濮良贵机械设计第10十版复习笔记和课后习题答案详解 第11章.docxVIP

濮良贵《机械设计》（第10版）笔记和课后习题（含考研真题）详解 第11章　蜗杆传动 11.1　复习笔记 【知识框架】 【通关提要】 本章主要介绍了普通圆柱蜗杆传动的参数及几何计算、失效形式、受力分析、强度刚度计算、效率及热平衡计算和圆弧圆柱蜗杆传动设计计算。学习时需要重点掌握蜗杆传动的受力分析，即圆周力、径向力和轴向力的方向判断，多以计算题的形式出现。学习时还需要掌握蜗杆传动的参数选择、效率及热平衡计算，多以选择题、填空题和简答题的形式出现。复习本章时不应以计算为重点，需要注意细节内容的理解及记忆。 【重点难点归纳】 一、蜗杆传动的类型（见表11-1-1） 表11-1-1　蜗杆传动的类型 二、普通圆柱蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算 1．普通圆柱蜗杆传动的基本参数及其选择 （1）模数m和压力角α ①由蜗杆传动正确啮合的条件，在中间平面上，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即 ma1＝mt2＝m，αa1＝αt2 ②蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为tanαa＝tanαn/cosγ，式中，γ为导程角。 （2）蜗杆的分度圆直径d1 为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化，规定蜗杆的直径系数q＝d1/m为标准值，即每一标准模数对应一定数量的蜗杆分度圆直径d1。 （3）蜗杆头数z1 蜗杆头数z1常取为1、2、4、6，头数越多，传动效率越高。 （4）导程角γ 导程角γ由蜗杆的直径d1和蜗杆头数z1确定。 tanγ＝pz/（πd1）＝z1pa/（πd1）＝z1m/d1＝z1/q 式中，pz为蜗杆导程，pz＝z1pa；pa为蜗杆轴向齿距。 （5）传动比i和齿数比u 传动比为：i＝n1/n2。式中，n1、n2分别为蜗杆和蜗轮的转速。 齿数比为：u＝z2/z1。式中，z2为蜗轮的齿数。当蜗杆为主动时，i＝u。 （6）蜗轮齿数z2 蜗轮齿数z2＝iz1；理论应使z2min≥17，通常规定z2＞28；但不宜过大，z2一般不大于80。 （7）蜗杆传动的标准中心距a 蜗杆传动的标准中心距为：a＝（d1＋d2）/2＝（d1＋z2m）/2＝（q＋z2）m/2。 2．蜗杆传动的几何尺寸计算 蜗杆传动的几何尺寸及其计算公式参看教材图11-15及表11-3、表11-4。 三、普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 1．蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料（见表11-1-2） 表11-1-2　蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料 2．蜗杆传动的受力分析（见表11-1-3） 表11-1-3　蜗杆传动的受力分析 3．蜗杆传动强度及刚度计算（见表11-1-4） 表11-1-4　蜗杆传动强度及刚度计算 注：①当蜗杆传动在平稳载荷下工作时，取Kβ＝1；当载荷变化较大，或有冲击、振动时，取Kβ＝1.3～1.6。 ②对于精确制造，且蜗轮圆周速度v2≤3m/s时，取Kv＝1.0～1.1；v2＞3m/s时，Kv＝1.1～1.2。 ③I＝πdf14/64，其中df1为蜗杆齿根圆直径；初步计算时可取L′≈0.9d2，d2为蜗轮分度圆直径；[y]＝d1/1000，d1为蜗杆分度圆直径。 4．普通圆柱蜗杆传动的精度等级及其选择 GB/T 10089—2018对蜗杆、蜗轮和蜗杆传动规定了12个精度等级；1级精度最高，依次降低。蜗杆、蜗轮和蜗杆传动的公差分成三个公差组。 普通圆柱蜗杆传动的精度，一般以6～9级应用得最多。 四、圆弧圆柱蜗杆传动设计计算 1．概述 圆弧圆柱蜗杆传动的主要参数有齿形角α0、变位系数x2及齿廓圆弧半径ρ。 （1）齿形角α0。推荐选取α0＝23°±2°。 （2）变位系数x2。一般推荐x2＝0.5～1.5。 （3）齿廓圆弧半径ρ。推荐ρ＝（5～5.5）m（m为模数）。当z1＝1、2时，取ρ＝5m；z1＝3时，ρ＝5.3m；z1＝4时，ρ＝5.5m。 圆弧圆柱蜗杆的齿形参数及几何尺寸参见教材表11-10。 2．圆弧圆柱蜗杆传动强度计算 根据功率P1、转速n1和传动比i，按教材图11-17初步确定蜗杆传动的中心距a，参考教材表11-11可确定该传动中蜗杆与蜗轮的主要几何参数，基本几何尺寸的计算关系式见教材表11-12。蜗轮齿面接触疲劳强度和蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核见表11-1-5。 表11-1-5　蜗轮齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的校核 五、普通圆柱蜗杆传动的效率及热平衡计算（见表11-1-6） 表11-1-6　蜗杆传动的效率及热平衡计算 注：取αd＝（8.15～17.45）W/（m2·℃），当周围空气流通良好时，取偏大值；t0一般限制在60～70℃，最高不应超过80℃；ta常温情况可取为20℃。 六、圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计（见表11-1-7） 表11-1-7　圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计 11.2　课后习题详解 11-1　试分析图11-2-1所示蜗杆传动