第11节 蜗杆传动和主要参数《机械基础》浙江省（单独招生考试）机械类 知识点讲解

浙江省机械类（单独招生考试）机械基础 复习讲义 第十一节 蜗杆传动和主要参数 【考纲要求】 （1）蜗杆传动的组成、工作原理、特点、应用、失效形式。 （2）蜗杆传动的主要参数、尺寸关系、传动比。 【知识网络】 【知识和技能要点】 考点1 蜗杆传动(识记） 一、组成与工作原理 组成：由蜗杆、蜗轮和机架组成，属于空间交错轴啮合传动。 轴间位置：通常两轴在空间垂直交错，交错角为 90°。 工作原理：蜗杆为主动件做连续回转运动，通过齿面啮合驱动蜗轮转动，实现动力与运动传递。 二、蜗杆传动的类型 按蜗杆外形分 圆柱蜗杆传动（应用最广） 圆弧面蜗杆传动 锥蜗杆传动 按蜗杆螺旋线方向分 左旋蜗杆 右旋蜗杆（工程常用） 按螺旋线头数分 单头蜗杆（自锁性好） 多头蜗杆（传动效率高） 三、蜗杆传动的主要优点 传动比大且准确：单级传动比可达 10～80。 传动平稳、噪声小：齿面连续啮合，冲击小。 结构紧凑、体积小：占用空间小。 具有自锁性：单头蜗杆低速时，只能蜗杆带动蜗轮，蜗轮不能带动蜗杆，可用于起重、提升设备的安全制动。 四、蜗杆传动的主要缺点 传动效率较低：齿面相对滑动大，发热严重。 磨损大、易胶合：摩擦严重，蜗轮常采用贵重减摩材料。 传动时产生轴向力，需采用能承受轴向力的轴承。 制造成本较高。 五、应用场合 适用于空间垂直交错、传动比大、结构紧凑、要求自锁的场合，如：机床分度机构、起重机、电梯、减速器、汽车转向机构。 六、失效形式 齿面胶合（最主要）：高速重载、润滑不良、高温粘焊。 齿面磨损：滑动摩擦大、磨料进入。 疲劳点蚀：接触疲劳应力。 轮齿折断：过载、冲击。 七、常用材料 蜗杆：碳钢或合金钢，淬硬磨削，强度高、耐磨。 蜗轮：锡青铜（最常用），减摩性好、抗胶合。 【练习题】 1、 单项选择题 1. 蜗杆传动两轴通常为（） A. 平行 B. 相交 C. 垂直交错 D. 同轴 2. 蜗杆传动中主动件通常是（） A. 蜗杆 B. 蜗轮 C. 机架 D. 轴承 3. 单级蜗杆传动比范围一般为（） A. 1～5 B. 10～80 C. 100～200 D. 200 以上 4. 蜗杆传动最突出的优点是（） A. 效率高 B. 传动比大 C. 成本低 D. 转速高 5. 具有自锁性的是（） A. 单头蜗杆 B. 双头蜗杆 C. 三头蜗杆 D. 四头蜗杆 6. 蜗杆传动最主要的失效形式是（） A. 折断 B. 胶合 C. 点蚀 D. 塑性变形 7. 蜗轮最常用的材料是（） A. 铸铁 B. 锡青铜 C. 碳钢 D. 塑料 8. 蜗杆传动效率较低是因为（） A. 转速高 B. 滑动摩擦大 C. 载荷小 D. 中心距大 9. 下列不属于蜗杆传动优点的是（） A. 平稳 B. 噪声小 C. 效率高 D. 结构紧凑 10. 蜗杆传动不能用于（） A. 减速器 B. 起重机 C. 高速精密传动 D. 电梯 11. 蜗杆与蜗轮旋向必须（） A. 相同 B. 相反 C. 随意 D. 交叉 12. 蜗杆传动产生（） A. 径向力 B. 轴向力 C. 离心力 D. 摩擦力 13. 蜗轮材料选用青铜主要为了（） A. 减摩抗胶合 B. 提高强度 C. 降低成本 D. 美观 14. 下列属于应用场合的是（） A. 远距离传动 B. 高速轻载 C. 垂直交错轴 D. 重载高速 15. 自锁蜗杆传动适用于（） A. 起重机制动 B. 高速传动 C. 精密传动 D. 长距离 16. 蜗杆传动运转平稳是因为（） A. 连续啮合 B. 转速低 C. 载荷小 D. 中心距大 17. 不属于失效形式的是（） A. 胶合 B. 磨损 C. 点蚀 D. 弹性变形 18. 蜗杆常用材料为（） A. 青铜 B. 淬硬合金钢 C. 铸铁 D. 塑料 19. 蜗杆传动发热严重是因为（） A. 滑动摩擦大 B. 转速低 C. 载荷小 D. 润滑好 20. 多头蜗杆的特点是（） A. 自锁好 B. 效率高 C. 转速低 D. 传动比大 2、 多项选择题 1. 蜗杆传动的组成包括（） A. 蜗杆 B. 蜗轮 C. 机架 D. 轴承 2. 蜗杆传动的优点有（） A. 传动比大 B. 平稳噪声小 C. 结构紧凑 D. 自锁性 3. 蜗杆传动的缺点有（） A. 效率低 B. 易磨损胶合 C. 成本高 D. 有轴向力 4. 蜗杆头数有（） A. 1 B. 2 C. 4 D. 6 5. 蜗轮材料可选用（） A. 锡青铜 B. 铸铁 C. 黄铜 D. 铝合金 6. 蜗杆材料可选用（） A. 碳钢 B. 合金钢 C. 淬硬钢 D. 青铜 7. 蜗杆传动失效形式包括（） A. 胶合 B. 磨损 C. 点蚀 D. 折断 8. 具有自锁性的条件有（） A. 单头蜗杆 B. 螺旋升角小 C. 摩擦大 D. 多头蜗杆 9. 应用场合包括（） A. 减速器 B. 起重机 C. 电梯 D. 机床分度 10. 蜗杆传动的特性有（） A. 交错轴 90° B. 传动比准确 C. 平稳 D. 可自锁 11. 提高蜗杆传动寿命的措施有（） A. 良好润滑 B. 选用青铜蜗轮 C. 提高硬度 D. 减小滑动 12. 蜗杆按外形分为（） A. 圆柱蜗杆 B. 圆弧面蜗杆 C. 锥蜗杆 D. 斜蜗杆 13. 蜗杆传动产生的力有（） A. 圆周力 B. 径向力 C. 轴向力 D. 摩擦力 14. 单头蜗杆特点（） A. 自锁好 B. 传动比大 C. 效率低 D. 转速高 15. 多头蜗杆特点（） A. 效率高 B. 传动平稳 C. 不自锁 D. 头数多 3、 填空题 1. 蜗杆传动由________、蜗轮和机架组成，两轴空间________交错。 2. 蜗杆传动单级传动比________，传动________准确。 3. 工程上常用________旋蜗杆，蜗杆与蜗轮旋向必须________。 4. 蜗杆头数 z₁ 常用________、2、4、6。 5. 单头蜗杆具有________性，________不能带动蜗杆。 6. 蜗杆传动最主要失效形式是________和________。 7. 蜗轮常用材料是________，蜗杆常用________。 8. 蜗杆传动效率较________，因为齿面________大。 9. 蜗杆传动传动________、噪声________。 10. 蜗杆传动啮合时产生________力，需用专用轴承。 11. 标准压力角为________。 12. 蜗杆轴向模数________蜗轮端面模数。 13. 蜗杆传动适用于________轴间传动。 14. 中心距公式 a = m (________)/2。 15. 蜗杆传动________好，常用于起重机制动装置 四、简答题 1. 简述蜗杆传动的组成及传动特点。 2. 蜗杆传动的主要优缺点是什么？ 3. 什么是自锁现象？什么条件下能自锁？ 4. 简述蜗杆传动的失效形式及原因。 5. 蜗杆、蜗轮常用材料是什么？为什么这样选用？ 【答案】 1、 单项选择题 1.C 2.A 3.B 4.B 5.A6.B 7.B 8.B 9.C 10.C11.A 12.B 13.A 14.C 15.A16.A 17.D 18.B 19.A 20.B 2、 多项选择题 1.ABCD 2.ABCD 3.ABCD 4.ABCD 5.ABC6.ABC 7.ABCD 8.ABC 9.ABCD 10.ABCD11.ABCD 12.ABC 13.ABC 14.ABC 15.ABCD 三、填空题 1. 蜗杆；垂直 2. 大；比 3. 右；相同 4. 1 5. 自锁；蜗轮 6. 胶合；磨损 7. 锡青铜；合金钢 8. 低；滑动摩擦 9. 平稳；小 10. 轴向 11. 20° 12. 等于 13. 交错 14. z₁+z₂ 15. 自锁性 四、简答题 1. 答：由蜗杆、蜗轮、机架组成；交错 90°、传动比大、平稳紧凑、可自锁。 2. 答：优点：传动比大、平稳、紧凑、可自锁；缺点：效率低、易磨损胶合、成本高、有轴向力。 3. 答：只能蜗杆带动蜗轮，蜗轮不能带动蜗杆；单头、螺旋升角小、摩擦大时实现自锁，用于起重制动。 4. 答：胶合（高温滑动）、磨损（摩擦磨料）、点蚀（接触疲劳）、折断（过载冲击）。 5. 答：蜗杆用淬硬碳钢 / 合金钢，强度高耐磨；蜗轮用锡青铜，减摩抗胶合、保护蜗杆。 考点2 蜗杆的主要参数（识记） 一、基本参数 蜗杆头数 z₁：蜗杆螺旋线的条数，常用 z₁=1、2、4、6。 z₁=1：自锁、低速大扭矩。 z₁多：效率高、传动平稳。 蜗轮齿数 z₂：常用 z₂=28～80，避免根切与尺寸过大。 模数 m：标准参数，蜗杆轴向模数 = 蜗轮端面模数。 压力角 α：标准压力角 α=20°。 螺旋升角 λ：蜗杆分度圆柱螺旋线的切线与端面夹角。 中心距 a：a = m(z₁ + z₂)/2。 二、几何尺寸关系 蜗杆分度圆直径：d₁ = mq（q 为蜗杆直径系数）。 蜗轮分度圆直径：d₂ = mz₂。 传动比：i = n₁/n₂ = z₂/z₁（传动比≠分度圆直径比）。 标准中心距：a = (d₁ + d₂)/2 = m(z₁ + z₂)/2。 三、重要特性 自锁条件：螺旋升角 λ ≤ 当量摩擦角 ρᵥ，仅单头蜗杆易自锁。 啮合条件：模数相等、压力角相等、螺旋方向相同、旋向匹配。 旋向判断：蜗杆与蜗轮旋向必须相同（同为左旋或同为右旋）。 【练习题】 1、 单项选择题 1. 蜗杆传动的传动比 i 等于（） A. z₂/z₁ B. z₁/z₂ C. d₂/d₁ D. d₁/d₂ 2. 蜗杆分度圆直径 d₁ 等于（） A. mz₁ B. mq C. mz₂ D. m (z₁+z₂) 3. 蜗轮分度圆直径 d₂ 等于（） A. mz₂ B. mz₁ C. mq D. 2mz₂ 4. 标准模数要求（） A. 蜗杆轴向模数 = 蜗轮端面模数B. 任意模数 C. 不同模数 D. 无要求 5. 标准压力角为（） A. 15° B. 20° C. 25° D. 30° 6. 中心距 a 等于（） A. m (z₁+z₂)/2 B. m (z₁−z₂)/2 C. mz₁z₂/2 D. m (z₁+z₂) 7. 蜗杆头数越少（） A. 自锁越好 B. 效率越高 C. 转速越高 D. 传动比越小 8. 蜗轮齿数 z₂ 常用范围是（） A. 1～10 B. 28～80 C. 80～120 D. 120 以上 9. 传动比不等于（） A. 转速比 B. 齿数比 C. 分度圆直径比 D. 恒定值 10. 螺旋升角越小，自锁性（） A. 越好 B. 越差 C. 不变 D. 无关 11. 蜗杆直径系数 q 用于计算（） A. d₁ B. d₂ C. a D. i 12. 啮合条件不包括（） A. 模数相等 B. 压力角相等 C. 旋向相同 D. 齿数相等 13. 多头蜗杆效率比单头（） A. 高 B. 低 C. 一样 D. 不确定 14. 蜗杆传动可实现（） A. 大传动比 B. 远距离 C. 高速重载 D. 无摩擦 15. 下列参数是标准值的是（） A. 模数 B. 螺旋角 C. 中心距 D. 齿宽 16. 蜗杆传动的主动件是（） A. 蜗杆 B. 蜗轮 C. 都可以 D. 都不可以 17. 自锁只能（）带动（） A. 蜗杆→蜗轮 B. 蜗轮→蜗杆 C. 互相 D. 都不 18. 模数越大，承载能力（） A. 越强 B. 越弱 C. 不变 D. 无关 19. 蜗轮齿数过少会（） A. 根切 B. 效率高 C. 自锁好 D. 寿命长 20. 蜗杆传动参数中核心尺寸基础是（） A. 模数 B. 齿数 C. 压力角 D. 螺旋角 2、 多项选择题 1. 蜗杆传动基本参数有（） A. 模数 B. 压力角 C. 头数 D. 齿数 2. 正确啮合条件是（） A. 模数相等 B. 压力角相等 C. 旋向相同 D. 转速相同 3. 影响传动比的是（） A. z₁ B. z₂ C. 模数 D. 转速 4. 影响中心距的是（） A. 模数 B. z₁ C. z₂ D. 压力角 5. 蜗杆头数 z₁ 常用（） A. 1 B. 2 C. 4 D. 6 6. 蜗轮齿数 z₂ 一般（） A. ≥28 B. ≤80 C. ≥1 D. ≤10 7. 蜗杆分度圆直径与（）有关 A. m B. q C. z₁ D. z₂ 8. 传动比公式正确的是（） A. i=n₁/n₂ B. i=z₂/z₁ C. i≠d₂/d₁ D. i = 常数 9. 自锁性与（）有关 A. 头数 B. 螺旋升角 C. 摩擦 D. 转速 10. 模数的特点是（） A.标准值 B. 决定尺寸 C. 越大承载越强 D. 单位 mm 11. 蜗杆传动参数计算包括（） A. 分度圆 B. 中心距 C. 传动比 D. 齿高 12. 提高效率的措施有（） A. 多头蜗杆 B. 良好润滑 C. 减摩材料 D. 减小滑动 13. 压力角的特点是（） A. 标准 20° B. 啮合受力角 C. 影响强度 D. 可随意更改 14. 中心距的意义是（） A. 安装尺寸 B. 决定结构大小 C. 与模数有关 D. 与齿数有关 15. 蜗杆传动的参数特点有（） A. 标准模数压力角 B. 传动比大 C. 可自锁 D. 交错轴传动 3、 填空题 1. 蜗杆传动传动比 i = ________ = z₂/z₁。 2. 蜗杆分度圆直径 d₁ = ________。 3. 蜗轮分度圆直径 d₂ = ________。 4. 标准中心距 a = ________(z₁+z₂)/2。 5. 蜗杆传动正确啮合条件：模数相等、________相等、旋向相同。 6. 标准压力角 α = ________。 7. 蜗杆头数 z₁ 越小，________性越好。 8. 蜗轮齿数常用范围为________～________。 9. 螺旋升角越小，自锁性越________。 10. 蜗杆轴向模数________蜗轮端面模数。 11. 传动比________分度圆直径之比。 12. 多头蜗杆传动效率更________。 13. 模数越________，轮齿尺寸越大，承载越________。 14. 蜗杆直径系数用符号________表示。 15. 蜗杆与蜗轮旋向必须________。 四、简答题 1. 写出蜗杆传动传动比、分度圆直径、中心距公式。 2. 蜗杆传动正确啮合条件是什么？ 3. 影响自锁性的参数有哪些？自锁有什么工程意义？ 4. 模数、压力角、头数各有什么作用？ 5. 为什么蜗杆传动比不等于分度圆直径之比？ 【答案】 1、 单项选择题 1.A 2.B 3.A 4.A 5.B6.A 7.A 8.B 9.C 10.A11.A 12.D 13.A 14.A 15.A16.A 17.A 18.A 19.A 20.A 二、多项选择题 1.ABCD 2.ABC 3.AB 4.ABC 5.ABCD6.AB 7.AB 8.ABCD 9.ABC 10.ABCD11.ABCD 12.ABCD 13.ABC 14.ABCD 15.ABCD 三、填空题 1. n₁/n₂ 2. mq 3. mz₂ 4. m 5. 压力角 6. 20° 7. 自锁 8. 28；80 9. 好 10. 等于 11. 不等于 12. 高 13. 大；强 14. q 15. 相同 四、简答题 1. 答：i=n₁/n₂=z₂/z₁；d₁=mq；d₂=mz₂；a=m (z₁+z₂)/2。 2. 答：模数相等、压力角相等、旋向相同、蜗杆轴向模数 = 蜗轮端面模数。 3. 答：头数少、螺旋升角小、摩擦大；自锁可安全制动，防止反转。 4. 答：模数决定尺寸承载；压力角标准 20°；头数决定自锁与效率。 5. 答：蜗杆分度圆直径 d₁=mq，与齿数无关，故传动比≠d₂/d₁。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $