例11-1 已知一阿基米德蜗杆传动,其传动比i=18,蜗杆头数z1=2,直径系数q=10,分度圆直径d1=80 mm。试求:
(1)模数m、蜗杆分度圆导程角γ、蜗轮齿数z2及分度圆螺旋角β。
(2)蜗轮的分度圆直径d2及蜗杆传动的中心距a。
解:(1)确定蜗杆传动的基本参数。
(2)求d2和中心距a。
例11-2 如图11-1所示的蜗杆传动均以蜗杆为主动件。请在图11-1中标出蜗杆和蜗轮的转向、蜗轮齿的螺旋线方向及蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。
图11-1 例11-2图
解:蜗杆(或蜗轮)的转向、螺旋齿的螺旋线方向,蜗杆、蜗轮所受各分力的方向均标于图11-2的图解中。
图11-2 例11-2图解
例11-3 图11-3所示为由斜齿轮和右旋蜗杆组成的轮系,已知主动蜗杆的转动方向。为使轴Ⅰ受到的轴向力最小,求:
(1)轮4的螺旋线方向和转动方向;
(2)轮2和轮3啮合点受到的径向力Fr、轴向力Fa和圆周力Ft的方向。
解:(1)首先判断蜗杆的轴向力方向。由蜗轮轴向力方向和蜗杆圆周力方向相反可知蜗轮轴向力Fa2方向向左。要使轴Ⅰ所受的轴向力最小,轮3的轴向力应向右,齿轮3的转动方向和蜗轮转动方向相同,由右旋蜗杆和蜗杆的转动方向可知蜗轮的转动方向n2,由此可知轮3的转动方向,如图11-4所示。齿轮3为主动轮,根据其转动方向和轴向力方向可判断其螺旋线方向为右旋,而轮4和轮3是外啮合的,因此轮4的螺旋线方向为左旋,而轮4的转向和蜗轮2的转向相反。
(2)根据前面的方法可以分别判断蜗轮2和齿轮3的径向力Fr、轴向力Fa和圆周力Ft,如图11-4所示。
图11-3 例11-3图
图11-4 例11-3图解
例11-4 一手动蜗杆传动起重装置如图11-5所示。已知该蜗杆传动的有关参数为:m=8 mm,q=8,z1=1,z2=40,卷筒直径D2=200 mm。试求:
(1)使重物上升1 m手柄所转圈数n1,并在图11-5中标出手柄的转向;
(2)若蜗杆和蜗轮之间当量摩擦系数fV=0.2,求传动的啮合效率η1,并说明该传动能否自锁。
(3)若起重量W=104N,人手推力P=200 N,求手柄长度L;
(4)重物下降时的手柄推力P′。
解:(1)求手柄转过圈数n1。
重物上升1 m时卷筒转过圈数n2为
因为
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所以
手柄转向如图11-5所示。
图11-5 例11-4图
(2)计算啮合效率。
导程角:
当量摩擦角:
由于γ<φV,故该蜗杆传动自锁。
啮合效率:
(3)计算手柄长度。
蜗轮转矩:
蜗杆转矩:
在忽略轴承效率时有:
故得:
(4)求重物下降时的手柄推力P′。
重物下降是反行程,重物W作用于蜗轮轴的转矩T2是主动力矩,但由于蜗杆传动具有自锁性,若使重物下降,则必须在蜗杆上施加一个与工作阻力矩相反方向的力矩,因而要有手柄推力P′。
参照螺旋副自锁螺旋拧松力矩的关系式:
式中,P′L——施加于蜗杆的力矩;
Fa1——蜗杆轴向力,
故
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