第33练 螺旋传动 江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第33练，内容涵盖6-3 螺旋传动。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第33练 模块6 机械传动 第3节 螺旋传动 一、单项选择题 1．螺旋传动是利用螺杆和螺母的旋合来传递运动和动力的机械传动方式。按用途螺旋传动分为传力螺旋、传动螺旋和调整螺旋。千斤顶和螺旋压力机属于（ ） A．传动螺旋 B．传力螺旋 C．调整螺旋 D．精密螺旋 2．螺纹的牙型决定了螺旋副的传动效率和承载能力。常用的传动螺纹中，传动效率最高的牙型是（ ） A．三角形螺纹 B．梯形螺纹 C．矩形螺纹 D．锯齿形螺纹 3．螺旋传动可实现自锁，即螺杆可以驱动螺母运动，但螺母不能反过来驱动螺杆转动。螺旋传动实现自锁的条件是（ ） A．螺纹升角大于当量摩擦角 B．螺纹升角等于螺旋角 C．螺纹升角小于螺旋角 D．螺纹升角小于当量摩擦角 4．螺旋传动中螺纹的导程Ph、螺距P和螺纹线数n三者之间的关系为（ ） A．Ph=nP B．Ph=P/n C．Ph=P D．Ph=n/P 5．梯形螺纹是螺旋传动中最常用的牙型，广泛应用于车床丝杠、螺旋千斤顶等场合。梯形螺纹被广泛应用的主要原因是（ ） A．加工最为简单成本最低 B．牙根强度高且对中性好传动效率适中 C．摩擦力最大自锁性最好 D．可实现双向受力的最优效率 二、填空题 6．螺旋传动按用途分为____螺旋（如千斤顶）、____螺旋（如车床丝杠）和____螺旋（如卡尺微调）。螺纹的主要参数中____是螺纹在轴向相邻两牙对应点间的距离，____是螺杆转一周螺母移动的轴向距离。 7．螺纹牙型影响螺旋副的性能。____螺纹牙型角60°自锁性好主要用于连接；____螺纹牙型角0°效率最高但强度弱；____螺纹牙型角30°综合性能好广泛用于传动；____螺纹单向工作面效率高用于螺旋压力机。 三、问答题 8．螺旋传动中螺纹的牙型选择对传动性能和自锁性有决定性影响。请回答：（1）三角形螺纹、矩形螺纹和梯形螺纹各有什么特点？为什么三角形螺纹主要用于连接而梯形螺纹主要用于传动？（2）什么是螺旋传动的自锁？自锁条件是什么？为什么在起重螺旋中必须满足自锁条件？ 四、计算题 9．一螺旋千斤顶采用单线梯形螺纹，螺杆中径d2=30mm，螺距P=6mm。已知螺杆与螺母之间的摩擦系数μ=0.12，梯形螺纹的牙型角为30°。试求：（1）螺纹升角λ；（2）当量摩擦角ρv（cos15°≈0.966，arctan0.124≈7.07°）；（3）判断该螺旋是否自锁，并说明如果改用双线螺纹（n=2）是否仍能自锁。 10．一螺旋千斤顶螺杆中径d2=32mm，单线梯形螺纹，螺距P=8mm，手柄有效长度L=400mm。施加在手柄上的推力Fh=200N。试求：（1）该千斤顶的机械效益（理想条件下）；（2）螺杆产生的轴向举升力F；（3）若需举升2吨重物，手柄推力至少需要多大？（g取10m/s²，不计摩擦损失） 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 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第33练，内容涵盖6-3 螺旋传动。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第33练 模块6 机械传动 第3节 螺旋传动 一、单项选择题 1．螺旋传动是利用螺杆和螺母的旋合来传递运动和动力的机械传动方式。按用途螺旋传动分为传力螺旋、传动螺旋和调整螺旋。千斤顶和螺旋压力机属于（ ） A．传动螺旋 B．传力螺旋 C．调整螺旋 D．精密螺旋 【答案】B 【解析】传力螺旋以传递力为主，用较小的转矩产生较大的轴向力，如螺旋千斤顶、螺旋压力机。传动螺旋以传递运动为主，如机床的进给丝杠。调整螺旋用于调整和固定零件相对位置，如卡尺的微调螺旋。 2．螺纹的牙型决定了螺旋副的传动效率和承载能力。常用的传动螺纹中，传动效率最高的牙型是（ ） A．三角形螺纹 B．梯形螺纹 C．矩形螺纹 D．锯齿形螺纹 【答案】C 【解析】矩形螺纹牙型角为0°，当量摩擦系数最小摩擦损失最少，传动效率最高。但矩形螺纹牙根强度弱加工困难，已逐渐被梯形螺纹替代。锯齿形螺纹单侧工作面牙型角小，综合了矩形螺纹高效和梯形螺纹高强度的优点，用于单向受力的压力机螺旋等。 3．螺旋传动可实现自锁，即螺杆可以驱动螺母运动，但螺母不能反过来驱动螺杆转动。螺旋传动实现自锁的条件是（ ） A．螺纹升角大于当量摩擦角 B．螺纹升角等于螺旋角 C．螺纹升角小于螺旋角 D．螺纹升角小于当量摩擦角 【答案】D 【解析】自锁条件是螺纹升角λ小于当量摩擦角ρv。螺纹升角越小越容易自锁。三角形螺纹牙型角大当量摩擦大容易自锁，故用于连接；矩形螺纹牙型角为零当量摩擦小效率高但不易自锁，故用于传动。单线螺纹导程小升角小，自锁性优于多线螺纹。 4．螺旋传动中螺纹的导程Ph、螺距P和螺纹线数n三者之间的关系为（ ） A．Ph=nP B．Ph=P/n C．Ph=P D．Ph=n/P 【答案】A 【解析】导程Ph=nP，即导程等于螺距乘以螺纹线数。单线螺纹n=1时导程等于螺距；双线螺纹n=2时导程为2倍螺距，螺杆转一周螺母移动两个螺距的距离。多线螺纹用于需要快速移动的场合。 5．梯形螺纹是螺旋传动中最常用的牙型，广泛应用于车床丝杠、螺旋千斤顶等场合。梯形螺纹被广泛应用的主要原因是（ ） A．加工最为简单成本最低 B．牙根强度高且对中性好传动效率适中 C．摩擦力最大自锁性最好 D．可实现双向受力的最优效率 【答案】B 【解析】梯形螺纹牙型角30°，牙根强度高、对中性好且传动效率适中（介于矩形和三角形之间），综合性能优异。锯齿形螺纹单向承力时效率更高但只能单向工作。三角形螺纹自锁性好但效率低不适于传动。矩形螺纹效率最高但强度差加工难。 二、填空题 6．螺旋传动按用途分为____螺旋（如千斤顶）、____螺旋（如车床丝杠）和____螺旋（如卡尺微调）。螺纹的主要参数中____是螺纹在轴向相邻两牙对应点间的距离，____是螺杆转一周螺母移动的轴向距离。 【答案】传力；传动；调整；螺距；导程 【解析】螺距P是相邻两螺纹牙对应点间的轴向距离。导程Ph是螺杆转一周螺母的轴向位移，Ph=nP。螺纹升角λ=arctan(Ph/(πd2))，d2为螺纹中径。 7．螺纹牙型影响螺旋副的性能。____螺纹牙型角60°自锁性好主要用于连接；____螺纹牙型角0°效率最高但强度弱；____螺纹牙型角30°综合性能好广泛用于传动；____螺纹单向工作面效率高用于螺旋压力机。 【答案】三角形；矩形；梯形；锯齿形 【解析】四种常见螺纹牙型的应用分工：三角形螺纹（普通螺纹）专用于连接紧固，梯形螺纹是传动螺旋的标准牙型，锯齿形螺纹用于单向大推力场合，矩形螺纹逐渐被梯形替代。 三、问答题 8．螺旋传动中螺纹的牙型选择对传动性能和自锁性有决定性影响。请回答：（1）三角形螺纹、矩形螺纹和梯形螺纹各有什么特点？为什么三角形螺纹主要用于连接而梯形螺纹主要用于传动？（2）什么是螺旋传动的自锁？自锁条件是什么？为什么在起重螺旋中必须满足自锁条件？ 【答案】（1）三角形螺纹牙型角60°，当量摩擦系数大自锁性好但传动效率低（约30%至40%），牙根强度高，主要用于连接紧固（如螺栓螺母），保证连接不松动。矩形螺纹牙型角为零当量摩擦系数小传动效率高（可达95%），但牙根强度弱加工困难且对中性差，已逐渐被梯形螺纹替代。梯形螺纹牙型角30°，牙根强度高对中性好，传动效率约70%至80%介于矩形与三角形之间，综合力学性能和工艺性最优，是传动螺旋的标准牙型（如车床丝杠、千斤顶）。选择原则：连接追求自锁安全→三角形螺纹；传动追求效率→梯形螺纹（矩形螺纹逐渐淘汰）。（2）自锁是指螺旋副在轴向力作用下螺杆不会自动旋转下滑的现象。自锁条件：螺纹升角λ小于当量摩擦角ρv。起重螺旋（如千斤顶）必须自锁，否则在撤去驱动力矩后重物会在重力作用下使螺杆旋转自动下降造成危险。单线螺纹升角小自锁性好是起重螺旋的首选。 【解析】螺纹牙型的选择核心权衡：自锁性（牙型角大→当量摩擦大→自锁好）vs 传动效率（牙型角小→当量摩擦小→效率高）。连接件选三角形螺纹，传动件选梯形螺纹是机械设计的基本准则。 四、计算题 9．一螺旋千斤顶采用单线梯形螺纹，螺杆中径d2=30mm，螺距P=6mm。已知螺杆与螺母之间的摩擦系数μ=0.12，梯形螺纹的牙型角为30°。试求：（1）螺纹升角λ；（2）当量摩擦角ρv（cos15°≈0.966，arctan0.124≈7.07°）；（3）判断该螺旋是否自锁，并说明如果改用双线螺纹（n=2）是否仍能自锁。 【答案】（1）螺纹升角λ=arctan(Ph/(πd2))。单线n=1，导程Ph=P=6mm。λ=arctan(6/(3.14×30))=arctan(6/94.2)=arctan(0.0637)≈3.65°。（2）当量摩擦系数fv=μ/cos(α/2)=0.12/cos15°=0.12/0.966≈0.124。当量摩擦角ρv=arctan0.124≈7.07°。（3）λ=3.65°<ρv=7.07°满足自锁条件，该螺旋自锁。（4）双线螺纹n=2时Ph=2×6=12mm，λ'=arctan(12/94.2)=arctan(0.127)≈7.26°。λ'>ρv不满足自锁条件，双线螺纹不自锁。单线螺纹升角小自锁性好，多线螺纹升角大效率高但不自锁。 【解析】自锁判断：对比螺纹升角λ与当量摩擦角ρv。λ<ρv时自锁。单线螺纹升角小易自锁但效率低；多线螺纹升角大效率高但不易自锁。当量摩擦角考虑了牙型角的影响（ρv=arctan(μ/cos(α/2))），牙型角越大当量摩擦角越大越容易自锁。 10．一螺旋千斤顶螺杆中径d2=32mm，单线梯形螺纹，螺距P=8mm，手柄有效长度L=400mm。施加在手柄上的推力Fh=200N。试求：（1）该千斤顶的机械效益（理想条件下）；（2）螺杆产生的轴向举升力F；（3）若需举升2吨重物，手柄推力至少需要多大？（g取10m/s²，不计摩擦损失） 【答案】（1）手柄转一周推力做功W入=Fh×2πL。螺杆转一周重物上升一个导程Ph做功W出=F×Ph。理想无摩擦时W入=W出：Fh×2πL=F×Ph。机械效益i=F/Fh=2πL/Ph=2×3.14×400/8=2512/8=314。（2）F=i×Fh=314×200=62800N=62.8kN，约6.4吨。（3）2吨重物所需举升力F'=2000×10=20000N=20kN。所需推力Fh'=F'/i=20000/314≈63.7N。即仅需约64N的力即可举升2吨重物，体现了螺旋传动增力的巨大优势。 【解析】螺旋传动的机械效益i=2πL/Ph，手柄越长、导程越小则增力效果越显著。螺旋千斤顶利用此原理用小力举升重物，是传力螺旋的典型应用。实际存在摩擦损失，实际推力需大于理论值。 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 $