机械设计基础章节练习题-蜗杆传动

1、简述蜗杆传动的特点和应用场合？

【答】蜗杆传动的主要特点有：（1）传动比大，零件数目少，结构紧凑；（2）冲击载荷小、传动平稳，噪声低；（3）当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性；（4）摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0。4左右；（5）由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮（或轮圈），以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的滑动摩擦副。

蜗杆传动通常用于空间两轴线交错，要求结构紧凑，传动比大的减速装置，也有少数机器用作增速装置。

2、蜗杆直径系数的含义是什么？为什么要引入蜗杆直径系数？ 【答】蜗杆直径系数是蜗杆分度圆直径和模数的比值。

引入蜗杆直径系数是为了蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化。 3、为什么蜗轮的端面模数是标准值？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？

【答】1）在中间平面上，普通圆柱蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的啮合传动。所以在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（如模数、压力角等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆等）为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。对于蜗轮来说，端面模数等于中间平面上的模数。

2）蜗杆传动的正确啮合条件是：蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。即

ma1mt2m；a1t2；

4、蜗杆传动的主要失效形式是什么？相应的设计准则是什么？

【答】蜗杆传动的失效形式主要有齿面点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。 在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。

在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。

对于闭式传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。

5、试分析画出图5所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置和方向。

【解】1）各轴的回转方向如图所示； 2）蜗轮轮齿的螺旋方向：

由于两个蜗杆均为右旋，因此两个蜗轮也必为右旋。 3）蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置和方向如图所示

1、滑动轴承的失效形式有哪些？

【答】滑动轴承的失效形式有：磨粒磨损、刮伤、咬合（胶合）、疲劳剥落和腐蚀，还可能出现气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损等损伤。

2、滑动轴承材料应具备哪些性能？是否存在着能同时满足这些性能的材料？

【答】滑动轴承材料性能应具有以下性能：（1）良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性。（2）良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。（3）足够的强度和抗腐蚀能力。（4）良好的导热性、工艺性、经济性等。不存在一种轴承材料能够同时满足以上这些性能。 3、非液体润滑轴承的设计依据是什么？p和p的目的是什么？ 【答】非液体润滑轴承常以维持边界油膜不遭破坏作为设计的最低要求。 p的目的是保证润滑油不被过大的压力挤出，间接保证轴瓦不致过度磨损。 轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fp成正比，p的目的就是轴承的温升，防止吸附在金属表面的油膜发生破裂。

4、液体动压润滑的必要条件是什么？简述向心滑动轴承形成动压油膜的过程？ 【答】形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件是： 1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；

2）被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度（亦即滑动表面带油时要有足够的油层最大速度），其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；

3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。 向心滑动轴承形成动压油膜的基本过程为：

1）轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触，两表面间自然形成一收敛的楔形空间；

2）轴颈开始转动时，速度极低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力的作用下沿孔壁爬升；

3）随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐增多。这时楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈浮起。当轴颈达到稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上。这时，轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的动压力与外载荷相平衡。由于轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力，故摩擦系数达到最小值。

5、某不完全液体润滑径向液体滑动轴承，已知：轴颈直径d200 mm，轴承宽度B200 mm，轴颈转速n300 r/min，轴瓦材料为ZCuAl10Fe3，试问它可以承受的最大径向载荷是多少？

【解】轴瓦的材料为ZCuAl10Fe3，查其许用应力[p]15 MPa，许用[p]12 MPam/s 1）轴承的平均压力应满足式（12-1），据此可得 2）轴承的p应满足式12-2，据此可得

综合考虑（1）和（2），可知最大径向载荷为1.528105 N。

6、某对开式径向滑动轴承，已知径向载荷F35000 N，轴颈直径d90 mm，轴承宽度

B100 mm，轴颈转速n1000 r/min。选用L-AN32全损耗系统用油，设平均温度

Tm90 ℃，轴承的相对间隙 0.001，轴颈、轴瓦表面粗造度分别为Rz11.6 μm，Rz23.2 μm，试校验此轴承能否实现液体动压润滑。

【解】按50查L-AN32的运动粘度，查得V5022cSt，换算出L-AN32 50时的动力粘度：

轴径转速

承受最大载荷时，考虑到表面几何形状误差和轴径挠曲变形。选安全系数为S2，据式12-9和12-10得：

所以

由B/d1.11及0.808，查教材表12-8得有限宽轴承的承载量系数Cp3.372 由于

所以，可以实现液体动压润滑。