考点7 蜗杆传动《机械基础》四川省（对口招生）智能制造类 知识点讲解

四川省智能制造类对口高考复习讲义 《机械基础》 考点7 蜗杆传动 ■考纲要求 1.了解蜗杆传动的特点与应用； 2.能计算传动比。 ■知识网络 一、知识树 图2-7-1 蜗杆传动知识树 二、重点知识梳理 （一）蜗杆传动相关术语 蜗杆传动相关概念及术语见表2-7-1所示。 表2-7-1 蜗杆传动相关概念及术语 序号 名称 概念 1 蜗杆传动 是由蜗杆、蜗轮和机架组成的传动装置，用来传递空间两交错轴间的运动和动力，通常交错角为90°。 2 中间平面 通常把沿着蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线剖切的平面称为中间平面 3 蜗杆和蜗轮的模数m 蜗杆的模数是指轴向模数，用mx1表示；蜗轮的模数是指端面模数，用mt2表示。mx1=mt2 4 蜗杆和蜗轮的压力角α 蜗杆的压力角是指轴向压力角，用αx1表示；蜗轮的压力角是指端面压力角，用αt2表示。 5 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 蜗杆分度圆直径与模数的比值称为蜗杆直径系数q，即q=d1/m 6 蜗杆导程角λ和蜗轮螺旋角β 蜗杆导程角（又称蜗杆升角）是指蜗杆的分度圆螺旋线的切线与端平面之间的夹角，用λ表示。 蜗轮的螺旋角是指蜗轮的分度圆轮齿的旋向与轴线间的夹角，用β表示。 (二)蜗杆传动的工作原理、类型、特点和应用 1.蜗杆传动的工作原理 蜗杆传动是由蜗杆、蜗轮和机架组成的传动装置，用来传递空间两交错轴间的运动和动力，通常交错角为90°。一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。 2.蜗杆传动的类型 蜗杆传动按形状分为圆柱蜗杆传动、环面圆柱蜗杆传动和圆锥蜗杆传动，其中圆柱蜗杆传动应用最广泛。圆柱蜗杆传动又分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆按蜗杆螺旋面形状可分为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆和法面直廓圆柱蜗杆等，其中阿基米德蜗杆应用最广泛。 蜗杆按螺旋线的方向不同分为左旋蜗杆与右旋蜗杆，一般多用右旋蜗杆，只有一条螺旋线的蜗杆称为单头蜗杆，有两条及以上螺旋线的称为多头蜗杆。 3.蜗杆传动的特点和应用 与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要优点如下: ①传动比大，结构紧凑。 ②传动平稳、无噪声。 ③蜗杆传动可以自锁，有安全保护作用。 蜗杆传动的主要缺点如下: ①摩擦发热大，效率低。 ②成本较高。为了减少摩擦、提高效率和使用寿命，蜗轮往往要用价格较贵的青铜等减摩材料制造。 (三)蜗杆传动的基本参数、几何尺寸计算和旋转方向判定 1.蜗杆传动的基本参数 (1)模数m和压力角α 通常把沿着蜗杆轴线垂直于蜗轮轴线剖切的平面称为中间平面，在该平面内，蜗轮和蜗杆之间的啮合相当于齿轮和齿条的啮合。 蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角应等于蜗轮的端面压力角。 (2)蜗杆头数z1、传动比i和蜗轮齿数z2 z1一般推荐=1-4，最多为6。单头蜗杆容易切削，自锁性好，但效率低。蜗杆头数越多，加工越困难，分度误差越大。 蜗杆传动比是蜗杆转速与蜗轮转速之比，也等于蜗轮齿数与蜗杆头数之比。 (3)蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q 蜗杆分度圆直径与模数的比值称为蜗杆直径系数q，即q=d1/m。 (4)蜗杆导程角λ和蜗轮螺旋角β 蜗杆导程角（又称蜗杆升角）是指蜗杆的分度圆螺旋线的切线与端平面之间的夹角，用λ表示。蜗杆导程角λ的大小直接影响蜗杆的传动效率。蜗杆导程角λ大则传动效率高，但是自锁相差；蜗杆导程角λ小则传动效率低，但自锁性好。 蜗轮的螺旋角是指蜗轮的分度圆轮齿的旋向与轴线间的夹角，用β表示。 2.蜗杆传动的几何尺寸计算 当蜗杆传动的主要参数确定后，其几何尺寸可按公式计算。 3.蜗杆传动的旋转方向判定 （1）蜗杆、蜗轮的螺旋方向可用右手法则判定 （2）蜗轮的旋转方向不仅与蜗杆的旋转方向有关，而且还与蜗杆的螺旋方向有关。蜗轮旋转方向的判定方法如下:当蜗杆是右旋(或左旋)时，伸出右手(或左手)，四指顺着蜗杆的旋转方向，半握拳，蜗轮在啮合点的线速度方向与大拇指指向相反。 4.蜗杆传动的正确啮合条件 蜗杆传动的正确啮合条件为：蜗杆的轴向模数、轴向压力角分别等于蜗轮的端面模数、端面压力角，蜗杆的导程角等于蜗轮螺旋角且旋向相同。 （四）蜗杆传动的失效形式与维护 1.蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、磨损和折断。闭式传动中，蜗轮的失效形式主要是齿面点蚀与齿面胶合；开式传动中，蜗轮的失效形式主要是磨损;当过载时，会发生轮齿折断现象。 2.蜗杆传动的维护 (1)蜗杆传动的润滑 蜗杆传动的润滑方式主要有油池润滑和喷油润滑。 (2)蜗杆传动的散热 ①在箱体外壁增加散热片; ②在蜗杆轴端装风扇进行人工通风; ③在箱体油池内装蛇形冷却水管; ④采用压力循环润滑等。 （五）蜗杆和蜗轮的材料与结构 1.蜗杆和蜗轮的材料 蜗杆多采用调质钢、渗碳钢和表面淬火钢制造，如45钢、20Cr钢、42SiMn钢、40CrNi钢、18CrMnTi钢、15CrMn钢等。常通过热处理提高齿面硬度，增加耐磨性。 蜗轮材料的选择要考虑齿面相对滑动速度。对于高速而重要的蜗杆传动，蜗轮常用铸锡青铜制造;当滑动速度较低时，可选用价格较低的铝青铜或黄铜等制造;低速和不重要的传动可采用铸铁材料，如HT150、HT200等。 2.蜗杆和蜗轮的结构 蜗杆螺纹部分的直径不大时，一般和轴做成一体。 蜗轮的结构形式有以下几种: (1)齿圈式 齿圈由青铜制成，轮芯由铸铁制成，用螺钉固定。 (2)螺栓连接式 螺栓连接式一般多为铰制孔用螺栓连接，这种结构装拆方便，常用于尺寸较大或容易磨损的蜗轮。 (3)整体式 整体式主要用于铸铁蜗轮和尺寸较小(D2<100mm)的青铜蜗轮。 (4)镶铸式 镶铸式将青铜轮缘铸在铸铁轮芯上，轮芯上制出榫槽，以防轴向滑动。 ■真题练习 一、单选题（下面选项中只有一个答案是正确的，每题2分，共20分） 1.手动葫芦是利用蜗杆的（ ）特性使正物停在任意位置而不会自动下落。 A.传动比大 B.传动平稳 C.容易自锁 D.传动效率低 2.蜗杆传动的优点有“①传动比大，②结构紧凑，③传动平稳、噪声小，④传动效率 高，⑤在一定条件下能自锁"，其中（ ）是正确的。 A.5条 B.4条 C.3条 D.2条 3.传动比大且准确的传动是（ ）。 A.带传动 B.链传动 C.齿轮传动 D.蜗杆传动 4.在中间平面内，普通蜗杆传动相当于（ ）传动。 A.齿轮齿条 B.丝杠螺母 C.斜齿轮 D.螺旋 5.当传动功率较大时，为提高效率，蜗杆头数可取（ ）。 A.1 B.2 C.3 D.4 6.蜗杆传动中，蜗轮齿数不宜过多，对于动力传动，一般推荐Z2=（ ）。 A.29～70 B.18～30 C.20～80 D.35～90 7.蜗杆头数和模数一定时，蜗杆直径系数q越大，则（ ）。 A.传动效率低且刚性较差 B.传动效率高且刚性较好 C.传动效率低但刚性较好 D.传动效率高但刚性较差 8.在开式传动中，蜗轮的失效形式主要是（ ）。 A.齿面点蚀 B.齿面胶合 C.磨损 D.轮齿折断 9.关于蜗杆传动的维护，错误的是（ ）。 A．闭式传动中要及时散热，否则会引起蜗轮的胶合与点蚀等 B.一般要控制箱体的平衡温度小于150℃ C.由于蜗杆传动时摩擦产生的热量较大，所以工作时要有良好的润滑和冷却 D.如果温度过高，可采取在箱体外壁增加散热片等方法进行冷却 10.比较理想的蜗杆与蜗轮的材料组合是（ ）。 A.钢和青铜 B.钢和钢 C.钢和铸铁 D.青铜和青铜 二、判断题（正确的画“✓”，错误的画“×”，每题2分，共20分） 1.( )通常在蜗杆蜗轮传动中，蜗轮是主动件。 2.( )蜗杆传动承载能力强，效率高。 3.( )蜗杆的分度圆直径等于模数m与头数z的乘积。 4.( )蜗杆的头数越多，蜗杆的传动效率越低。 5.( )蜗杆与蜗轮的模数与压力角相等，就能任意啮合。 6.( )蜗杆传动的传动比i12=n1/n2=d2/d1。 7.( )蜗杆传动具有自锁功能，只能是蜗杆带动蜗轮，反之则不能传动。 8.( )蜗杆升角γ小则传动效率低，但自锁性差。 9.( )在蜗杆传动中，蜗杆的头数越多，传动效率越低。 10.( )蜗杆传动的失效现象大多数发生在蜗轮轮齿上。 三、填空题（将最适当的词语或答案填写在横线上，每题2分，共20分） 1.一蜗杆传动中，已知蜗杆头数z1=2，转速n1=1450r/min，蜗轮齿数z2=62，则蜗轮的转速n2= 。 2.普通圆柱蜗杆按蜗杆螺旋面的形状分为 、 和 等。 3.一般的开式蜗杆传动的失效，主要是 ，润滑条件好的闭式蜗杆传动的失效主要是 。 4.蜗杆传动机构的自锁是指只能由 带动 ，反之就无法传动。 5.当蜗杆的头数为3时，蜗杆转动一周，蜗轮转过 齿。 6.为了避免根切，当蜗杆头数Z1=1时，蜗轮Z2min= ;当Z1>1时，Z2min= 。 7.当蜗杆头数z确定后，蜗杆直径系数q越小，则螺旋升角 ，效率 。 8.蜗轮的旋转方向不仅与蜗杆的 有关，还与蜗杆的 有关。 9.蜗杆传动的正确啮合条件是 、 和 。 10.蜗杆螺纹部分的直径不大时，一般蜗杆与 做成一体。 考点7 真题练习 参考答案 一、单选题 1-5：CADAD 6-10：ACCDA 二、判断题 1-5：错错错错错 6-10：错对错错对 三、填空题 1. 46.77r/min 2. 阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法面直廓圆柱蜗杆 3.磨损、齿面胶合 4.蜗杆、蜗轮 5.3 6.18、27 7.越大、越高 8.旋转方向、螺旋方向 9. == 且旋向相同 10.轴 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $