考点9 蜗杆传动《机械基础》山东省（春季高考）机械类 知识讲解

山东省（春季高考）机械类 机械基础 复习讲义 模块三 机械传动 3.4蜗杆传动 【考纲要求】 （1） 了解蜗杆传动的组成、特点、应用及传动比的计算。 （2） 了解蜗杆传动的材料及失效形式。 【知识和技能要点】 知识点一 蜗杆传动的组成、特点及应用 1.蜗杆传动的组成及应用 蜗杆传动机构由蜗杆和蜗轮组成，通常两轴线在空间交错角为90°,用于传递空间异面两交错轴之间的运动和动力。蜗杆传动广泛用于各种机械设备和仪表中，常用作减速传动。蜗杆传动中，一般蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。 2.蜗杆传动的应用特点 (1)传动比大，结构紧凑 蜗杆传动比可以很大，一般情况下蜗杆传动的传动比i=28～80。 (2)传动平稳，噪声小 蜗杆的齿为连续不断的螺旋齿，传动时与蜗轮的啮合是逐渐进入和退出，且同时啮合的齿数多。 (3)易实现自锁，有安全保护作用 当蜗杆的导程角小于材料的当量摩擦角时，蜗杆传动可实现自锁，只能用蜗杆带动蜗轮，而不能用蜗轮带动蜗杆。这一特性用于起重机械设备中，能起到安全保护的作用。 (4)承载能力大 蜗杆与蜗轮啮合时同时进入啮合的齿数多，因此承载能力大。 (5)传动效率低 由于齿面间滑动速度较大，蜗杆传动摩擦损失大，效率低。一般蜗杆传动的效率η=0.7~0.9,具有自锁性的蜗杆传动效率η<0.5。 (6)成本高 为减少摩擦，提高效率和使用寿命，蜗轮常采用青铜等价格较贵的减摩材料制造，成本较高。 知识点二 蜗杆传动转向的判断 （1）蜗杆按旋向可分为右旋蜗杆和左旋蜗杆两种，蜗轮按旋向也分为右旋蜗轮和左旋蜗轮。在蜗杆传动中，蜗杆、蜗轮的旋向是一致的，即同为左旋或同为右旋。如图2-3-4所示。 图 2 - 3 - 4 蜗杆、蜗轮的旋向 判定蜗杆的旋向用右手法则来判定：手心对着自己，四指顺着蜗杆轴线方向摆正，若齿向与 右手拇指指向一致，则为右旋，反之则为左旋。在实际应用中，因右旋蜗杆便于制造，故一般多用右旋蜗杆。蜗轮的旋向判定方法同蜗杆旋向的判定，如图2-3-5所示。 右旋 图2 - 3 - 5 蜗杆、蜗轮旋向的判定 蜗轮的回转方向取决于蜗杆的旋向和蜗杆的回转方向，通常用左(右)手定则来判定，具体为左旋蜗杆用左手，右旋蜗杆用右手。四指弯曲表示蜗杆的回转方向，大拇指伸直代表蜗杆轴线，则拇指所指方向的相反方向为蜗轮上啮合点的线速度方向。如图2-3-6所示。 (a)右旋蜗杆传动 (b)左旋蜗杆传动 图2 - 3 - 6 蜗轮回转方向的判定 （2）按蜗杆上螺旋线的条数分为单头蜗杆和双头蜗杆。蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过一齿；若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过两个齿。单头蜗杆主要用于传动比较大的场合，要求自锁的传动必须采用单头蜗杆。多头蜗杆主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。 知识点三 蜗杆传动的传动比 1.蜗杆传动的主要参数 蜗杆传动的主要参数有模数m、压力角α、蜗杆导程角γ、蜗杆直径系数q、蜗杆的分度圆直径d₁、蜗杆头数z₁、蜗轮齿数z₂、传动比i、中心距a等。 2.蜗杆头数z₁、蜗轮齿数z₂ 蜗杆头数指蜗杆上螺旋线的数目。蜗杆头数通常为z₁=1、2、4、6等。单头蜗杆容易切削，导程角小，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。 3.传动比i 式中，n₁——蜗杆的转速，r/min; n₂——蜗轮的转速，r/min; z₁——蜗杆头数； z₂——蜗轮齿数， 应当指出，蜗杆传动的传动比不等于蜗轮和蜗杆两个分度圆直径之比。 知识点四 蜗杆传动的材料及失效形式 1.蜗杆蜗轮的材料 蜗杆在低、中速时可采用45钢调质，高速时采用40Cr、40MnB调质后表面淬火，或采用20、20CrMnTi渗碳淬火。 蜗轮的材料主要采用青铜。齿面滑动速度较低时常用铸铝铁青铜ZCuAl10Fe3;齿面滑动速度较高或连续工作的重要场合常用铸锡磷青铜ZCuSn10P1或铸锡铅锌青铜ZCuSn5Pb5Zn;低速、轻载场合，以及直径较大的蜗轮，也可使用HT200、HT300。 2.蜗杆蜗轮的结构 蜗杆与轴做成一体，称为蜗杆轴。车制蜗杆与铣制蜗杆结构有所不同。 蜗轮的结构有整体式和组合式两种。对铸铁蜗轮或直径<100mm的青铜蜗轮，可制成整体式。对尺寸较大的青铜蜗轮，为节约贵重金属，可采用组合结构，齿圈用青铜，轮芯用铸铁或钢。齿圈与轮芯采用过盈配合，为增加配合的可靠性，沿结合缝还要拧上紧定螺钉，当直径较大时可以用铰制孔用螺栓连接，有齿圈式、螺栓连接式、镶铸式。 3.蜗杆传动的失效形式与维护 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动类似，有疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿折断等。由于蜗杆传动齿面滑动速度较大、发热量大、磨损较为严重，所以一般开式传动的失效主要是由于润滑不良、润滑油不洁而造成磨损；一般润滑良好的闭式传动失效形式主要是胶合。 (2)蜗杆传动的润滑 润滑对蜗杆传动具有特别重要的意义。由于蜗杆传动产生的热量较大，所以要求工作时有良好的润滑，其目的就在于减少摩擦与散热，以提高蜗杆传动效率，防止胶合及减少磨损。蜗杆传动的润滑方式主要有油池润滑和喷油润滑。 【练习题】 一、单项选择题 1.关于蜗杆传动，以下说法错误的是( ) A.传递两空间交错轴之间的运动和动力 B.传动比大，结构紧凑 C.用于功率大或连续工作场合 D.可以自锁，有安全保护作用 2.不能实现运动形式改变的机械传动或机构的是( ) A.螺旋传动 B.齿轮齿条传动 C.凸轮机构 D.蜗杆传动 3.采用蜗杆传动的起重装置，蜗杆的头数z₁=2,蜗轮的齿数z₂=40,蜗杆转一转时， 蜗轮转过的转数是( ) A.20 B.2 C.0.5 D.0.05 4.为保证手动简单起重设备的蜗杆传动能有效自锁，一般应采用的蜗杆为( ) A.单头，小导程角 B.多头，小导程角 C.单头，大导程角 D.多头，大导程角 5.如图所示，在括号中标出蜗杆或蜗轮“三向”中所缺的一向。( ) ） ） ( (a) (b) (c) (d) 6.如图所示，蜗杆传动中，蜗轮转向标注正确的是( ) A. B. C. D. 7.下列关于蜗杆传动的特点，说法错误的是( ) A.结构紧凑，能获得较大传动比 B.传动平稳，噪声小 C.单头蜗杆容易实现自锁 D.效率较高，发热量小 8.如图所示蜗杆传动简图中，转向关系表示不正确的是( ) A. B. C. D. 9.在蜗杆传动中最常见的是( ) A.阿基米德蜗杆 B.渐开线蜗杆 C.延伸渐开线蜗杆 D.圆弧面蜗杆 10.计算蜗杆传动的传动比时，下列公式错误的是( ) A.i=w₁/w₂ B.i=n₁/n₂ C.i=d₂/d₁ D.i=z₂/z₁ 11.尺寸较大或磨损后需要更换齿圈的蜗轮，宜采用的结构形式是( ) A.整体式 B.齿圈式 C.螺栓连接式 D.镶铸式 12.蜗杆传动润滑良好的闭式传动主要的失效形式是( ) A.磨损 B.点蚀 C.塑性变形 D.胶合 13.具有自锁作用的蜗杆传动，其传动效率小于或等于( ) A.90% B.80% C.100% D.50% 14.下列各项中，不属于蜗杆传动的主要失效形式的是( ) A.齿面胶合 B.塑性变形 C.齿面磨损 D.轮齿折断 15.齿圈式蜗轮中采用 将齿圈固定在轮芯上。( ) A.键连接 B.销钉连接 C.螺钉连接 D.螺栓连接 16.低速轻载及直径较大的蜗轮的材料可使用( ) A.锡青铜 B.合金钢 C.HT300 D.低合金钢 17.要求自锁的蜗杆传动必须采用( ) A.多头蜗杆 B.单头蜗杆 C.右旋蜗杆 D.左旋蜗杆 18.如图所示的蜗杆传动简图中，转向关系表示正确的是( ) A. B. C. D. 二、简答题 1.如图所示，已知蜗杆z₁=2,z₂=40,卷筒直径D=600mm。 (1)重物G是上升还是下降? (2)若重物G的移动速度v=12.56m/min,求蜗杆的转速。 【答案】 一、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.A 5. ) 6.C 7.D 8.D 9.B 10.C 11.B 12.D 13.D 14.B 15.B 16.C 17.B 18.C 二、简答题 1、 （1） 下降 （2） 133.33r/min 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 $