机械设计作业集1011答案

第十章齿轮传动

一、选择题

10—1在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸应标准化的有"^_；应圆整的有正上_；

没有标准化也不应圆整的有B、C、F、H、I、J。

A斜齿轮的法面模数机口B斜齿轮的端面模数如C直齿轮中心距a

D斜齿轮中心距。E齿宽BF齿厚sG分度圆压力角a

H螺旋角0I锥距RJ齿顶圆直径右

10—2材料为20Cr钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是R。

A整体淬火B渗碳淬火C调质D表面淬火

10—3将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮，该齿轮制造工艺顺序

应是A为宜o

A滚齿、表面淬火、磨齿B滚齿、磨齿、表面淬火

C表面淬火、滚齿、磨齿D滚齿、调质、磨齿

10—4为了提高齿轮传动的齿面接触强度应一旦

A分度圆直径不变增大模数B增大分度圆直径

C分度圆直径不变增加齿数D减小齿宽

10-5为了提高齿轮齿根弯曲强度应A

A增大模数B增大分度圆直径C增加齿数D减小齿宽

10—6一减速齿轮传动，主动轮1和从动轮2的材料、热处理及齿面硬度均相同，则两轮齿根的

弯曲应力A。

AOF1>OF2B（5FI<GP2COFI=5F2

10—7一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质，大齿轮2选用45钢正火，它们的齿面接触应

力C

AOHI>OH2BOH1<OH2c5n=OH2

10—8一对标准圆柱齿轮传动，若大、小齿轮的材料或热处理方法不同，则工作时，两齿轮间的

应力关系属于下列第C种。

A碗夫也，OF1?OF2'[OH]1=[OH]2,[OF]1=[OF]2

BOH1=OH2'OF1=OF2,2H]4[OH]2,回]1印利2

cOH1=OH2'OF#OF2'[OH]#[OH]2,

DOH#OH2，OF1=OF2，[OH]#[OH]2,回]#回]2

（OH、5、［OH］、［OF］分别为齿轮的接触应力、弯曲应力、许用接触应力、许用弯曲应力）

10-9一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，若两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同

且寿命系数KNI=KN2,则两轮的弯曲强度为A。

A大齿轮较高B小齿轮较高C相同

10—10—对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动，若两轮的许用接触应力［OHl］=［5d，则两轮

的接触强度C。

A大齿轮较高B小齿轮较高C相同

10―11有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1模数冽1=5加冽，Z［=25；齿轮2模数加2=3冽加，Z2=25,它

们的齿形系数工。

CYi=Y2

BYFal〈YFa2FaFa

10―12有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1的模数H7i=5mm,齿数4=30；齿轮2的模数"?2=3min,

齿数Z2=50,则齿形系数和应力校正系数的乘积加%A—e

A大于B等于C小于D不一定大于、等于或小于

10—13圆柱齿轮传动中，常使小齿轮齿宽仇略大于大齿轮齿宽丛,其目的是C.。

A提高小齿轮齿面接触强度B提高小齿轮齿根弯曲强度

C补偿安装误差，以保证全齿宽接触D减少小齿轮载荷分布不均

10—14对于重要的齿轮传动，可将齿顶进行修缘，目的是C。

A减小齿间载荷分配不均B减小齿向载荷分配不均C减小附加动载荷

10—15在齿轮传动中，将齿轮轮齿加工成鼓形齿的目的是B。

A减小动载荷B改善载荷沿齿向分布不均C提高齿轮的传动精度

io-i6齿轮传动中，动载系数&主要是考虑a因素对齿轮传动的影响。

A齿轮自身制造精度引起的误差B载荷沿齿宽分布不均

C双齿啮合时的载荷分配不均D齿轮以外的其它

10-17齿轮接触强度计算中的材料弹性系数ZE反映了A对齿面接触应力的影响。

A齿轮副材料的弹性模量和泊松比B齿轮副材料的弹性极限

C齿轮副材料的强度极限D齿轮副材料的硬度

10—18对于闭式软齿面齿轮传动,在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度的前提下，齿数宜适当取

多些，其目的是C。

A提高轮齿的弯曲强度B提高齿面的接触强度

C提高传动的平稳性

10—19对于闭式硬齿面齿轮传动,宜取较少齿数以增大模数，其目的是D。

A提高齿面接触强度B减小滑动系数，提高传动效率

C减小轮齿的切削量D保证轮齿的弯曲强度

10—20设计一对齿数不同的齿轮传动，若需校核其弯曲强度时，一般应A

A对大、小齿轮分别校核B只需校核小齿轮

C只需校核大齿轮D应校核哪一个齿轮，无法判断

10—21在齿轮传动中，为减少动载荷，可采取的措施是B。

A改用好材料B提高齿轮制造精度

C降低润滑油粘度D加大模数

10-22直齿圆锥齿轮传动的强度计算方法是以」_的当量圆柱齿轮为基础。

A大端B小端C齿宽中点处

二、填空题

10—23对齿轮材料的基本要求是：齿面硬，齿芯韧；齿轮传动中，软、硬齿面是以齿面硬

直来划分的，当HB<350时为软齿面,一般取小、大齿轮的硬度HBSi-HBS,为30〜50,其原因

是小齿轮的循环次数多；当HB2350时为硬齿面,一般取小、大齿轮的硬度HBSi三HBS2。

10—24在齿轮传动中，获得软齿面的热处理方式有调质、正火，而获得硬齿面的热处理方式

有渗碳淬火、整体淬火、表面淬火等。

10-25一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是点蚀，闭式硬齿面齿轮传动的主要失

效形式是断齿，开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，高速重载齿轮传动，当润滑不良时最

可能出现的失效形式是胶合。

10—26在闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀经常首先出现在节线附近靠近齿根处,其原因

是该处为单齿啮合区、摩擦力大润滑不良。

10-27在推导轮齿齿根弯曲疲劳应力计算公式时，其计算模型是悬臂梁，设计的主要参数是速

数心。一对齿轮传动中，大、小齿轮的弯曲应力不相等。

10—28齿轮齿面接触应力计算公式是在赫芝公式的基础上推导出的,影响齿面接触应力最主要

的参数是分度圆直径心（中心距。）。一对标准齿轮传动，若中心距、传动比等其他条件保持

不变，仅增大齿数Z”而减小模数加，则齿轮的齿面接触疲劳强度且乏。

10—29渐开线齿轮的齿形系数yFa的物理意义是轮齿形状对弯曲应力的影响，标准直齿圆柱齿

轮的为值只与齿轮的齿数有关。设有齿数相同的A、B、C三个标准齿轮，A为标准直齿圆柱

齿轮，B为0=15°的斜齿圆柱齿轮，C为6=30。的直齿锥齿轮，试比较这三个齿轮的齿形系数，

最小的是C，最大的是

10—30齿轮的弯曲疲劳强度极限"Him和接触疲劳强

度极限0HHm是经持久疲劳试验并按失效概率为1%

来确定的，试验齿轮的弯曲应力循环特性为脉动循环。

10—31—齿轮传动装置如图所示，轮1为主动，在传

动过程中，轮2的齿根弯曲应力按对称循环变化,

而其齿面接触应力按脉动循环变化。若求得其齿根

最大弯曲应力为300MPa,则最小应力值为

-300MPa,应力幅值为300Mpa,平均应力为0。

10—32在斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角B既不宜过小，也不宜过大，因为B过小，会使得斜齿

轮的优点不能充分发挥,而过大又会使得轴向力过大。因此，在设计计算中，P的取值应为

8-20°,可以通过调整B而对中心距进行圆整。

10—33填注下表中参数的荐用范围（一般情况下）：

软齿面Z]=20〜40

闭式

齿直齿圆柱齿轮齿数Z1硬齿面zi=17〜25(30)

轮开式z】=17〜20

传

动斜齿圆柱齿轮的螺旋角PB=8〜20。

传递动力的齿轮模数加m>2mm

大、小齿轮的齿宽bi=b2+(5〜10)加加

三、分析与思考题

10—34在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？

答：1、加大齿根圆角半径，以减小应力集中；

2、增加轴的刚性，使受载均匀；

3、采用合适的热处理使齿芯具有足够的韧性；

4、对齿根进行强化处理。

10—35齿面点蚀一般首先发生在轮齿的什么部位？在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破

坏？如何提高齿面抗点蚀的能力？

答：齿面点蚀一般首先发生在轮齿节线附近靠近齿根处。开式齿轮传动的主要失效是磨损，还没

有出现点蚀就可能已磨损了。

措施：1、提高齿面硬度，降低粗糙度；

2、提高润滑油粘度；

3、采用正传动，提高综合曲率半径，减小接触应力。

10-36软齿面齿轮和硬齿面齿轮是如何划分的？软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区

别？为什么？

答：根据齿面硬度划分，HB<350,为软齿面；HB>350,为硬齿面。硬齿面齿轮的加工比软齿面

多了齿面硬化处理和精加工两道工序，主要是因为齿面硬化处理后有变形出现，需要精加工。

10—37在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏?胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位?如何提高

齿轮齿面抗胶合的能力？

答：在高速重载工况下工作的闭式齿轮易出现胶合破坏，

提高齿轮齿面抗胶合的能力，可：

1、提高齿面硬度，降低粗糙度；

2、低速用粘度大的润滑油，高、中速及重载低速用极压润滑油；

3、采用变位齿轮，减小滑动系数；

4、减小模数，降低齿高，减小滑动系数；

5、两齿轮配对时，齿面有硬度差，HB「HB#30〜50。

10-38为什么轮齿的弯曲疲劳裂纹首先发生在齿根受拉伸一侧？

答：拉应力导致疲劳裂纹的扩展。

10—39在直齿圆柱齿轮强度计算中，当齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足时，可采用什

么措施提高弯曲强度？

答：1、增大模数如

2、适当增大齿宽6；

3、采用正变位齿轮。

10-40标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比3、转矩71、齿宽6均保持不变，试问在下列条件下

齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生什么变化？

（1）模数加不变，齿数Z1增加；

（2）齿数zi不变，模数加增大；

（3）齿数句增加一倍，模数机减小一半。

答：⑴弯曲应力I（%增大，&减小，YpaYsa减小），接触应力I（小增大）；

（2）弯曲应力|增大，刈增大，不减小），接触应力I（刈增大）；

（3）弯曲应力t（仅减小使5大量增大，Z1增大使5少量减小），接触应力不变（小不变）；

10-1一对圆柱齿轮传动，大、小齿轮齿面接触应力是否相等?大、小齿轮的接触强度是否相等?

在什么条件下两齿轮的接触强度相等？

答：在任何情况下，大、小齿轮齿面接触应力都相等，但接触强度不一定相等，因为大、小齿轮

的材料、热处理等不同，许用接触应力不一定相等。若大、小齿轮的材料、热处理情况相同，还

要看两齿轮的寿命系数是否相等，只有KHN1=KHN2,则两齿轮的许用接触应力才相等。两齿轮的

接触强度相等。

10一2一对圆柱齿轮传动，一般大、小齿轮齿根弯曲应力是否相等?大、小齿轮弯曲强度相等的条

件是什么？

答：一般大、小齿轮齿根弯曲应力不相等，51>行2。

大、小齿轮弯曲强度相等的条件是:

2]

10—43试分析一对标准直齿圆柱齿轮传动，在中心距和传动比一定的情况下，齿数和模数的不同

选择方案各有何利弊？

答：齿数增大，模数减小，贝

1、重合度“t，传动平稳；

2、齿高,滑动系数I，磨损1；

3、而I,齿轮重量I,切削量I；

4、齿轮弯曲强度，。

1074齿宽系数（pd的大小对齿轮传动的尺寸和强度影响如何?选取时要考虑哪些因素？

答：齿宽系数如越大，则齿轮的有效齿宽越大，齿轮的承载能力越强，强度越高；但齿宽越大，

齿轮的偏载越严重，使得载荷分布不均匀，勺增大，计算应力增大，强度降低。因此，要根据支

承方式适当选择齿宽系数加。

10V5在圆柱齿轮传动设计中，为什么通常取小齿轮的宽度大于大齿轮齿宽?在强度计算时是采用

哪个齿宽?圆锥齿轮传动又如何？

答：因为轴系零件和箱体存在加工和装配误差，使得两齿轮轴向错位而减小了轮齿的接触宽度，

为了保证轮齿的接触宽度，通常取小齿轮的宽度大于大齿轮齿宽。在强度计算时采用的有效齿宽

是大齿轮的齿宽。圆锥齿轮则两齿轮的齿宽取为相等，因为圆锥齿轮的轴向位置可以调整，而且

要求两齿轮的锥顶重合，大端面应当对齐。

10—46在齿轮传动中，载荷分布不均匀系数勺与哪些因素有关？可采取哪些措施减小廊？

答：载荷分布不均匀系数廊考虑载荷沿轮齿接触线分布不均匀的影响，这主要是由于系统变形

（轴、轴承、箱体等）引起的，有弯曲变形和扭转变形，可采取如下措施减小为：

1、提高轴、轴承、机架的刚度；

2、提高齿轮的制造、安装精度；

3、尽量使齿轮相对轴作对称布置，避免悬臂布置；

4、适当减小齿宽；

5、转矩从远离齿轮端输入；

6、重要传动中的齿轮作成鼓形齿。

10—47有一对标准直齿圆柱齿轮传动。有关参数和许用值如下表，试分析比较哪个齿轮的弯曲疲

劳强度高？哪个齿轮的接触疲劳强度高？

齿轮mzYFaYsab孱］CH]

12mm202.82.245mm490MPa570MPa

22mm502.42.340mm400MPa470MPa

合：K_KFv_\KFtu+177

与一入^Fa^Sa~E

bmVbd、u

弯曲强度可比较fenl=[*]=490=7954

6n^Fal^Sal2.8x2.2

[%]=[。尸2]=400=7246

册2YFaJsa224x2.3^齿轮1的弯曲强度高。

接触强度可比较卜加］和卜力］

显然［O//1］＞［(5//2］,齿轮1的接触强度高。

10V8现有48两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动。其参数如下表所示。其材料及热处理硬度、

载荷、工况及制造精度均相同。试分析比较这两对齿轮接触强度及弯曲强度的高低。

齿轮对mZ1Z2b

A2409060

B4204560

解：两对齿轮的材料及热处理硬度、载荷、工况及制造精度均相同，即表示其许用应力都相同,

只需比较其计算应力的大小。

A:di=mzi=2X40=80mmB:di=mzi=4X20=80mm

弯曲强度：

每对齿轮都是小齿轮的弯曲应力大，只算小齿轮的弯曲应力。

A：c此YY.吗yyJyy_2.4x1.67

O尸1一LYFaiYSal~11YFa\YSa\YFaiYSal-。-2.UU4

bmbind、m2

B：

。门=等及1=若及乙产’及几==2.17

bmbmaxm4

/对齿轮的弯曲强度高。

接触强度：

A-.

—■ZHZE0.01767

U

B-.

以440.01767

U

GHA=仃樵

两对齿轮的接触强度一样高。

1079一标准直齿圆柱齿轮传动，若传递载荷不变，齿轮齿数、中心距和许用应力不变，小齿轮

转速力i从960〃加”降为720试问要改变何参数，并使该值与原用值之比大致等于多少才

能保证该传动具有原来的抗弯曲强度？

答：由于转速下降，使得传递的扭矩增加，有

PP

7；=9550—=9550—

960

pP

7],=9550—=9550—

1"720

即扭矩增加为原来的—=1.333倍。由弯曲应力计算公式

720

_KFtvv2KTY

SC，j1FaSa

嬴bmdx

只有改变齿宽b,并使其等于原用值的1.333倍才能保证该传动具有原来的抗弯曲强度。

10—50两级齿轮传动中，若一级为斜齿，另一级为直齿，试间斜齿圆柱齿轮应置于高速级还是低

速级？为什么？若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级还是低速

级？为什么？

答：斜齿圆柱齿轮应置于高速级，这是因为斜齿轮在高速级时相对于低速级时的轴向力小，可使

轴承受力较小。若为直齿锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动，锥齿轮应置于高速级，这是因为

高速级速度高、受力小，锥齿轮的尺寸较小，便于加工。

10—51(3)答：

__|2町％2±iI2KT[94/44+1

J-与2-，勺'HE~190x(2.5x44)2.94/44'H

=0.00116^2KT\-ZHZE

I2K475/40+1zz

[100x(3x40)2.75/40H:

_2K.-75/40+1

-1100x(3x40)2.75/40

=0.001508J2K7；-ZHZE

齿轮4的接触强度最弱。

10—51图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器。已知，高速级齿数4=44,Z2=94,模数

mi2=2.5mm,中心距a12=175mm,齿宽仿=90加加；低速级齿数Z3=40,z4=75,模数加34=3mm,

中心距的4=175mm齿宽64=100〃7加；四个齿轮的材料相同，许用接触应力分别为：[oH]i=[oH]3=

550MPa,[oH]2=[oH]4=420MPa；传动的摩擦损耗可忽略不计，假设两对齿轮传动的载荷系数K

相同。试：

(1)标出齿轮2轮齿螺旋线的旋向，以使II轴轴承上所受轴向力小些；

(2)画出各齿轮的受力图(力的作用点和方向)；

(3)判断哪个齿轮的接触强度最弱。

答：%〃n

------y----------------------%

IIIni

题10—51图

(3)的解答在上一页。

10—52图示为二级圆锥-圆柱齿轮减速器简图，输入轴I转向如图所示。

(1)合理确定斜齿轮3和4的螺旋线方向(画在图上)，；

(2)在图上画出各齿轮的圆周力、径向力和轴向力的方向；

(3)111轴为输出轴，应从III轴的哪端输出扭矩为好？为什么？

题10—52图

应从III轴的上端输出扭矩，使弯曲、扭转的变形抵消一部分。

10—53有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，方案一其参数为：m=4mm.zi=20、z2=60,

经强度计算其齿面接触疲劳强度刚好满足设计要求，但齿根弯曲应力远远小于许用应力，因而又

进行了两种方案设计。方案二为：加=2〃加、zi=40、Z2=120,其齿根弯曲疲劳强度刚好满足设计要

求；方案三为：m=2mm、2尸30、z2=90o假设改进后其工作条件、载荷系数K、材料、热处理硬

度、齿宽等条件都不变，问：

(1)改进后的方案二、方案三是否可用？为什么？

(2)应采用哪个方案更合理？为什么？

答：(1)方案二dx=mzx=2x40=8Qmm

与方案一的小相同，齿面接触疲劳强度不变，可用。

方案三

4=mzx=2x30=60mm

比方案一的4减小，齿面接触疲劳强度降低，不可用。

(2)方案一与方案二相比较，应采用方案二更合理，因为在当不变的条件下，齿数多、模数小有

如下优点：

1、重合度“t，传动平稳；

2、齿高,滑动系数I，磨损J；

3、daI,齿轮重量I，切削量!。

四、设计计算题

10—54设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为［©H］i=700MPa,［0H］2=6OOMP。，

求得中心距。=100〃?机；现改用［加1=600四7%,［。让=40(加04的材料，若齿宽和其它条件不变，为

保证接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距优。

docI即ax]

1600

卜/ar_a_100X-150/»/»

1,1400

10—55一直齿圆柱齿轮传动，已知4=20,Z2=60,w=4mm,Bi=45mm,B2=40mm,齿轮材料为

锻钢，许用接触应力［0Hh=5OO"Pa,［由2=430必^,许用弯曲应力回］尸340必^,

［oF］2=280Wa,弯曲载荷系数K=1.85,接触载荷系数K=1.40,求大齿轮所允许的输出转矩0(不

计功率损失)。

解：1、计算弯曲强度允许的输出转矩

340

2K1\-=78.34

^Fa^Sa-^Fa^Sal

GF2.8x1.55

1

bmzx

280

(《处2min{上工，巨L}70.98

%心2.28x1.75

2KYFalYSalYFa2YSa2

40X42X320

=----------------X70.98=245552Nmm=245552X3=736657Nmm

2x1.85

n2

2、计算接触强度允许的输出转矩

Tvbmh；Mmin{[oJ,[%]?}y2KT、u+1

-ZHZE<[%]

izzbm2zfu

l2KM+1乙H乙E

40X42X2023430

-)2=56312JVmmT4=56312X3=168938Nmm

2x1.442.5x189.8

n2

大齿轮所允许的输出转矩？2=168938而加。

10—56有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数zi=20,传动比，=3,模数m=4mm,

齿宽b=SQmm,齿面接触应力51=400必^,大齿轮齿根弯曲应力oF2=50Wa1,现可忽略载荷

系数K对强度的影响，试求：

(1)小齿轮的齿根弯曲应力0F1；

(2)当其他条件不变，而6=40"加时的齿面接触应力必和齿根弯曲应力曲、*2；

(3)当传动比，及其他条件不变，而zi=40,仅=2%加时的齿面接触应力C"H和齿根弯曲应力

。Fl、OF2。

解：⑴YY28x155

。尸1==50X=55.oi^

YF-2.28X1.73

(2)

2KT\u+10尸=符934凡]

6H，ZHZE4Z]

bm/ubm

80=。J=55.01X—=110.02"?。

p=400X—=565.6SMPa

40""b'40

⑥=oJ=50x—=10QMPa

F2F,H40

(3)。7=0.=400人。。(因为小不变)

nTz42x?O

x=55.01X———=110.02叱。

°F1=°Fl，2，2

mZ]2X40

24220

mzix

，2，=50x—~-=l00MPa

mZ]22X40

10—57设计铳床中一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率尸产7.5前F,小齿轮主动，转速ni=1450r/加小

齿数句=26,Z2=54,双向传动，工作寿命4=12000鼠小齿轮对轴承非对称布置，轴的刚性较大,

工作中受轻微冲击，7级制造精度。

解：略

10—58设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率g=40左忆转速”=2800向沅，传动比-32,工作

寿命〃=10006小齿轮作悬臂布置，工作情况系数（=1.25。

解：略

10—59设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。已知功率Pj=9.2kW,转速“1=970厂加沅，传动

比i=3,小齿轮悬臂布置，单向转动，载荷平稳，每日工作8小时，工作寿命为5年（每年250个

工作日）。

解：略

第十一章蜗杆传动

一、选择题

11—1与齿轮传动相比，D不能作为蜗杆传动的优点。

A传动平稳、噪声小B传动比可以较大

C可产生自锁D传动效率高

11—2阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当与直齿条与其齿轮的啮合。

A摆线B渐开线

C圆弧曲线D、变态摆线

11-3在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使B。

A传动效率提高，蜗杆刚度降低B传动效率降低，蜗杆刚度提高

C传动效率和蜗杆刚度都提高D传动效率和蜗杆刚度都降低

11-4大多数蜗杆传动，其传动尺寸主要由齿面接触疲劳强度决定，该强度计算的目的是为防止

Do

A蜗杆齿面的疲劳点蚀和胶合B蜗杆齿的弯曲疲劳折断

C蜗轮齿的弯曲疲劳折断D蜗轮齿面的疲劳点蚀和胶合

11一5在蜗杆传动中，增加蜗杆头数zi，有利于D。

A提高传动的承载能力B提高蜗杆刚度

C蜗杆加工D提高传动效率

11-6为了提高蜗杆的刚度，应A。

A增大蜗杆的直径B采用高强度合金钢作蜗杆材料

C蜗杆硬度，减小表面粗糙度值

11-7为了提高蜗杆传动的啮合效率小，在良好润滑的条件下，可采用B.。

A单头蜗杆B多头蜗杆

C较高的转速及1D大直径系数蜗杆

11-8对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是B。

A防止润滑油受热后外溢，造成环境污染B防止润滑油油温过高使润滑条件恶化

C防止蜗轮材料在高温下机械性能下降D蜗杆蜗轮发生热变形后正确啮合受到破坏

11-9对于一般传递动力的闭式蜗杆传动，其选择蜗轮材料的主要依据是_A—。

A齿面滑动速度B蜗杆传动效率

C配对蜗杆的齿面硬度D蜗杆传动的载荷大小

11—10对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是B。

A传动比不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径比B蜗杆直径系数越小，则蜗杆刚度越大

C在蜗轮端面内模数和压力角为标准值D蜗杆头数4多时，传动效率提高

11-11蜗杆传动的当量摩擦系数、随齿面相对滑动速度的增大而

A增大B不变C减小

11—12在蜗杆传动中，轮齿承载能力计算，主要是针对D来进行的。

A蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度B蜗杆齿根弯曲强度和蜗轮齿面接触强度

C蜗杆齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度D蜗轮齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度

11—13蜗杆常选用的材料是C。

AHT150BZCuSnlOPl

C45号钢DGCrl5

11-14蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中B.为最易发生。

A点蚀与磨损B胶合与磨损

C轮齿折断与塑性变形D胶合与塑性变形

11—15蜗轮蜗杆传动中，蜗杆1和蜗轮2受到的转矩的关系为C

AT2=TXBT2=iT1

二、填空题

11—16蜗杆直径系数q=d\!m_0

11—17蜗杆传动发生自锁的条件是僻5。

11—18阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是加a]=%12_=加，o(ai=a,t2=a,丫1=也。

11-19在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动春越7氐，自新性越好。一般蜗杆头数常取k

2、4、6。

11—20对滑动速度Vs>4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用合金钢进行淬火处理:蜗轮

的材料可选用锡青铜。

11—21蜗杆传动中强度计算的对象是蜗轮，其原因是材料上，蜗轮采用青铜，强度差、结构

上，蜗杆的齿是连续的，蜗轮的齿是独立的。

11-22蜗杆传动中，蜗杆螺旋线的方向和蜗轮螺旋线的方向应相同，蜗杆的导程角应等于蜗

轮的螺旋角。

11-23闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、溅油损耗三部

分。

三、分析与思考题

11-24蜗杆传动与齿轮传动相比有何特点?常用于什么场合？

答：特点：

1、传动比大，结构紧凑；

2、传动平稳，噪声低；

3、当产5时，具有自锁性；

4、齿面滑动速度大，效率低。

适用于大传动比的运动传递，而在动力传输中的应用受到限制。

11-25与普通圆柱蜗杆传动相比，圆弧圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动各有何特点?

各适用于什么场合？

答：圆弧圆柱蜗杆传动效率高，承载能力强，体积小，质量小，结构紧凑，应用于各种机械设备

的减速机构中；

环面蜗杆传动传动效率高，承载能力强；

锥蜗杆传动重合度大，传动比范围大，承载能力和效率较高。

n—26影响蜗杆传动效率的主要因素有哪些?为什么传递大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动？

答：影响蜗杆传动效率的主要因素有啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、溅油损耗，其中主要是

啮合摩擦损耗，它与蜗杆的导程角、滑动速度等有关。传递大功率时很少用普通圆柱蜗杆传动是

因为其效率较低。

11-27在普通圆柱蜗杆传动中，为什么将蜗杆的分度圆直径规定为标准值？

答：将蜗杆的分度圆直径规定为标准值是为了限制滚刀的数目，便于滚刀的标准化。

11—28蜗杆传动的失效形式及计算准则是什么？常用的材料配对有哪些？选择材料应满足哪些

要求？

答：开式：失效形式为齿面磨损、轮齿折断，设计准则为保证齿根弯曲疲劳强度；

闭式：失效形式为齿面胶合、点蚀，设计准则为按齿面接触疲劳强度设计，校核齿根弯曲疲劳

强度，还需作热平衡核算。

蜗杆的材料一般为碳钢、合金钢；蜗轮的材料为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁。

选择蜗轮、蜗杆材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是具有良好的磨合和耐磨性能。

11—29蜗轮材料的许用接触应力，有的与相对滑动速度大小有关，而与应力循环次数无关，有的

则相反，试说明其原因。

答：当蜗轮材料为灰铸铁或高强度青铜(OB2300Mp°)时，蜗杆的承载能力主要取决于齿面胶合

强度，但因目前无胶合强度计算公式，故采用接触强度计算，在查蜗轮的齿面许用接触应力时，

要考虑相对滑动速度的大小，而且胶合不属于疲劳失效，因此许用接触应力与应力循环次数无关。

若蜗轮材料为OB<300M7%的锡青铜，则蜗轮主要为接触疲劳失效，许用接触应力与应力循环次数

有关。

11--30对于蜗杆传动，下面三式有无错误?为什么？

._31_n_z_d

（1）x22

C02n2dx

d}+（72m,、

⑵a=2=2（4+Z2）

2T2TJ27；

⑶卜—2—i——L—卜

,2

~d2~d2~dx~“

,_CDj_n_zd

答:⑴x22

co2n2Z]&

m,、m,、

⑵z+z

a=2一=2（1+Z2）H2（i2）

_2T_27^i|2草27]z_27；2T\

(3)2

d2d2d2d2dxtany4

11—31蜗杆传动设计中为何特别重视发热问题?如何进行热平衡计算?常用的散热措施有哪些？

答：蜗杆传动齿面滑动速度大，效率低，所以工作时发热量大，若热量不能及时散出，将因油温

不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发

热量等于同时间内的散热量的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定的范围内。

常用的散热措施：

1、加散热片以增大散热面积；

2、在蜗杆的轴端加装风扇以加速空气的流通；

3、在传动箱内装循环冷却管路。

11—32为什么蜗杆传动要进行蜗杆的刚度计算?对于常用的两端支承蜗杆轴如何进行刚度计算？

答：蜗杆传动由于传动比较大，蜗轮的尺寸较大，蜗杆的支承跨距较大，蜗杆受力后会产生较大的

变形，会造成轮齿上载荷集中，影响正确啮合，所以要进行蜗杆的刚度计算。

11—33为什么普通圆柱蜗杆传动的承载能力主要取决于蜗轮轮齿的强度,用碳钢或合金钢制造蜗

轮有何不利？

答：由于结构和材料上的原因，失效总是发生在蜗轮上。结构上：蜗杆是连续的齿，而蜗轮的齿

则是孤立的；材料上：蜗杆是钢制的，强度较高，而蜗轮的材料则是青铜，强度较低。在蜗杆传

动中，啮合齿面具有较大的滑动速度，为了减少磨损，提高抗胶合能力，要求配对轮齿材料具有

良好的减磨性、磨合性和耐磨性，用碳钢或合金钢制造蜗轮，虽强度高，但与碳钢蜗杆配对时减

磨性和耐磨性差。

11—34在动力蜗杆传动中，蜗轮的齿数在什么范围内选取?齿数过多或过少有何不利？

答：蜗轮齿数主要取决于传动比，即Z2=，Z1。Z2不宜太小(如Z2<26),否则将使传动平稳性变

差。Z2也不宜太大(Z2<80),否则在模数一定时，蜗轮直径将增大，从而使相啮合的蜗杆支承间

距加大，降低蜗杆的弯曲刚度。

11—35图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮(或蜗杆)的转向，蜗轮齿的螺旋

线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。

题11—35图

11—36如图所示传动系统，已知输出轴7%的方向。

(1)使各轴轴向力较小，确定斜齿轮3、4和蜗杆蜗轮1、2的螺旋线方向(标在图上或用文字说

明)及各轴的转向；

(2)在图中标出各齿轮轴向力的方向。

45

X%%%X

X6

XX

3

2

题11—36图

四、设计计算题

11—37某传动装置中采用蜗杆传动，电机

功率尸=10%忆转速〃=970"加加，蜗杆

传动参数：zi=2,Z2=60,q=8,机=8,

f〃i

右旋，蜗杆蜗轮啮合效率巾=0.75,整个传动系统总效率U=0.70,卷筒直径。=600mm,试求:

(1)重物上升时，电机的转向(画在图上)；

(2)重物上升的速度v；

(3)重物的最大重量W；

(4)蜗杆蜗轮所受各力大小，并标出各力的方向。

题11—37图

解：(1)如图

（2）

CO；_M,_Z2_

I-------------

co2

3]_々兀/30_970XK

co==3.386

230-30~900

v=—•（D3.386=1015.78加掰/s=1.015加/s

22?2

（3）Pr|10X103X0.7

W=-1=---------------=6S96.55N

v1.015

（4）T,=95.5—=95.5x10sx—=98453.6^mm

%970

T2=矶=98453.6x3x0.75=221520.6而加

口口2TlL2x984532x98453

Ft,=Fa2=—=-----------=------------