞動力的閉式蝸桿傳動, 其選擇蝸輪材料的主要依據(jù)是__A__。 A 齒面滑

4、動速度 B 蝸桿傳動效率 C 配對蝸桿的齒面硬度 D 蝸桿傳動的載荷大小 11—10對于普通圓柱蝸桿傳動, 下列說法錯誤的是__B__。 A 傳動比不等于蝸輪與蝸桿分度圓直徑比 B 蝸桿直徑系數(shù)越小, 則蝸桿剛度越大 C 在蝸輪端面內(nèi)模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值 11—11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___C____。 A 增大 B 不變 C 減小 D 蝸桿頭數(shù) z1多時, 傳動效率提高 11—12

5、在蝸桿傳動中, 輪齒承載能力計算, 主要是針對__D__來進行的。 A 蝸桿齒面接觸強度和蝸輪齒根彎曲強度 B 蝸桿齒根彎曲強度和蝸輪齒面接觸強度 C 蝸桿齒面接觸強度和蝸桿齒根彎曲強度 D 蝸輪齒面接觸強度和蝸輪齒根彎曲強度 11—13蝸桿常選用的材料是__C__。 A C HT150 B D ZCuSn10P1 GCr15 班 級 姓 名 學(xué) 號 成 績 任課教師 批改日期 45號鋼 - 1 - 機械設(shè)計作業(yè)集 /3/24 11—14 蝸桿傳動的失效形式與齒輪傳動相類似, 其中_

6、_B__為最易發(fā)生。 A 點蝕與磨損 B 膠合與磨損 C 輪齒折斷與塑性變形 D 膠合與塑性變形 11—15蝸輪蝸桿傳動中, 蝸桿 1和蝸輪 2受到的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為_____C_____。 A T2 = T1 B T2 = iT1 D T2 = iT1 C T2 = ihT1 h 二、 填空題 11—16蝸桿直徑系數(shù) q =d1/m_。 11—17 蝸桿傳動發(fā)生自鎖的條件是____g￡jv___。 11—18阿基米德蝸桿與蝸輪正確嚙合的條件是 ma1= mt2 = m, a a1 = a t2=a, g1＝b2。 11—

7、19 在蝸桿傳動中, 蝸桿頭數(shù)越少, 則傳動效率越 低 , 自鎖性越 好 。一般蝸桿頭數(shù)常取 1、 2、 4、 6 。 11—20 對滑動速度 vs≥4m/s的重要蝸桿傳動, 蝸桿的材料可選用 合金鋼 進行 淬火 處理; 蝸輪 的材料可選用 錫青銅 。 11—21蝸桿傳動中強度計算的對象是 蝸輪 , 其原因是 材料上, 蝸輪采用青銅, 強度差 、 結(jié)構(gòu) 上, 蝸桿的齒是連續(xù)的, 蝸輪的齒是獨立的 。 11—22 蝸桿傳動中, 蝸桿螺旋線的方向和蝸輪螺旋線的方向應(yīng) 相同 , 蝸桿的 導(dǎo)程角 應(yīng)等于蝸 輪的螺旋角。 11—23 閉式蝸桿傳動的功率損耗, 一般包括 嚙合摩擦損耗

8、 、 軸承摩擦損耗 、 濺油損耗 三部 分。 三、 分析與思考題 11—24 蝸桿傳動與齒輪傳動相比有何特點?常見于什么場合? 答: 特點: 1、 傳動比大, 結(jié)構(gòu)緊湊; 2、 傳動平穩(wěn), 噪聲低; 3、 當(dāng)g￡jv時, 具有自鎖性; 4、 齒面滑動速度大, 效率低。 適用于大傳動比的運動傳遞, 而在動力傳輸中的應(yīng)用受到限制。 11—25 與普通圓柱蝸桿傳動相比, 圓弧圓柱蝸桿傳動、 環(huán)面蝸桿傳動、 錐蝸桿傳動各有何特點? 各適用于什么場合? 答: 圓弧圓柱蝸桿傳動效率高, 承載能力強, 體積小, 質(zhì)量小, 結(jié)構(gòu)緊湊, 應(yīng)用于各種機械設(shè)備 的減速機構(gòu)中

9、; 環(huán)面蝸桿傳動傳動效率高, 承載能力強; 錐蝸桿傳動重合度大, 傳動比范圍大, 承載能力和效率較高。 11—26 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? 答: 影響蝸桿傳動效率的主要因素有嚙合摩擦損耗 、 軸承摩擦損耗 、 濺油損耗, 其中主要是 嚙合摩擦損耗, 它與蝸桿的導(dǎo)程角、 滑動速度等有關(guān)。傳遞大功率時很少用普通圓柱蝸桿傳動是 因為其效率較低。 班 級 姓 名 學(xué) 號 成 績 任課教師 批改日期 - 2 - 機械設(shè)計作業(yè)集 /3/24 11—27 在普通圓柱蝸桿傳動中

10、, 為什么將蝸桿的分度圓直徑規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值? 答: 將蝸桿的分度圓直徑規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值是為了限制滾刀的數(shù)目, 便于滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化。 11—28 蝸桿傳動的失效形式及計算準(zhǔn)則是什么? 常見的材料配對有哪些? 選擇材料應(yīng)滿足哪些 要求? 答: 開式: 失效形式為齒面磨損、 輪齒折斷, 設(shè)計準(zhǔn)則為保證齒根彎曲疲勞強度; 閉式: 失效形式為齒面膠合、 點蝕, 設(shè)計準(zhǔn)則為按齒面接觸疲勞強度設(shè)計, 校核齒根彎曲疲勞 強度, 還需作熱平衡核算。 蝸桿的材料一般為碳鋼、 合金鋼; 蝸輪的材料為鑄造錫青銅、 鑄造鋁鐵青銅、 灰鑄鐵。 選擇蝸輪、 蝸桿材料不但要求具有足夠的強度, 更重要的是具有良

11、好的磨合和耐磨性能。 11—29 蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力, 有的與相對滑動速度大小有關(guān), 而與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)無關(guān), 有的 則相反, 試說明其原因。 答: 當(dāng)蝸輪材料為灰鑄鐵或高強度青銅( sB3300MPa) 時, 蝸桿的承載能力主要取決于齒面膠合 強度, 但因當(dāng)前無膠合強度計算公式, 故采用接觸強度計算, 在查蝸輪的齒面許用接觸應(yīng)力時, 要考慮相對滑動速度的大小, 而且膠合不屬于疲勞失效, 因此許用接觸應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)無關(guān)。 若蝸輪材料為sB<300MPa的錫青銅, 則蝸輪主要為接觸疲勞失效, 許用接觸應(yīng)力與應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 有關(guān)。 11—30 對于蝸桿傳動, 下面三式有無

12、錯誤?為什么? (1) i = ww1 = n1 = z2 = d 2 n2 z 1 d 1 2 a = d1 + d 2 = (2) (3) m2 (z1 + z2) 2 Ft2 = 2T 2 = 2T1i = 2T1 = F t1 d 2 d 2 d1 i = ww 1 = n n = z 1 d 答: (1) 1 2 z 1 2 d 2 2 1 a = d1 + d 2 = m2 (q + z2) 1 2 m (2) (3) (z1 + z2) 2 Ft2 =

13、2T 2 = 2T1ih 1 2T1i 2T1i = 2T1 g 1 2T1 d2 d2 d2 d2 d1 tan d1 11-—31 蝸桿傳動設(shè)計中為何特別重視發(fā)熱問題?如何進行熱平衡計算?常見的散熱措施有哪些? 答: 蝸桿傳動齒面滑動速度大, 效率低, 因此工作時發(fā)熱量大, 若熱量不能及時散出, 將因油溫 不斷升高而使?jié)櫥拖♂? 從而增大摩擦損失, 甚至發(fā)生膠合。因此, 必須根據(jù)單位時間內(nèi)的發(fā) 熱量等于同時間內(nèi)的散熱量的條件進行熱平衡計算, 以保證油溫穩(wěn)定地處于規(guī)定的范圍內(nèi)。 常見的散熱措施: 1、 加散熱片以增大散熱面積; 2、 在蝸桿

14、的軸端加裝風(fēng)扇以加速空氣的流通; 3、 在傳動箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路。 11—32 為什么蝸桿傳動要進行蝸桿的剛度計算?對于常見的兩端支承蝸桿軸如何進行剛度計算? 答: 蝸桿傳動由于傳動比較大, 蝸輪的尺寸較 班 級 姓 名 學(xué) 號 成 績 任課教師 批改日期 大, 蝸桿的支承跨距較大, 蝸桿受力后會產(chǎn)生 較大的變形, 會造成輪齒上載荷集中, 影響正 確嚙合, 因此要進行蝸桿的剛度計算。 - 3 - 機械設(shè)計作業(yè)集 /3/24 11—33 為什么普通圓柱蝸桿傳動的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的強度, 用碳鋼或合金鋼制造蝸 輪

15、有何不利? 答: 由于結(jié)構(gòu)和材料上的原因, 失效總是發(fā)生在蝸輪上。結(jié)構(gòu)上: 蝸桿是連續(xù)的齒, 而蝸輪的齒 則是孤立的; 材料上: 蝸桿是鋼制的, 強度較高, 而蝸輪的材料則是青銅, 強度較低。在蝸桿傳 動中, 嚙合齒面具有較大的滑動速度, 為了減少磨損, 提高抗膠合能力, 要求配對輪齒材料具有 良好的減磨性、 磨合性和耐磨性, 用碳鋼或合金鋼制造蝸輪, 雖強度高, 但與碳鋼蝸桿配對時減 磨性和耐磨性差。 11—34 在動力蝸桿傳動中, 蝸輪的齒數(shù)在什么范圍內(nèi)選取?齒數(shù)過多或過少有何不利? 答: 蝸輪齒數(shù)主要取決于傳動比, 即 z2= i z1 。 z2不宜太小( 如 z2＜2

16、6), 否則將使傳動平穩(wěn)性變 差。 z2也不宜太大( z2￡80), 否則在模數(shù)一定時, 蝸輪直徑將增大, 從而使相嚙合的蝸桿支承間 距加大, 降低蝸桿的彎曲剛度。 11—35 圖示蝸桿傳動均是以蝸桿為主動件。試在圖上標(biāo)出蝸輪 (或蝸桿)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。 n1 Fr1 Ft2 Fa1 Ft1 Fa2 n2 Fr2 n2 n2 Fr2 Fa1 Ft1 Fa2 n1 Ft2 Fr1 n1 題 11—35圖 班 級 成 績 任課教師 批改日期 姓 名 學(xué) 號 - 4 -

17、 機械設(shè)計作業(yè)集 /3/24 11—36如圖所示傳動系統(tǒng), 已知輸出軸 n6的方向。 (1)使各軸軸向力較小, 確定斜齒輪 3、 4和蝸桿蝸輪 1、 2的螺旋線方向(標(biāo)在圖上或用文字說 明)及各軸的轉(zhuǎn)向; (2)在圖中標(biāo)出各齒輪軸向力的方向。 4 5 1 6 3 2 題 11—36圖 蝸桿左旋 4 5 1 Fa1 Ft1 Fa2 Fa5 Fa4 6 n6 Fa3 Fa6 3 2 班 級 姓 名 學(xué) 號 成 績 任課教師 批改日期 - 5 - 機械設(shè)計作業(yè)集 /3/

18、24 四、 設(shè)計計算題 11—37 某傳動裝置中采用蝸桿傳動, 電機 功率 P=10kW, 轉(zhuǎn)速 n＝970 r／mim, 蝸桿 傳動參數(shù): z1＝2, z2＝60, q＝8, m＝8, 右旋, 蝸桿蝸輪嚙合效率 η1=0.75, 整個傳 v 動系統(tǒng)總效率 η=0.70, 卷筒直徑 D=600 mm, 試求: D (1)重物上升時, 電機的轉(zhuǎn)向( 畫在圖 上) ; W Fr2 Fa2 Fa1 Ft2 (2)重物上升的速度 v ; (3)重物的最大重量 W ; (4)蝸桿蝸輪所受各力大小, 并標(biāo)出各 力的方向。 Ft1 n1 F

19、r1 題 11—37圖 解: ( 1) 如圖 ( 2) w1 = n1 = z n 2 z2 60 = 2 = 30 i = w 2 1 w2 = w1 = n1p/30 30 = 970′p = 3.386 30 900 v = D2 ×w2 = 600 ′3.386 =1015.78mm/ s =1.015m / s 2 ( 3) W = Ph = 10′10 ′0.7 = 6896.55N 3 v 1.015 T1 = 95.5 nP = 95.5′10 ′ 10 = 98453.6N

20、mm 970 ( 4) 5 1 T2 =T1ih1 = 98453.6′3′0.75= 221520.6Nmm 2T1 = 2′98453 = 2′98453 =12306.7N Ft1 = Fa2 = d1 z q 1 2′8 Fa1 = Ft2 = 2dT22 = 2′221520 = 2′221520 = 923N z m 60′8 2 Fr1 = Fr2 = Ft2 tana = 923′tan20o = 335.9N 班 級 成 績 姓 名 學(xué) 號 任課教師 批改日期 -

21、 6 - 機械設(shè)計作業(yè)集 /3/24 11—38 圖示為簡單手動起重裝置。已知: m＝8, z1＝1, z2＝40, q＝10, 卷筒直徑 D=200 mm, 試確定: L (1)重物上升 1 m, 手柄應(yīng)轉(zhuǎn)多少圈? 若蝸桿為右旋, 當(dāng)重物 上升時, 手柄轉(zhuǎn)向如何( 畫在圖上) ? (2)若蝸桿蝸輪齒面間的當(dāng)量摩擦系數(shù)為 fv=0.2, 此機構(gòu)是否 自鎖? D (3)若重物重量 G=1000N, 人手推力 F=50N, 計算手柄力臂長 度 L; (4)當(dāng)提升重物或降下重物時, 蝸輪齒面是單側(cè)受載還是雙側(cè) 受載? j2 = 1

22、000 = 1000 p′200 =1.59圈 解: ( 1) pD G z2 j2 = 401 ′1.59 = 63.66圈 j1 = z 1 題 11—38圖 arctan( ) 11.3o f = ( 2) jv = v g = arctan( zq1 ) = arctan(101 ) = 5.71o g ￡ jv 自鎖 ( 3) T1 = FL = 50L tang 0.1 h = tan(g +jv) = tan(5.71o +11.3o) = 0.3269 T2 = T1ih = 50L′

23、 ′0.3269 = 653.8L T2 = G D2 =1000′ 40 200 =100000Nmm 2 1 L = 1000000 =152.9mm 653.8 ( 4) 當(dāng)提升重物時, 蝸輪齒面左側(cè)受力, 降下重物時, 重力為驅(qū)動力, 蝸輪的工作齒面沒有改 變, 因此為單側(cè)受載。 11—39 已知一蝸桿傳動, 蝸桿為主動, 轉(zhuǎn)速 nl=1440r/min, 蝸桿頭數(shù) zl=2, 模數(shù) m=4mm, 蝸 桿直徑系數(shù) q=10, 蝸桿材料為鋼, 齒面硬度大于 45HRC, 磨削, 蝸輪材料為鑄錫青銅, 求該傳 動的嚙合效率 η1和總效率 η。 解: g

24、 = arctan( zq1 ) = arctan(102 ) =11.3o pd1n1 60′1000cos g = p′4′10′1440o = 3.07m/ s 60000cos11.3 vs = 查表 11-18, fv=0.028, jv=1°36￠, 則 tang tan11.3o h1 = tan(g +j v) = tan(11.3o +1.6o) = 0.8724 班 級 成 績 任課教師 批改日期 h= (0.95 ~ 0.96)h1 = 0.83 姓 名 學(xué) 號 - 7 - 機械設(shè)計作業(yè)

25、集 /3/24 11—40 設(shè)計用于帶式輸送機的普通圓柱蝸桿減速器, 傳遞功率 P1=7.5kW, 蝸桿轉(zhuǎn)速 n1=970r/min, 傳動比 i=18, 由電動機驅(qū)動, 載荷平穩(wěn)。蝸桿材料為 20Cr 鋼, 滲碳淬火, 硬度大于 58HRC。 蝸輪材料為 ZCuSnl0P1, 金屬模鑄造。蝸桿減速器每日工作 8小時, 工作壽命為 7年(每年 250 個工作日)。 解: 略 班 級 姓 名 學(xué) 號 成 績 任課教師 批改日期 - 8 - 機械設(shè)計作業(yè)集 /3/24 11—41如圖所示傳動系統(tǒng), 已知電機轉(zhuǎn)動方向。

26、 (1)試說明為什么帶傳動布置在高速級, 而鏈傳動布置在低速級? (2)使各軸軸向力較小, 確定斜齒輪 3、 4和蝸桿蝸輪 5、 6的螺旋線方向(標(biāo)在圖上或用文字說明); (3)在圖中標(biāo)出所有軸向力的方向。 解: K n5 K向 Fa5 6 5 6 K 5 n6 Fa6 n6 n1 Fa3 3 4 1 n3 n4 n1 Fa4 2 Fa1 n2 Fa2 題 11—41圖 ( 1) 帶傳動布置在高速級是因為: 帶傳遞的力不宜過大, 否則容易打滑; 帶有過載保護的作用; 帶是彈性體, 有緩沖吸振的作用。 鏈傳動布置在低速級是因為: 鏈傳動具有多邊形效應(yīng), 高速時 沖擊振動大, 動載荷大。 ( 2) 如圖。蝸輪 6為右旋。 班 級 姓 名 學(xué) 號 成 績 任課教師 批改日期 - 9 -