机械设计第5-7章习题解答汇总.doc

第5章 带传动与链传动 5-1 带传动的弹性滑动是怎样产生的？能否避免？对传动有何影响？它与打滑有何不同？答：带传动的弹性滑动是由于带的弹性和拉力差而引起的带和带轮面间的局部的、微小的相对滑动，这是摩擦型带传动正常工作时的固有特性，是不可避免的。弹性滑动导致传动效率降低、带磨损、传动比不准确。打滑是由过载引起的带在带轮上的全面滑动，使传动失效。打滑为非正常的工作状态，是必须避免也是可以避免的。5-2带传动的中心距为什么要限制在一定的范围？答：带传动的中心距之所以要限制在一定的范围，是因为：1）若中心距过小，虽结构紧凑，但小带轮的包角太小，导致摩擦力和传动能力降低； 2）中心距过小，使带的长度过短，带的工作频率增加，降低带的疲劳强度和工作寿命；3）中心距若过大,不仅结构不紧凑，且皮带松边下垂，高速传动时易引起带的颤动。5-3多根V带传动时，若发现一根已坏，应如何处置？答：多根V带传动时，即使只发现一根已坏，也应该同时更换新的V带，不可新旧混用。5-4 已知一V带传动，小带轮直径d =160mm,大带轮直径d=400mm，小带轮转速n=960,滑动率，试求由于弹性滑动引起的大带轮的转速损失。解： 若无弹性滑动，大带轮的理想转速n2应为： 所以，由弹性滑动引起的大带轮的转速损失为：5-5 为什么链传动具有运动不平稳性？答：由于链传动的多边形效应，使其瞬时速度和瞬时传动比周期性变化，从而引起动载荷，所以链传动具有运动不平稳性。5-6 为什么链条节数常取偶数，而链轮齿数取为奇数？答： 因为若链节数为奇数，则需要采用过渡链节，当链条受拉时，过渡链节的弯链板承受附加的弯矩作用，强度降低，所以链节数常取为偶数。 正因为链节数常为偶数，为使磨损均匀，链轮齿数一般取为奇数。5-7 滚子链的节距对链传动有何影响？答：因为虽然链节力矩越大承受能力越强但是链节传动的“多边形效应”随之增大导致引起的震动冲击噪声也越严重。因此设计时，应尽量选用节距教小的单排链；速重载时，可选用小节距的多排链。机械设计基础 课外作业第章圆柱齿轮的传动6-1、齿轮机构有哪些主要特点？常用齿轮机构有哪些类型？齿轮机构有哪些主要特点有：（1）传动比恒定不变，传递运动平稳可靠； （2）传动效率高；（3）使用寿命长，工作可靠性高； （4）应用范围广；（5）制造和安装精度要求较高，成本高； （6）低精度齿轮在传动时会产生较大的噪声和振动；（7）不适宜远距离传动。常用齿轮机构类型如下：1）按两齿轮轴线在空间的相对位置分：平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动；2）按照相互啮合的两齿轮转向异同分：外啮合齿轮传动，内啮合齿轮传动；3）按齿轮传动的工作条件不同分：闭式齿轮传动、开式齿轮传动；）按齿轮轮齿形状分：直齿轮传动、斜齿轮传动、人字齿轮传动、曲齿轮传动及齿轮齿条传动。6-2、渐开线是怎样形成的？它有哪些主要性质？渐开线的形成：条直线在圆上作纯滚动时，该直线上任一点的轨迹，称为该圆的渐开线。渐开线的主要性质有：（1）发生线沿基圆滚过的直线长度等于基圆上被滚过的弧长；（2）渐开线上任意一点的法线与基圆相切； （3）渐开线上各点的压力角不相等； （4）渐开线形状取决于基圆大小。基圆越小，渐开线愈弯曲，基圆愈大，渐开线愈平直。（5）同一基圆上任意两条渐开线间的公法线处处相等。（6）基圆内无渐开线。6-3、分度圆与节圆有何区别？压力角与啮合角有何区别？）单个齿轮存在分度圆和压力角，但单个齿轮无节点，不存在节圆，也不存在啮合角；）分度圆和压力角的大小是唯一确定的，而节圆和啮合角的大小是随着中心距的变化而变化的；）当标准齿轮标准安装时，即实际中心距等于标准中心距时，分度圆与节圆重合，啮合角等于压力角。6-4、一对标准直齿圆柱齿轮传动正确啮合条件是什么？答：一对渐开线齿轮的正确啮合条件是两齿轮的模数和压力角应分别相等。6-5、什么叫重合度？当重合度小于1时会出现什么情况？答：实际啮合线与基圆齿距的比， 为一对齿轮的重合度，当重合度小于1时齿轮不能连续传动。6-6、常用的齿轮加工原理有哪些？各有什么特点？答：按切削加工的原理不同，主要有两种类型：一种是仿形法，另一种是范成法。仿形法加工是在普通铣床上用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形铣刀直接加工出齿形。仿形法加工的特点：有齿形误差和分度误差，精度较低，加工不连续，生产效率低。只适于单件生产或精度要求不高的齿轮生产。范成法加工齿轮是利用一对齿轮相互啮合时，其啮合齿廓互为包络线的原理来加工的。范成法加工的特点：一种模数只需要一把刀具，且切削连续，生产效率高，精度高，适用于批量生产。6-7、什么叫齿轮的根切现象？标准直齿圆柱齿轮（正常齿制）不产生根切的最少齿数为多少？答：在用范成法加工标准齿轮时，如果被加工齿轮的齿数太少，其齿根渐开线齿廓会被刀具的齿顶切除一部分，这种现象称为齿轮的根切现象。正常齿制的标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数为17。6-8、什么叫变位齿轮？变位齿轮与标准齿轮比较有何主要特点？答：让刀具的中线与被加工齿轮的分度圆不相切，即改变刀具与被加工齿轮之间的相对位置以后加工出来的齿轮称为变位齿轮。正变位齿轮的齿形变宽，齿顶变尖，分度圆齿厚变大，齿根变厚，齿顶高增大，齿根高度减小，强度相对提高，负变位齿轮的变化与正变位齿轮恰好相反。6-9、斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮比较有何主要特点？答：斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮比较有以下主要特点：啮合性能好、传动平稳，噪音小，适用于高速传动。 重合度大，承载能力强，适用于重载场合。zmin< zvmin ,机构更紧凑。 因为，所以可以利用螺旋角配凑中心距。缺点是产生轴向力，且随增大而增大.6-10、齿轮传动的主要失效形式有哪些？答：齿轮传动的主要失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、塑性变形6-11、常用的齿轮材料有哪些？答：常用的齿轮材料主要是钢，其次是铸铁，有些场合也可以用非金属材料。6-12、圆柱齿轮的结构形式有哪些？答：圆柱齿轮的结构形式主要与其直径大小有关，按照齿轮直径由小到大，常用结构形式有齿轮轴、实心式齿轮、腹板式齿轮、轮辐式齿轮。6-13、齿轮传动常用润滑方法有哪些？答：齿轮传动常用润滑方法有：对于开式齿轮的传动，一般用人工定期加油润滑；对于闭式齿轮传动，应根据齿轮圆周速度的大小确定润滑方式，当v12 m/s时，采用油池浸油润滑。当v > 12 m/s时，采用油泵喷油润滑。6-14、已知一标准直齿圆柱齿轮m=5mm，z=30，=20º， =1,=0.25,试计算主要几何尺寸。解： d=zm=30×5=150（mm）;=m=5×1=5（mm）;=（）m=（10.25）×5=6.25（mm）;h=56.25=11.25（mm）; （z2）m=（302×1）×5=160（mm）; =（z22）m=（302×12×0.25）×5=137.5（mm）; P=m=3.1415×5=15.708（mm）； =e=(3.1415×5)/2=7.85（mm）；（）不少同学计算、P、都只精确到小数点后一位，这样不行，因为加工齿轮时，公差是以来要求的，如果设计时的计算精度都如此之低，公差要求没有意义！（）有同学计算了=m=0.25×5=1.25（mm），这是不对的。因为顶隙是在一对齿轮啮合时，一个齿轮的齿顶圆与另一个齿轮的齿根圆之间的距离，所以单个齿轮是不存在顶隙的。6-1、某机器中的一对标准直齿圆柱齿轮机构，已知a=112.5 mm，=38，=100mm，大齿轮已丢失。试确定丢失大齿轮的模数和齿数。解：一般是一对正常齿制标准直齿圆柱机构，所以=1，=0.25,则由：=（z2）m 即：100= m（382×1）可求得： m=2.5（mm）由公式：a=m（）得：112.5=×2.5×（38）可求得：=52 所以大齿轮的模数m=2.5,齿数=526-16、一标准齿轮的20°，ha*1，问其齿数为多少时齿根圆大于基圆？齿数为多少时齿根圆小于基圆？答：设齿数位z时，齿根圆大于基圆，即由 (z-2 ha*-2c*)m > mzcos可求得：z >2 ha*+2c*/(1-cos)=2.5/(1-cos20°) = 41.45所以，对于正常齿制的外齿轮（此处应该强调是外齿轮，因为对于内齿轮，恒有df >db）当齿数z42时齿根圆大于基圆，齿数z41时齿根圆小于基圆。6-17、一斜齿圆柱齿轮机构，已知mn=4mm, n20°, Z1=18 ，Z2=36 , ha*1，Cn*0.25，12°3440”,试求其主要几何尺寸和中心距。答：该斜齿圆柱齿轮机构主要几何尺寸为：mt=mn/cos=4/cos12°3440”=4/cos12.578°=4.0984mmtgt = tgn/ cos =tg20°/cos12°3440”= tg20°/cos12.578°=0.3729t =arctg0.3729=20.4515°d1 = mnz1 / cos = mt z1 =4.0984×18=73.771mmd2= mt z2 =4.0984×36=147.542mm ha=mn =4mmhf = 1.25 m n =1.25×4=5mmh=ha+hf=4+5= 9mmc=0.25mn=0.25×4=1mm（这里是一对齿轮，当然可以计算侧隙）da1=d1+2ha=73.771+2×4=81.771mmda2=d2+2ha=147.542+2×4=155.542mmdf1=d1-2hf=73.771-2×5=63.771mmdf2=d2-2hf=147.542-2×5=137.542mm中心距a=mn(z1+z2)/2cos=4(18+36)/2cos12.578°=110.656mm6-18、设计一单级直齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动，已知传递的功P=7.5kw,小齿轮转速n1=970r/min, 大齿轮转速n2=250r/min,电动机驱动，工作载荷比较平稳，单向传动。 第七章课后习题与解答7-1.蜗杆传动的特点及使用条件是什么？答：蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，主要用于传递空间两交错轴间的运动和动力，它的主要特点有： 1结构紧凑，传动比大 i= 1080动力传动 300 分度机构 1000只传递运动2、连续啮合，传动平稳，冲击载荷小，噪音低；3、具有自锁性，即当蜗杆导程角小于轮齿间的当量摩擦角时，若蜗轮为主动件，机构将自锁；4、齿面滑动速度VS大，磨损、发热，容易使润滑失效；较低，易磨损、胶合，制造成本高。7-2.蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？答：通常蜗杆传动的主动件为蜗杆，蜗杆传动的传动比i等于蜗杆与蜗轮的转速之比。 其中，n1,n2分别为蜗杆、蜗轮的转速（r/min）.不能用分度圆直径表示传动比。由于蜗杆运动为轴向运动，而蜗轮为旋转运动，所以蜗杆传动的传动比仅与蜗杆与蜗轮的齿数Z1,Z2有关，不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径之比。7-3.与齿轮传动相比，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？答：齿轮传动的失效主要发生在两齿轮的轮齿上，主要形式有：轮齿折断，齿面点触，齿面胶合，齿面磨损等。在蜗杆传动中，由于蜗杆和蜗轮之间材料、结构的不同，蜗杆轮齿的强度高于蜗轮轮齿的强度，所以蜗杆传动的失效常发生在蜗轮的轮齿上。蜗杆传动的主要失效形式为：胶合，磨损，齿面点触等。7-4.何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？答：蜗杆传动中，通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面称为中间平面。在中间平面内，相当于齿条与渐开线齿轮的啮合，因此，蜗杆传动规定以中间平面上的参数为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。7-5.常用的蜗轮、蜗杆的材料组合有哪些？设计时如何选择材料？答：蜗杆一般用碳钢或合金钢制成，常用的蜗轮材料为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜及灰铸铁等。设计蜗杆时，高速重载蜗杆常用15Cr或15Cr并经渗碳淬火;也可用40、45、钢或40Cr并经淬火；一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45钢，并进行调质处理。设计蜗轮时，当滑动速度vs3m/s的重要传动时，一般使用耐磨性好的锡青铜;当vs4m/s时，常用铸造铝铁青铜；如果滑动速度不高vs2m/s，对效率要求也不高时，可采用灰铸铁。7-6.定轴齿轮系与行星齿轮系的主要区别是什么？答：定轴齿轮系在传动时，各齿轮的轴线位置均固定不动；而行星齿轮系在传动时，轮系中至少有一个齿轮的轴线绕另一个齿轮的固定轴线传动。7-7.各种类型齿轮系的转向如何确定？（1）M方法适用于何种类型的齿轮系？答：对于定轴轮系，当两齿轮外啮合时，两轮的转向相反；内啮合时两齿轮的转向相同，首末两齿轮转向可用（1）M来判别，当（1）M 为负时，表示首末两齿轮方向相反，当（1）M为正时表示首末两齿轮的方向相同，M为齿轮系中外啮合齿轮的对数。对于行星齿轮系，由于其不是绕固定轴线转动，所以我们假想给整个行星轮系加上一个与行星架H转速大小相等，方向相反的的公共转速，然后按定轴齿轮系的判断方法对其转动方向进行判断（转化机构法）。7-8.一对直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件是什么？以下是三对=900锥齿轮传动。其中三个Z2=40的锥齿轮能否对换？为什么？（1） Z1=20，Z2=40，M=3mm，=200； （2）Z1=40，Z2=40，M=3mm，=200；（3）Z1=20，Z2=40，M=4mm，=200；答：（1）和（2）中的锥齿轮可以对换，但均不能与（3）中的锥齿轮对换，因为前者大端模数均为M=3mm，后者模数b不相等。7-9.已知一对标准直齿锥齿轮传动，齿数Z1=22，Z2=66，大端模数M=5mm，分度圆压力角=200，轴交角=900。试求两个锥齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆锥角、齿顶圆锥角、齿根圆锥角、锥距。7-10.试分析图示的蜗杆传动中，蜗杆、蜗轮的转动方向。 7-11测得一普通圆柱蜗杆传动的蜗杆头数，Z1=2，蜗杆顶圆直径da1=66mm，蜗轮齿数Z2=43，蜗轮顶圆直径da2=66mm，求：（1） 蜗杆传动的几何参数m、q、；（2） 蜗杆颤动的几何尺寸d1、d1 、df1 、df2、P、a;（3） 蜗杆传动比i.7-12手动绞车采用开式蜗杆传动，如图所示，已知m=8mm,q=8,、 Z1=2, Z2=40,卷筒D=200mm,问：（1） 欲使重物Q上升1m，手柄应转多少圈？并在图上标出重物上升时手柄的转向；（2） 蜗杆传动的效率等于多少？（3） 设Q=10000N,人手最大推力为150N时，手柄长L等于多少？7-13如图所示，已知首轮转速n1=1440r/min,转向如图所示，各齿轮您的齿数分别为：Z1= Z2,= Z4,=18, Z2=27, Z3= Z4=24, Z5=81,试求齿轮5的转速n5，并在图上注明其转向。 =/=1440/9= 160 (r/min)