机械设计试卷

6、本小题15分 图示为一开式蜗杆传动起重机构。蜗杆蜗轮间当量摩擦系数?v=0.16（不计轴承摩擦损失），起重时作用于手柄之力F＝200N。求：

1）蜗杆分度圆导程角?，此机构是否自锁？ 2）起重、落重时蜗杆转向（各用一图表示）。

3）起重、落重时蜗杆受力方向（用三个分力表示）。 4）起重时之最大起重量及蜗杆受力（用三个分力表示），重物的重量为W。 5）落重时所需手柄推力及蜗杆受力（用三个分力表示）。 6）重物停在空中时蜗杆受力。 7、本小题5分 蜗杆传动时受轴向力Fa=6000N，径向力Fr=2100N，切向力Ft=1600N，蜗杆模数m=8mm，d1=80mm，轴承间的跨距L＝480mm（如图），轴材料为钢（E＝2.1?105MPa)。

1）求图示蜗杆的中点挠度y。[可先引用2)中的公式计算，然后在下一步中证明。]

2）求证蜗杆中点挠度：

y?Ft2?Fr248EI?L3

（可以直接引用材料力学简支梁求变形的公式。）

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8、本小题10分 起重卷筒用蜗杆传动，测得中心距为125mm，模数为5mm，z1＝1，z2＝40，D＝140mm，L=100mm，当量摩擦系数?v=0.18，手推力F＝200N（忽略轴承摩擦）问：

1）在图中画出起吊重物时手柄转向、蜗轮所受三个分力方向，以及蜗轮齿旋向。 2）此机构能否自锁？为什么？ 3）能起吊重物的重量W是多少？ 4）计算蜗轮上三个分力的大小。 9、本小题5分 图示传动中，蜗杆传动为标准传动：m=5mm，d1=50mm，z1=3(右旋)，z2＝40；标准斜齿轮传动：mn=5mm，z3=20，z4=50，要求使轴II的轴向力相互抵消，不计摩擦，蜗杆主动，试求：

1）斜齿轮3、4的螺旋线方向。 2）螺旋角?的大小。

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10、本小题7分 一蜗杆减速器，蜗杆主动，转动方向如图所示，已知蜗杆输入功率P1＝0.6kW，效率?1＝0.75，蜗杆转速n1＝300r/min，蜗杆头数z1＝1，蜗杆直径系数q=12，蜗轮齿数z2＝60，蜗杆、蜗轮的模数m=3mm，压力角?=20?，试求蜗杆所受三个分力的大小和方向。 11、本小题15分 下图为一蜗杆减速器，蜗杆轴输入功率P1＝5.5kW，转速n1=2920r/min，载荷平稳，单向转动，两班制工作，蜗杆和蜗轮间的当量摩擦系数?v=0.018，模数m=6mm，蜗杆直径系数q=9，蜗杆头数z1＝2，蜗轮齿数z2＝60，考虑轴承效率及搅油损失?2=0.95。

（1）确定蜗杆的旋向（齿向），蜗轮的转向； （2）求蜗杆传动的啮合效率?1和总效率?；

（3）求作用在蜗杆和蜗轮上作用力的大小和方向（用分力表示）；

（4）五年（每年按260天计算）内功率损耗的费用（每度电费按0.3元计算）。

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12、本小题5分 一蜗杆减速器，已知蜗杆轴功率P1＝5.5kW，传动效率?=0.8，表面传热系数?＝10.5W/(m2?℃)，减速器散热面积Ａ=1.5m2，要求油的工作温度[t1]≤80℃，试对该减速器进行热平衡计算，请提出如不满足要求时，三种改善热平衡状况的措施。取环境温度t0=20?C。

13、本小题10分

有一闭式普通圆柱蜗杆传动，蜗杆轴的输入功率P＝3kW，转速n1=1430r/min，设计时选用钢制蜗杆（45钢），硬度<45HRC，蜗轮用ZCuSn10P1砂模铸造，?B＝220MPa，弹性系数ZE?160MPa，当量摩擦系数?v＝0.03，传动参数为：蜗杆头数z1＝2，蜗轮齿数z2＝52，模数m=6mm，蜗杆直径系数q=9，载荷稳定（载荷系数K＝1.1)，试按接触疲劳强度计算该蜗杆传动的使用寿命[单位h(小时)]。

注：（1）?H?ZE9.47KT2cos?≤??H? 2d1d2107 NV（2）??H??0.9?B8 14、本小题7分

图示为蜗杆-斜齿圆柱齿轮两级传动，右旋蜗杆的转向如图所示。 1）标出中间轴II和从动轴III的转向； 2）确定蜗轮轮齿的旋向；

3）为使轴II所受轴向力最小，确定斜齿轮螺旋线方向；

4）若蜗杆头数z1?1，蜗轮齿数z2?80，蜗杆分度圆直径d1?80mm，蜗杆直径系数q?10，试求蜗轮端面模数m，蜗杆升角?和中心距a。

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