内容正文:
单招零距离·机械专业综合(上)】
(4)1、2轮的正确啮合条件是:
①
②
(5)在图(b)中画出轮3的受力分析图。
2.如图1一7-8为一带式输送机传动装置,已知n=960r/min,减速器中各轮齿数z1=
20,x2=60,x3=25,4=50,链轮齿数之5=9,之6=18,滚简的直径D=500mm。试回答下列
问题:
滚简
n=960 r/min
Z
图1-7-8
(1)当输送带的方向如图所示,则电动机的转向为
(2)齿轮4的转速n4为
r/min.
(3)输送带每分钟移动的距离为
m。
(4)斜齿轮之4的旋向为
,圆周力方向为
,端面、法面模数间
关系为
(5)若图中之3=30,z4=65,中心距200mm,模数为4mm,3=
第8讲
蜗杆传动
考纲要求
要求
内容
掌握
1.蜗杆传动的基本参数和正确啮合条件
2.蜗轮、蜗杆的螺旋方向、转向和受力方向的判定方法
了解
蜗杆传动的特点
·102·
总复习方案·第一部分机械基础
知识体系
线接触
组成
高副机构
轴向(主平面)一直线
齿形
阿基米德蜗杆
法向
曲线
蜗杆
端面—阿基米德螺旋线
齿形
法向
曲线
渐开线蜗杆
端面
渐开线
不根切121=1,之2≥18
蜗轮
小螺旋角
大直径
斜齿轮
最少齿数
z1>1,z2≥27
减摩材料
失效(点蚀
青铜闭武胶合
蜗杆
轴向模数)(主平面)
蜗杆传动
模数
参数
蜗轮
端面模数(中间平面)
计算公式
正确啮合条件:mx1=m2,a1=a2,Y1=B2
运动方向一
左、右手法则
圆周力
方向的判定
(主动轮)蜗杆)
受力方向
1(从动轮)蜗轮)
径向力
轴向力
1.大传动比
导程角Y小于当量摩擦角
应用特点
2.自锁
Z1=1Y1<5
3.效率低(高副机构低效率,特例)
4.无传动可分离性
考点分布
1.3年的考点分布
年份
知识点
题型
分值
蜗杆传动正确啮合条件
问答作图题
2分
2018
蜗杆传动受力分析、三向判定
问答作图题
3分
蜗轮齿数、齿根圆直径、蜗杆的直径系数、导程角正切值的计
2019
综合分析题
5分
算,蜗轮转向的判别
2020
蜗杆工作状态的判别;蜗轮轴向力、周向力的判别
综合分析题
3分
2.常考点
(1)受力最合理(轴向力最小)情况下的蜗杆,蜗轮旋向及转向的确定
·103·
单招零距离·机械专业综合(上)】
(2)参数界定的标准部位,以及参数间的联系(公式)
(3)正确啮合条件(填关键词)
(4)传动比计算
(5)自锁条件下的参数研究
(6)传动的特点,集中在有无传动可分离性,传动比是否准确,效率高低及材料的选择方面
(填空的形式出现)
知识梳理
1.蜗杆传动的组成
蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮、机架组成的传动装置。
(1)蜗杆:只有一个或几个螺旋齿,与蜗轮组成交错轴齿轮副的齿轮。(即齿数很少而螺旋
角很大的、直径很小的小齿轮)
(2)蜗轮:作为交错轴齿轮副中与蜗杆配对啮合的齿轮。(即沿齿宽方向为凹圆弧形的螺
旋角很小、直径很大的大齿轮)
(3)蜗杆与蜗轮的轴线空间交错成90°。
(4)一般蜗杆为主动件(蜗杆带动蜗轮,有自锁性)。
(5)实质是:线接触高副的螺旋齿轮传动。
2.圆柱蜗杆的类型(按截面形状分)】
阿基米德蜗杆:车刀加工时
端面齿廓:阿基米德螺旋线
两刀刃平面通过蜗杆轴线(水平装刀)轴向齿廓:直线(相当于齿条)
法向齿廓:曲线
(1)轴向直廓蜗杆:ZA蜗杆(也叫普通蜗杆)。
(2)压力角a=20°。
(3)加工测量方便(车床上车削),应用最广。
3.蜗杆传动的主要参数及计算公式
(1)主要参数公式(见表):
项
目
参数
符号及公式
说明
传动比
i2==之丝关d2
n221d1
21为蜗杆的线数(头数)
轴向模数
ma
对于蜗杆为轴向模数)
主平面
模数
mx=me
对于蜗轮为端面模数了(中间平面)
端面模数
me
主平面:过蜗杆轴线与蜗轮轴线垂直的平面
轴向齿形角
ax
ax=au
啮合及加工时应考虑的角度
角
端面齿形角
Q12
导程角
Yi
蜗杆分度圆柱面上度量
(蜗杆)
·104·
总复习方案·第一部分机械基础
续表
项
目
参数
符号及公式
说明
螺旋角
(蜗轮)
B:
蜗轮分度圆柱面上度量
正确啮合条件:
m知=m2=m
a1=aa=a=20
Y=2(旋向相同)
引进目的:
蜗杆直径系数
21
9=
限制滚刀数目及便于滚刀标准化(一把刀
tany
具可加工同模数,齿形角不同齿数的齿轮)
最少根切
21=1
之2mm=18
齿数(蜗轮)
x2>1
22mm=27
(2)几何尺寸计算公式(见表):
项
目
蜗杆
蜗轮
要素
分度圆
d1=m·q
d2=mn·z2
齿顶圆
da=ma(q+2)
da=m2(x2十2)
齿根圆
dn=ma(q-2.4)
dn=mu(x2-2.4)
齿全高
h=2.2ma
h2=2.2m2
齿顶高
ha=ma
h2=m2
齿根高
ha=1.2ma
ha=1.2m2
顶隙
C1=0.2md
C2=0.2m2
齿距
p1=π·mx1
p2=r·m2
中心距
1
1
a=2m(g十)≠2ma(e1十z)
4.蜗杆传动方向的判定:左右手法则
三向
①蜗杆或蜗轮的旋向:②蜗杆旋转方向:③蜗轮的旋转方向
右(左)手定则法(伸出右手或左手,弯曲四指方向和蜗杆旋转方向一致,则大
已知①、②求③
拇指指向的反方向就是蜗轮在啮合点的旋转方向)
假设验证法(假设蜗杆或蜗轮为右旋,再用右手定则求蜗轮转向,若与已知一
判别方
已知②、③求①
致,则假设正确,为右旋:若与蜗轮的已知转向相反则假设错误,因此蜗杆或蜗
轮必为左旋)
假设验证法(假设蜗杆为顺时针方向旋转,再用左手或右手定则判别蜗轮转
已知①、③求②
向,若与蜗轮已知转向一致,说明假设正确,即蜗杆为顺时针旋转;若与蜗轮已
知转向不一致,说明假设不正确,则蜗杆必为逆时针旋转)
5.蜗杆传动的受力分析
首先明白一点,传动时在啮合点只受一个力作用,这一个力可拆分为三个分力,即圆周分
·105
单招零距离·机械专业综合(上)】
力、径向分力、轴向分力。
详细分析见下表。
内
容
方向判断
联系
分
蜗杆:与转向相反(先找n1方向)
圆周力(F,)
蜗轮:与转向相同(找出n2)
Fa=-Fn
蜗杆:左右手法则(大拇指方向)
Fa=-F2
轴向力(F,)
蜗轮:由蜗杆转向确定
Fa=-Fx
径向力(F,)
由啮合点指向转动中心
6.应用特点
特点
产生原因
承载能力大
线接触,且同时进入啮合的齿数较多
传动比大且准确
1=1一4,由i=兰知,在z2不多情况下可获得大传动比,且结构紧凑
1
传动平稳,无噪音
啮合过程为逐渐进入或逐渐退出,且同时进入的齿数较多
自锁
蜗杆导程角(Y)小于材料的当量摩擦角(,)时
效率低
摩擦磨损大、功率受限制、工作时需润滑和冷却
蜗轮材料贵
减少摩擦,提高效率和使用寿命,采用青铜等减摩材料
不能任意互换啮合
模数、压力角及其他参数完全相同时尚可互换啮合
7.失效形式
闭式:胶合,点蚀
(1)相对滑动速度个,磨损发热
开式:磨损,胶合
(2)蜗轮强度较弱,失效总在蜗轮上。
(3)青铜蜗轮配淬硬钢蜗杆—
最好的蜗杆副材料。
典例精析
【例1】已知蜗杆为双头,n1=1000r/min,i=20,d1=90mm,蜗轮的端面模数m2=10mm。
试计算:
(1)蜗轮的齿数z2及转速n2;
(2)da1,de;
(3)tany1及蜗轮的螺旋角B2大小;
(4)hal,hr2,hi
【解析】本题解题的关键是:(1)熟悉蜗杆传动的正确啮合条件,明确蜗杆的轴向模数等
于蜗轮的端面模数,蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角;(2)能够正确区别直齿圆柱齿轮的计算
公式与蜗杆传动的计算公式的异同。
本题的易错点是:d1=mq≠mz1;da1=m(q十2)≠m(x1十2);hf2=1,2m≠1.25m;
·106·
总复习方案·第一部分机械基础
h1=2.2m≠2.25m(蜗杆传动中,ha·=1,c*=0.2≠0.25)。
【答案】(1)由i=之2/x1=x2/2=20,得x2=40
由i=n1/n2=1000/n2=20,得n2=50r/min
(2)由mt1=mt2=m=10
d1=mg=10g=90
得q=10
d=m(q+2)=10×(10+2)=10×12=120mm
d2=m(x2-2.4)=10×(40-2.4)=10×37.6=376mm
(3)由tanY1=z1/q=2/10=1/5
得y1=arctanl/5
β2=y1=arctanl/5
(4)ha1=m=10
he=1.2m=1.2×10=12
h1=2.2m=2.2×10=22
【例2】已知蜗轮分度圆直径是蜗杆分度圆直径的8倍,蜗杆为双头,蜗杆的轴向模数为
5mm,蜗轮螺旋角的正切值为0.2。试计算:(1)蜗杆传动的传动比;(2)蜗杆的齿根圆半径为
多少?(3)蜗杆、蜗轮的中心距为多少?
【解析】本题解题的关键是:能够准确无误地熟背蜗杆传动几何参数的计算公式;本题的
易错点是:蜗杆的齿根圆直径公式是m(q一2.4),而不是m(z1一2.4),蜗杆、蜗轮的中心距公
式是m(q十z2)/2,而不是m(之1十z)/2。
【答案】(1)由d2=8d1即:mz2-8mg得:x2=8q
tany=tanB2-0.2
由tany1=名得:21=qtanY:=0.2g
q
i2=之2-8g
=40
x10.2g
(2)由x1=0.2q=2得:q=10
df1=m(g-2.4)=5×(10-2.4)=38mm
(3)由之2=8q=8×10=80
a=m(q+z2)/2=5(10+80)/2=225mm
【例3】有一传动装置(如图1一8一1所示),斜齿轮传动1与2的中心距a1=90,i=2,B
=25°24'53”,an=20°;蜗杆传动3与4的中心距a2=150,i=48,q=12,蜗轮24=48,动力由
齿轮1输入,试回答下列问题:
(1)d1;(2)若中间轴受力最小,确定蜗杆旋向?(cos25°24'53”=0.9032,cos20°=0.94)
图1一8-1
·107
单招零距离·机械专业综合(上)】
【解析】本题解题的关键是:斜齿轮传动和蜗杆传动中心距的表达式及它们的受力分析。
(1)a1=(d1+d2)/2cos3
【答案】
d2/d1=i=2
→d1=(2/3)a1cos3=60×0.9032=54.192mm
(2)由斜齿轮的旋向及转动方向,根据右手法则可判定齿轮2的轴向力水平向右,要使中
间轴受力(轴向力)最小,则蜗杆3的轴向力方向应与齿轮2的轴向力相反(水平向左),再根据
蜗杆的转动方向(向上),运用右手法则可知蜗杆的旋向为右旋。
【例4】如图1一8一2所示传动机构,蜗杆1为双头,2为蜗轮,3、4为直齿锥齿轮,5、6为
斜齿轮,要求Ⅱ、Ⅲ轴上的轴向力尽可能小,试回答下列问题:
Zn
XΠ
N
Zs
Z6
龜
ns
Za
da
TA
图1-8-2
(1)蜗杆1的旋转方向为
(填“顺时针”或“逆时针”),蜗杆1的旋向为
(2)齿轮5、6的旋向分别为
;(3)蜗轮2径向力方向为
,齿轮3的
圆周力方向为
,齿轮6的轴向力方向分别为
【解析】本例实质是典型的受力分析题,先通过已知条件的受力分析判定各个分力的方
向,再通过力的平衡来判定转向和斜齿轮、蜗轮的螺旋旋向。关键要善于捕捉题目中条件:Ⅱ、
Ⅲ轴向力尽可能小,蜗轮2轴向力与齿轮3组成轴向力要方向相反,齿轮4轴向力与5轴向力
方向相反来解决问题。
【答案】(1)逆时针右旋(2)右旋左旋(3)向下由里向外(向外或远离纸面)
向上
9同步精练一
一、填空题
1.蜗杆传动是由
组成,其中通常情况下
是主动件。
2.蜗杆传动中,蜗轮与蜗杆的接触在运动副中属
副。
3.蜗杆传动中,据蜗杆头数不同可分为
和
,通常蜗杆头数x
,在
中通常用单头蜗杆,
时用四头蜗杆。
4.当蜗杆的导程角
时,蜗杆传动才具有自锁性。
5.阿基米德蜗杆在轴向平面内的齿形为
,在法向平面内的齿形为
,在端平
面内的齿形为
,在主平面内,蜗杆蜗轮传动相当于
·108·
总复习方案·第一部分机械基础
6.为了避免根切,当蜗杆头数为1时,蜗轮的最少齿数为,当蜗杆头数大于1时,蜗
轮的最少齿数为
7.由于蜗杆传动效率低,摩擦产生的热量大,所以要求工作时要有良好的
和
8.蜗杆传动中,蜗轮通常采用较昂贵的材料制造,这是为了
9.按规定,蜗杆蜗轮传动中,蜗杆分度圆柱面上的螺旋升角与蜗轮分度圆柱面上的螺旋
角之间的关系是
10.蜗杆的
模数与相配蜗轮的
模数相等,并规定为标准值。
11.蜗杆头数z1确定后,q值越小,效率
,刚性
12.蜗杆传动中,为了使
,减少
数目,规定蜗杆模数和蜗杆直径系数q
都为标准值。
13.蜗杆传动的失效形式,主要是
和轮齿折断。
二、选择题
14.普通蜗杆传动,蜗杆的分度圆直径d1=(
)。
A.mg
B.mz
C.my
D.qz
15.普通圆柱蜗杆在轴向截面内为(
A.阿基米得螺旋线B.直线齿廓
C.曲线齿廓
D.都不对
16.当传递较大功率,为提高效率,蜗杆的头数可以取()。
A.z1=1
B.z1=2
C.x1=3
D.x1=4
17.在蜗杆传动中,蜗杆与蜗轮的轴线位置在空间一般交错成(
)。
A.90°
B.30
C.45
D.120°
18.与齿轮传动相比,蜗杆传动具有(
)等突出优点。
A.传动功率大,效率高
B.材料便宜,互换性好
C.传动比大,平稳无噪声
19.蜗轮最常用(
)制造。
A.中碳结构钢
B.灰口铸铁
C.铸青铜
D.合金钢
20.车削阿基米德蜗杆时,刀具的刀尖角为(
)度。
A.20
B.40
C.60
D.90
21.在主平面内,蜗轮的齿廓是(
)。
A.直线
B.曲线
C.阿基米德螺旋线
D.渐开线
22.起吊重物用的手动蜗杆传动装置,应采用(
)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
23.下列传动中,传动效率最低的是(
A.齿轮传动
B.蜗杆传动
C.链传动
D.带传动
24.蜗杆传动最容易失效的零件是(
9
A.蜗杆
B.蜗轮
C.蜗杆和蜗轮
D.均不对
25.蜗杆传动的传动比计算正确的是(
)。
A.3
d2
B.d
d2'
C.
D.
daz
da
·109·
单招零距离·机械专业综合(上)】
26.下列关于蜗杆传动论述正确的是()。
A.q不变时,x1越大,Y越大,传动效率越低
B.不变时,21越大,Y越大,传动效率越高,且蜗杆越易加工
C.自锁蜗杆导程角大,传动效率高
D.自锁蜗杆传动效率低,一般没有必要时不宜采用
27.以下具有准确的传动比但不具有传动的可分离性的是()。
A.齿轮传动
B.蜗杆传动
C.链传动
D.带传动
三、综合题
28.有一用作分度机构的标准普通圆柱蜗杆传动,已知蜗轮的齿数z2=50,d2=100mm,
tg7°=0.1,试计算d1、da1、d2、dn、a。
29.题图1一8一3所示是由标准斜齿圆柱齿轮和蜗杆蜗轮传动构成的机构,输入轴齿轮1
转速n1=1200r/min,输出轴蜗轮4转速n,=40r/min。齿轮1齿数之1=30,模数m=4mm,
齿轮1和2的传动比i12=5/3,蜗杆模数m3=5mm,蜗杆直径系数q=10。齿轮1的回转轴
线的延长线与蜗轮4的轴线相交并垂直。要求蜗杆轴的轴向力尽可能小。
试回答下列问题:
(1)写出斜齿轮的啮合条件:
(2)计算出蜗轮的齿数z4和齿根圆直径d,蜗杆导程角y3;
w
图1-8-3
·110·
总复习方案·第一部分机械基础
同步精练二
一、问答题
1.题图1一8一4为互相啮合的蜗轮蜗杆简图(图中已将两者分开画出)。已知蜗杆的轴
向力Fx1及圆周力Ft1如图所示。试回答下列问题:
(1)在左视图中,蜗杆的转向n1应为
(2)在主视图中,蜗轮的转向n2应为
,轴向力为
(3)蜗杆螺旋齿的旋向应为
;蜗轮的轮齿旋向应为
(4)蜗轮常用
材料制造。蜗杆常用
材料制造。
(5)蜗轮蜗杆的正确啮合条件为
和
图1一8-4
2.在图1一8一5示传动系统中,传动中,蜗杆1为左旋且转向如图所示。斜齿轮3、4,为
使Ⅱ、Ⅲ轴的轴向力平衡,试回答下列问题:
(1)蜗轮2的螺旋线方向
(2)斜齿轮3螺旋线方向
,4螺旋线方向
(3)蜗轮2所受轴向力方向
,斜齿轮3所受轴向力方向
(4)蜗杆1所受轴向力方向
,周向力方向
(5)Ⅲ轴上圆锥齿轮6应放置在
(填“左边的位置1”或“右边的位置2”)处。
4
位置1
位置2
图1-8-5
·111· 2.非标准齿轮 齿条刀具
3.啮合线与齿坯基圆的
4.齿面塑性变形 主动 从动
5.小于 大于 正角度变位
6.第Ⅰ公差组 传递运动的准确性 齿厚上偏差
7.相切,相离,相割
8.硬度
二、选择题
9.A 10.A 11.C 12.A 13.C 14.C 15.C
16.B 17.C 18.D 19.B
三、综合题
20.(1)左旋 右旋 左旋 (2)向上 向下
(3)向左 向左 向右
(4)轮2:Fr 水平向右 Ft垂直纸面向里 Fx向下
轮3:Fr水平向左 Ft垂直纸面向里 Fx向上
21.(1)向下 向上 向左
(2)mn1=mn2,αn1=αn2,β1=-β2
(3)arctanz3/z4 arctanz4/z3
22.(1)负角度变位,小于 (2)大于,负变位,渐开线
(3)水平向右,垂直纸面向里 (4)2mm,大于
(5)不会
【拓展提升】
1.(1)见图a
(2)右旋
(3)径向
(4)①大端端面模数相等 ②大端齿形角相等
(5)见图b
2.(1)向下 (2)160 (3)125.6
(4)左旋 垂直纸面向里 mt4=mn4/cosβ
(5)arccos0.95(或18.19°) 126.32
第8讲 蜗 杆 传 动
【同步精练一】
一、填空题
1.蜗杆 蜗轮 蜗杆
2.高
3.单头蜗杆 多头蜗杆 1—4 分度机构 传递大
功率
4.小于蜗杆副材料的当量摩擦角
5.直线 曲线 阿基米德螺旋线 齿轮齿条啮合传动
6.18 27
7.润滑 冷却
8.减少摩擦,提高生产效率
9.相等
10.轴向 端面
11.越高 越差
12.刀具标准化 蜗轮滚刀
13.齿面点蚀 齿面胶合 齿面磨损
二、选择题
14.A 15.B 16.D 17.A 18.C 19.C 20.B
21.D 22.A 23.B 24.B 25.A 26.D 27.B
三、综合题
28.tg7°=
1
q
,q=10,d1=20,da1=24,da2=104
df1=15.2,a=60
29.(1)mn1=mn2、αn1=αn2、β1=-β2
(2)Z2=Z1i12=30×5/3=50
a12=4/2(30+50)=160mm
由题意可知:a12=a34
160=mx3/2(q+Z4)=5/2(10+Z4)
得到Z4=54
df4=m3(z4-2.4)=5×(54-2.4)=108
i14=i12i34=n1/n4 1200/40=30=5/3i34
即i34=18
Z3=Z4/i34=54/18=3 tanγ3=Z3/q=3/10
得到γ3=arctan3/10=16.7°
【同步精练二】
一、填空题
1.(1)逆时针 (2)逆时针,垂直纸面向外
(3)左旋,左旋 (4)青铜,钢
(5)mx1=mt2、αx1=αt2、r1=β2
2.(1)左旋 (2)左旋 右旋 (3)向左 向右
(4)垂直纸面向外 向右 (5)右边的位置2
二、综合题
3.(1)230 (2)300.8
(3)3.27°(或“arctan
1
17.5
”、或“arctan0.057”)
(4)不会 (5)向下 右
4.(1)轴向 端面 (2)右旋 左旋 (3)上 上
(4)左旋 垂直纸面向里
964
总复习方案参考答案
(5)向下 周向(或圆周) (6)法面
(7)低 好 (8)合金钢 (9)2
5.(1)大,型号 (2)逆时针 合理
(3)法向 (4)左 左
(5)垂直纸面向里 向右
(6)9 (7)1(8)18(9)导程角
【拓展提升】
1.(1)78 acrtan1/18(3.180) 15.7
(2)0.375 上
(3)右旋 右旋
(4)向左 垂直纸面向外
(5)18
(6)mn3=mn4、αn3=αn4、β3=-β4
(7)正角度
(8)阿基米德螺旋形 渐开线
(9)15.7
2.(1)下 上
(2)右旋 左旋 顺时针
(3)外
(4)无
(5)端面
(6)导程
(7)(8)见图
(9)<
(10)不变
第9讲 轮 系
【同步精练一】
1.(1)60 (2)5
2
3
(或0.667) (3)0.052
(4)向下 变向 (5)2.25×10-3
2.(1)48 +0.5 (2)450 7.5 (3)20.52 (4)50
3.(1)端面
(2)14
(3)直线 2
(4)里 右
(5)曲柄滑块 左
(6)135
4.(1)求ZE 、ZF
I电主 =
D2×ZF ×24
D1×ZE ×32=
n电
n主 =
1440
1440=1
ZF
ZE =
2
3
由题意可知
1
2m
(20+30)=
1
2m
(ZE +ZF)
∴ZE =30,ZF =20
(2)由L=P主 ×n主 =P丝杠 ×n丝杠
i主丝 =
n主
n丝 =
P丝
P主 =
6
3=2
又i主线 =
50×C×A×52
25×D×B×26=2
解得BD/AC=2
(3)小齿轮移向向左如图
丝杠上螺母移向向左如图
【同步精练二】
1.(1)左旋、左旋
(2)向上、向下、向下、向右、向下
(3)30mm (4)174mm
(5)58.875mm/min
2.(1)大端端面
(2)向里或垂直纸面向里 左
(3)2 7200
(4)165 44
(5)等于 等于
(6)1.2或6/5
(7)不变 增大
3.(1)60 20.52 0.5
(2)4 45
074
单招零距离机械专业综合