河南科技大学 机械设计答案.pdf

第八章 一 选择题 第八章 一 选择题 8 1 B 8 2 CC 8 3 B8 4 C 8 5 A 8 6 B 8 7 A 8 8 D 8 9 C8 10 C 8 11 D8 12 A 8 13 D8 14 C8 15 D 8 16 D 8 17 D8 18 A 8 19 B8 20 B 1 二 填空题二 填空题 8 21 在平带或V带传动中 影响最大有效圆周力Fec的因素是 初拉力初拉力F0 摩擦系数摩擦系数 当量摩擦系数 当量摩擦系数 V 和小轮包角小轮包角 1 8 22 V带传动在工作过程中 带内应力有 紧边 松边拉应力 紧边 松边拉应力 1 2 离 离 心拉应力心拉应力 c 弯曲应力 弯曲应力 b1 b2 最大应力 max 1 c b1 发生在 紧边刚绕上小带轮处紧边刚绕上小带轮处 8 23 带传动的主要失效形式为 疲劳破坏疲劳破坏 和 打滑打滑 其设计准则为 在不打滑的在不打滑的 条件下 使带具有一定的疲劳强度和寿命 条件下 使带具有一定的疲劳强度和寿命 8 24 某普通V带传动 传递功率P 7 5KW 带速v 10m s 紧边拉力是松边拉 力的两倍 F1 2F2 则F1 1500 N和F2 750 N 8 25 带传动中 带的张紧方法有 安装张紧轮安装张紧轮 和 调整中心距调整中心距 两类 8 26带传动过载打滑时 打滑现象首先发生在 小小 带轮上 其原因是 小轮包小轮包 角小于大轮包角 角小于大轮包角 8 27在带 链和齿轮组成的多级传动中 带传动应布置在 高速高速 级 原因是 提高带传动的能力 工作平稳性好及起到过载保护的作用 提高带传动的能力 工作平稳性好及起到过载保护的作用 8 28 V带传动中 带的型号应根据 计算功率计算功率 和 小轮转速小轮转速 选择 8 29 在带传动中 带的弹性滑动发生的原因是带两边的拉力差及弹性变形带两边的拉力差及弹性变形 8 30 带传动中 带的离心力发生在带绕在带轮上的部分带绕在带轮上的部分 2 三 分析与思考题三 分析与思考题 8 31 相同的条件下 为什么V带比平带的传动能力大 答 平带的工作面是和带轮接触的内周面 而答 平带的工作面是和带轮接触的内周面 而V带的工作面是带的工作面是V带 的两侧面 由于楔形增压作用 在同样的张紧力下 带 的两侧面 由于楔形增压作用 在同样的张紧力下 V带传动比平 带传动能产生更大的摩擦力 因此 带传动比平 带传动能产生更大的摩擦力 因此V带比平带的传动能力大 带比平带的传动能力大 8 32 带传动设计时 为什么要限制其最小中心距和最大传动比 答 中心距过小和传动比过大 均会造成小轮包角 答 中心距过小和传动比过大 均会造成小轮包角 1过小 降低 传动能力 过小 降低 传动能力 3 8 34 带传动的主要失效形式是什么 带传动的设计准则是什么 答 带传动的主要失效形式是 打滑和疲劳破坏 带传动的设计准则是 在保证带传动不打滑的条件下 具有一定 的疲劳强度和寿命 带传动的主要失效形式是 打滑和疲劳破坏 带传动的设计准则是 在保证带传动不打滑的条件下 具有一定 的疲劳强度和寿命 8 33 在普通V带传动中 为什么一般推荐使用的带速为5 v 25m s 答 一般答 一般v 25 m s 若带速过大 若带速过大 v 25m s 则会因离心力过 大而降低带和带轮间的正压力 从而降低摩擦力和传动的工作能 力 同时离心力过大又降低了带的疲劳强度 带速 则会因离心力过 大而降低带和带轮间的正压力 从而降低摩擦力和传动的工作能 力 同时离心力过大又降低了带的疲劳强度 带速v也不能过小 一般不应小于也不能过小 一般不应小于5 m s P Fev 带速太小 带速太小 P 小传动能力降低 或小传动能力降低 或P一定时 使所需的圆周力过大 易打滑 从 而使所需的胶带根数过多 一定时 使所需的圆周力过大 易打滑 从 而使所需的胶带根数过多 4 8 36 带传动中的弹性滑动和打滑是怎样产生的 对带传动有何影 响 答 在带传动中 带的弹性滑动是因为带的弹性变形以及传递动 力时松 紧边的拉力差造成的 是带在轮上的局部滑动 弹性滑 动是带传动所固有的特性 是不可避免的 弹性滑动使带传动的 传动比增大 当带传动的负载过大 超过带与轮间的最大摩擦力 将发生打 滑 带在轮上全面滑动 打滑是带传动的一种失效形式 是可以 避免的 8 35 影响带传动工作能力的因素有哪些 答 1 Fec F0 1 f 2 v dd1 n1 3 型号 5 8 39 某带传动由变速电动机驱动 大带轮的输出转速的变化范围 为500 1000r min 若大带轮上的负载为恒功率负载 应该按哪一 种转速设计带传动 若大带轮上的负载为恒转矩负载 应该按哪 一种转速设计带传动 为什么 1000 vF P e P一定 n2 v 所需的有效圆周力 Fe 按较 大的Fe设计带传动能够保证不打滑和具有一定的疲劳 寿命时 当带传动高速运转时 就不会打滑和并具有 一定的疲劳寿命 按转速500r min来设计带传动 T一定 Fe C n2 v 传递的功率 P Fev 按转速1000r min来设计带传动 TP 6 8 40一带式输送机装置如图 已知小带轮基准直径dd1 140mm 大 带轮基准直径dd2 400mm 鼓轮直径D 250mm 为了提高生产率 拟在输送机载荷不变 即拉力F不变 的条件下 将输送带的速度v 提高 设电动机的功率和减速器的强度足够 且更换大小带轮后引 起中心距的变化对传递功率的影响可忽略不计 为了实现这一增速 要求 试分析采用下列哪种方案更为合理 为什么 1 将dd2减小到280mm 2 将dd1增大到200mm 3 将鼓轮直径D增大到355mm F 输送带 D dd2 dd1 减速器 v V带传动 电动机 解 输出功率P出 F v 1 dd2 n2 v F不变 则 P出 输入功率P入 Fe带 v带 而 100060 11 d dn v 带 不变 Fe带 42 可能引起打滑或疲劳失效 减小dd2不可行 7 1 将 将dd2减小到减小到280mm 2 将 将dd1增大到增大到200mm 3 将鼓轮直径 将鼓轮直径D增大到增大到355mm F 输送带 D dd2 dd1 减速器 v V带传动 电动机 解 输入功率P入 Fe带 v带 100060 11 d dn v 带 增大dd1可行 2 dd1 且dd1 1 K dd1 P0 dd1 b1 9 42 140 140200 d dd d1 d1d1 带 带带 v vv 输入功率P 输入功率P1 1 F Fe e VV V带传动的有效拉力F带传动的有效拉力Fe e不变 不会出现打滑和疲劳破坏 不变 不会出现打滑和疲劳破坏 8 1 将 将dd2减小到减小到280mm 2 将 将dd1增大到增大到200mm 3 将鼓轮直径 将鼓轮直径D增大到增大到355mm F 输送带 D dd2 dd1 减速器 v V带传动 电动机 解 3 输出功率P出 F v D v F不变 则 P出 输入功率P入 F带 v带 而 100060 11 d dn v 带 不变 F带 可能引起打滑 增大D不可行 此题的答案告诉我们 用提高带速的办法提高带传动的功率是可行的 带传动更适宜在高速下工作 此题的答案告诉我们 用提高带速的办法提高带传动的功率是可行的 带传动更适宜在高速下工作 9 解 原V带传动比 857 2 140 400 1 2 12 d d d d i 方案1 2的V带传动比 2 200 400 140 280 1 2 1212 d d d d ii 原运输带速度 60000 Dn v y 现运输带速度 60000 Dn v y F 输送带 D dd2 dd1 减速器 v V带传动 电动机 10 同理方案3运输带速度提高 42 250 250355 D DD v vv 三种方案都能使运输带速度提高三种方案都能使运输带速度提高42 左右 但只有方案左右 但只有方案2是合理方案 方案 是合理方案 方案1 3都不能采用 都不能采用 9 42 1 2 857 2 857 2 1 857 2 1 2 1 y yy n nn v vv 方案1 2运输带速度提高 现运输带鼓轮转速 减 电 减 电 i n ii n n y 2 12 原运输带鼓轮转速 减 电 减 电 i n ii n ny 857 2 12 11 a 平带传动 五 分析与思考题五 分析与思考题 b V带传动 12 为什么带传动通常布置在机器的高速级 答 1 带传动布置在机器的高速级 带速 高 带中的有效拉力小 不易打滑 且带的 疲劳寿命长 2 带传动工作平稳性好 具有过载保 护作用 13 第九章 一 选择题 第九章 一 选择题 9 1 C 9 2 A 9 3 B9 4 A 9 5 C9 6 C9 7 B9 8 C 9 9 A 9 10 A9 11 C9 12 C 9 13 B 9 14 D9 15 B 二 填空题二 填空题 9 17 滚子链是由滚子 套筒 销轴 内链板和外链板所组 成 其中 滚子链是由滚子 套筒 销轴 内链板和外链板所组 成 其中 内链板和套筒内链板和套筒 之间 之间 外链板和销轴外链板和销轴 之间分别之间分别 为过盈配合 而为过盈配合 而 滚子和套筒滚子和套筒 之间 之间 套筒和销轴套筒和销轴 之间分之间分 别为间隙配合 别为间隙配合 9 18 在链传动中 链轮的转速在链传动中 链轮的转速 越高越高 节距 节距 越大越大 齿数 齿数越少越少 则传动的动载荷越大 则传动的动载荷越大 9 16 B 14 9 19 链传动的主要失效形式有链的疲劳破坏 链条铰链 的磨损 胶合 链条静力拉断 四种 在润滑良好 中 等速度的链传动中 其承载能力主要取决于 链板的疲劳 强度 9 20 链传动的 平均 传动比是不变的 而 瞬时 传动比是 变化的 9 21 在设计图纸上注明某链条的标记为 16A 2 60 GB1243 1 1983 其中 16A 表示 A系列 链节距为 p 25 4mm 9 22 链传动的润滑方式可根据 链节距 和 链速 来选择 15 三 分析与思考题三 分析与思考题 9 23 链传动为何小链轮齿数Z1不宜过少 而大链轮齿数Z2不宜 过多 答 小链轮齿数Z1过少 运动不均匀性和动载荷太大 而大链轮 齿数Z2过多 易发生跳齿 脱链 9 26 为什么一般链节数选偶数 而链轮齿数多取奇数 答 链节数选偶数是为了避免过渡链节 而链轮齿数取奇数则是 为了链轮和链节之间磨损均匀 9 27 链节距的大小对链传动有何影响 在高速重载工况下 应 如何选择滚子链 答 链节距越大 承载能力越大 但运动的不均匀性和动载荷也 越大 在高速重载工况下 应选择小节距 多排链 16 9 28 有一链传动 小链轮主动 转速n1 900 齿数z1 25 z2 75 现因工作需要 拟将大链轮的转速降低到n2 250 r min 链条长度 不变 问 1 若从动轮齿数不变 应将主动轮齿数减小到多少 此时链条所能传递的功率有何变化 答 从动轮齿数不变 主动小链轮齿数 z1 z2 i12 z2n2 n1 75 250 900 20 8 取z1 21 老书中 主动小链轮齿数由25降到21 由表9 10知 齿形系数KZ 减小 而其它参数不变 链条所能传递的功率Pca P0KZ KL KP下降 新书中 主动小链轮齿数由25降到21 由图9 13知 齿形系数KZ 增加 而其它参数不变 链条所能传递的功率P PcaKP KAKZ下降 2 若主动轮齿数不变 应将从动轮齿数增加到多少 此时链条所 能传递的功率有何变化 答 主动小链轮齿数不变 从动轮齿数答 主动小链轮齿数不变 从动轮齿数 z2 z1 i12 z1n1 n2 25 900 250 90 取取z2 90 从动大链轮齿数由从动大链轮齿数由75升到升到90 而其它参数不变 链条所能传递 的功率不变 而其它参数不变 链条所能传递 的功率不变 17 第十章 一 选择题 第十章 一 选择题 10 1 A G D E B C F H I J 10 14 C 10 15 B 10 16 A 10 17 A10 18 C 10 19 D 二 填空题二 填空题 10 23 对齿轮材料的基本要求是 齿面对齿轮材料的基本要求是 齿面 硬 硬 齿芯齿芯 韧韧 齿轮传动 齿轮传动 中 软 硬齿面是以中 软 硬齿面是以 齿面硬度齿面硬度 来划分的 当来划分的 当 HB 350时为软齿时为软齿 面 一般取小 大齿轮的硬度面 一般取小 大齿轮的硬度HBS1 HBS2为为 30 50 其原因是 其原因是 小齿轮的循环次数多 当小齿轮的循环次数多 当HB 350时为硬齿面 一般取小 大齿时为硬齿面 一般取小 大齿 轮的硬度轮的硬度HBS1 HBS2 10 2 B 10 3 A10 4 B 10 5 A10 6 A10 7 C 10 8 C 10 9 A 10 10 C 10 11 C 10 12 A10 13 C 10 20 A 10 21 B 10 22 C 18 10 24 在齿轮传动中 获得软齿面的热处理方式有 调质 正火 而获得硬齿面的热处理方式有 渗碳淬火 整体淬火 表面淬火 等 10 25一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 点蚀 闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 断齿 开式齿轮传动的主 要失效形式是 磨损 高速重载齿轮传动 当润滑不良时最可能出 现的失效形式是 胶合 10 26在闭式软齿面齿轮传动中 齿面疲劳点蚀经常首先出现在 节线附近靠近齿根 处 其原因是该处 为单齿啮合区接触应力大 润滑不良 摩擦力大 10 27 在推导轮齿齿根弯曲疲劳应力计算公式时 其计算模型是 悬臂梁 设计的主要参数是 模数m和齿宽b 一对齿轮传动中 大 小齿轮的弯曲应力 一般不相等 10 28 齿轮齿面接触应力计算公式是在 赫芝 公式的基础上推导出 的 影响齿面接触应力最主要的参数是 分度圆直径d1和d2 中心距a 和齿宽 一对标准齿轮传动 若中心距 传动比等其他条件保持不 变 仅增大齿数z1 而减小模数m 则齿轮的齿面接触疲劳强度 不 变 19 10 29渐开线齿轮的齿形系数YFa的物理意义是 轮齿形状对弯曲应 力的影响 标准直齿圆柱齿轮的YFa值只与齿轮的 齿数z和变位系 数x有关 设有齿数相同的A B C三个标准齿轮 A为标准直齿 圆柱齿轮 B为b 15 的斜齿圆柱齿轮 C为d 30 的直齿锥齿轮 试比较这三个齿轮的齿形系数 最小的是C 最大的是A 10 30 齿轮的弯曲疲劳强度极限 Flim和接触疲劳强度极限 Hlim是 经持久疲劳试验并按失效概率为1 来确定的 试验齿轮的弯曲 应力循环特性为脉动循环 10 31一齿轮传动装置如图所示 轮 1为主动 在传动过程中 轮2的齿根 弯曲应力按 对称 循环变化 而其齿 面接触应力按 脉动循环 变化 若求 得其齿根最大弯曲应力为300MPa 则 最小应力值为 300MPa 应力幅值 为300MPa 平均应力为0 1 2 3 20 10 32 在斜齿圆柱齿轮传动中 螺旋角 既不宜过小 也不宜过大 因为 过小 会使得 斜齿轮的优点不能充分发挥 而过大又会使得 轴向力过大 因此 在设计计算中 的取值应为8 20 可以通 过调整 而对 中心距 进行圆整 10 33 填注下表中参数的荐用范围 一般情况下 软齿面z1 20 40 硬齿面z1 17 25 30 z1 17 20 8 20 m 2 mm b1 b2 5 10 mm 传递动力的齿轮模数m 大 小齿轮的齿宽 齿 轮 传 动 直齿圆柱齿轮齿数z1 闭式 开式 斜齿圆柱齿轮的螺旋角 21 10 38 标准直齿圆柱齿轮传动 若传动比标准直齿圆柱齿轮传动 若传动比i 转矩 转矩T1 齿宽 齿宽b均 保持不变 试问在下列条件下齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生 什么变化 均 保持不变 试问在下列条件下齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生 什么变化 1 模数模数m不变 齿数不变 齿数Z1增加 增加 2 齿数齿数z1不变 模数不变 模数m增大 增大 3 齿数齿数zl增加一倍 模数增加一倍 模数m减小一半 答 减小一半 答 SaFaF YY bmd KT 1 1 2 EHH ZZ u u bd KT 12 2 1 1 1 弯曲应力 弯曲应力 d1增大 增大 YFaYsa减小 接触应力 减小 接触应力 d1增大 增大 2 弯曲应力 弯曲应力 m增大 增大 d1增大 接触应力增大 接触应力 d1增大 增大 3 弯曲应力 弯曲应力 m减小使减小使 F大量增大 大量增大 Z1增大使增大使 F少量减小 接触应力不变 少量减小 接触应力不变 d1不变 三 分析与思考题 不变 三 分析与思考题 22 10 41有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动 方案一其参 数为 m 4mm z1 20 z2 60 经强度计算其齿面接触疲劳强度 刚好满足设计要求 但齿根弯曲应力远远小于许用应力 因而又 进行了两种方案设计 方案二为 m 2mm z1 40 z2 120 其 齿根弯曲疲劳强度刚好满足设计要求 方案三为 m 2mm z1 30 z2 90 假设改进后其工作条件 载荷系数K 材料 热处理硬度 齿宽等条件都不变 问 1 改进后的方案二 方案三是否可用 为什么 2 应采用哪个方案更合理 为什么 解解 方案一 分析 直径d1决定齿面接触疲劳强度 模数m决定齿根弯曲疲劳强度 mmzmdmmm802044 11 方案二 mmzmdmmm804022 11 齿面接触疲劳强度满足 11 dd 方案三 mmzmdmmm060322 11 齿根弯曲疲劳强度满足 mm 足齿面接触疲劳强度不满 11 dd 1 可用 不可用 23 2 方案一与方案二相比较 应采用方案二更合理 因为在强度均 满足的条件下 齿数多 模数小有如下优点 1 重合度 传动平稳 传动平稳 2 齿高h 滑动系数 滑动系数 磨损 磨损 切削量 切削量 3 da 齿坯小 齿轮重量 齿坯小 齿轮重量 24 齿轮mzYFaYsab F H 12mm202 82 245mm490MPa570MPa 22mm502 42 340mm400MPa470MPa SaFa t F YY bm KF EH t H ZZ u u bd KF 1 1 5479 2282 490 11 1 1 1 YY SaFa F F F 4672 3242 400 22 2 2 2 YY SaFa F F F 10 44 有一对标准直齿圆柱齿轮传动 有关参数和许用值如下表 试分析比较哪个齿轮的弯曲疲劳强度高 哪个齿轮的接触疲劳强 度高 弯曲强度 答 接触强度 H1 H2 只比较 H1 H2 即可 25 10 45现有A B两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动 其参数如下表 所示 其材料及热处理硬度 载荷 工况及制造精度均相同 试分 析比较这两对齿轮接触强度及弯曲强度的高低 齿轮对mz1z2b A2409060 B4204560 解 两对齿轮的材料及热处理硬度 载荷 工况及制造精度均相同 即表示其许用应力都相同 只需比较其计算应力的大小 A d1 mz1 2 40 80mm B d1 mz1 4 20 80mm 弯曲强度 0042 2 6714212 1111 1 1 111 YY m YY dmb KT YY mb KF ASaAFa A ASaAFa AAA A A Sa A Fa AA tA AF 每对齿轮都是小齿轮的弯曲应力大 只比小齿轮的弯曲应力 0851 4 5518212 1111 1 1 111 YY m YY dmb KT YY mb KF BSaBFa B BSaBFa BBB B BSaBFa BB tB BF 接触强度 接强相等 HBHA 26 10 46一标准直齿圆柱齿轮传动 若传递载荷不变 齿轮齿数 中 心距和许用应力不变 小齿轮转速 一标准直齿圆柱齿轮传动 若传递载荷不变 齿轮齿数 中 心距和许用应力不变 小齿轮转速 n1从从960 r min降为降为720 r min 试问要改变何参数 并使该值与原用值之比大致等于多少才能保证 该传动具有原来的抗弯曲强度 试问要改变何参数 并使该值与原用值之比大致等于多少才能保证 该传动具有原来的抗弯曲强度 nn P T 1 109550 6 4 3 960 720 1 1 1 1 n n T T SaFaSaFa t F YY bmd KT YY bm KF 1 1 2 b T b T 11 3 4 1 1 T T b b FF 强度不变即 27 1 2 3 4 4 n 1a F 2a F 2r F 1r F 1t F 2t F 3a F 4a F 4r F 3r F 3t F 4t F n n 10 47 图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器 已知 高速 级齿数 图示为一二级展开式标准斜齿圆柱齿轮减速器 已知 高速 级齿数z1 44 z2 94 模数 模数 m12 2 5 mm 中心距 中心距 a 12 175 mm 齿宽 齿宽 b2 90mm 低速级齿数 低速级齿数z3 40 z4 75 模数 模数m34 3 mm 中心距 中心距a34 175 mm 齿宽 齿宽b4 100 mm 四个齿轮的材料相同 许用接触应力分 别为 四个齿轮的材料相同 许用接触应力分 别为 H1 H3 550 MPa H2 H4 420MPa 传动的摩 擦损耗可忽略不计 假设两对齿轮传动的载荷系数 传动的摩 擦损耗可忽略不计 假设两对齿轮传动的载荷系数K相同 试 相同 试 1 标出齿轮标出齿轮2轮齿螺旋线的旋向 以使轮齿螺旋线的旋向 以使 II轴轴承上所受轴向力小些 轴轴承上所受轴向力小些 2 画出各齿轮的受力图画出各齿轮的受力图 力的作用点和方向力的作用点和方向 3 若两对齿轮均为直齿轮 判断哪个齿轮的接触强度最弱 若两对齿轮均为直齿轮 判断哪个齿轮的接触强度最弱 28 10 49图示为二级圆锥圆柱齿轮减速器简图 输入轴 转向图示为二级圆锥圆柱齿轮减速器简图 输入轴 转向n1如图 所示 如图 所示 1 合理确定斜齿轮合理确定斜齿轮3和和4的螺旋线方向 画在图上 的螺旋线方向 画在图上 2 在图上画出各齿轮的圆周力 径向力和轴向力的方向 在图上画出各齿轮的圆周力 径向力和轴向力的方向 3 轴为输出轴 应从 轴的哪端输出扭矩为好 为什么 轴为输出轴 应从 轴的哪端输出扭矩为好 为什么 1 2 3 4 1 n n n 1a F 2a F 1r F 2r F 1t F 2t F 3a F 4a F 4r F 3r F 3t F 4t F 应从 轴的上端 远离齿轮端 输出扭矩 使弯曲 扭转的变 形产生的齿向载荷分布不均抵消一部分 应从 轴的上端 远离齿轮端 输出扭矩 使弯曲 扭转的变 形产生的齿向载荷分布不均抵消一部分 29 四 设计计算题四 设计计算题 10 50 设计一直齿圆柱齿轮传动 原用材料的许用接触应力为设计一直齿圆柱齿轮传动 原用材料的许用接触应力为 H1 700MPa H2 600MPa 求得中心距 求得中心距a 100mm 现改用 现改用 H1 600MPa H2 400MPa的材料 若齿宽和其它条件不变 为保 证接触疲劳强度不变 试计算改用材料后的中心距 的材料 若齿宽和其它条件不变 为保 证接触疲劳强度不变 试计算改用材料后的中心距a 1 2 1 1 1 1121 d ZZ u u bd KT ZZ u u bd KF EHEH t H u d dda 1 22 1 1 21 H H H H a a d d H H H H 1 1 mmaa H H 150 2 3 100 2 2 30 10 51一直齿圆柱齿轮传动 已知zl 20 z2 60 m 4mm B1 45mm B2 40mm 齿轮材料为锻钢 许用接触应力 H1 500MPa H 2 430MPa 许用弯曲应力 F1 340MPa F2 280MPa 弯曲载荷系数K 1 85 接触载荷系数K 1 40 求 大齿轮所允许的输出转矩T2 不计功率损失 3478 55182 340 11 1 YY SaFa F 解 1 计算弯曲强度允许的输出转矩 FSaFaSaFa t F YY zbm KT YY bm KF 1 2 1 2 9870 751282 280 22 2 YY SaFa F Nmm YY YY min K zbm T SaFa F SaFa F 2455529870 8512 20440 2 2 22 2 11 11 2 1 HEHH ZZ u u zbm KT 12 2 1 2 1 Nmm ZZu u K zbm T EH HH 56312 8 1895 2 430 4 3 4 12 20440 min 12 2 22 2 21 2 1 2 1 Nmm n n TT168938356312 2 1 12 2 计算接触强度允许的输出转矩 Nmm n n TT7366573245552 2 1 12 31 10一一56有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动 已知小齿轮齿数有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动 已知小齿轮齿数z1 20 传动比 传动比i 3 模数 模数 m 4mm 齿宽 齿宽 b 80 mm 齿面接触应力 齿面接触应力 H 400MPa 大齿轮齿根弯曲应力 大齿轮齿根弯曲应力 F2 50 MPa 现可忽略载荷系数 现可忽略载荷系数K 对强度的影响 试求 对强度的影响 试求 1 小齿轮的齿根弯曲应力 小齿轮的齿根弯曲应力 F1 2 当其他条件不变 而 当其他条件不变 而 b 40mm时的齿面接触应力时的齿面接触应力 H和齿根弯 曲应力 和齿根弯 曲应力 F1 F2 3 当传动比 当传动比i及其他条件不变 而及其他条件不变 而 z1 40 m 2 mm时的齿面接 触应力 时的齿面接 触应力 H和齿根弯曲应力和齿根弯曲应力 F1 F2 MPa YY YY SaFa SaFa FF 01 55 73 1 28 2 55 18 2 50 22 11 21 解 1 HEHH ZZ u u bd KT 12 2 1 1 MPa b b HH 68 565 40 80 400 FSaFaF YY bmd KT 1 1 2 MPa b b FF 02 110 40 80 01 55 11 MPa b b FF 100 40 80 50 22 2 2 32 10一一56有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动 已知小齿轮齿数有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动 已知小齿轮齿数z1 20 传动比 传动比i 3 模数 模数 m 4mm 齿宽 齿宽 b 80 mm 齿面接触应力 齿面接触应力 H 400MPa 大齿轮齿根弯曲应力 大齿轮齿根弯曲应力 F2 50 MPa 现可忽略载荷系数 现可忽略载荷系数K 对强度的影响 试求 对强度的影响 试求 1 小齿轮的齿根弯曲应力 小齿轮的齿根弯曲应力 F1 2 当其他条件不变 而 当其他条件不变 而 b 40mm时的齿面接触应力时的齿面接触应力 H和齿根弯 曲应力 和齿根弯 曲应力 F1 F2 3 当传动比 当传动比i及其他条件不变 而及其他条件不变 而 z1 40 m 2 mm时的齿面接 触应力 时的齿面接 触应力 H和齿根弯曲应力和齿根弯曲应力 F1 F2 解 3 2 6 101 111 2 111 2 11 SaFa SaFa FF YYzm YYzm MPa HH 400 EHH ZZ u u bd KT 12 2 1 1 SaFaF YY bmd KT 1 1 2 SaFaF YY zm 1 2 1 0 99 221 2 221 2 22 SaFa SaFa FF YYzm YYzm 33 第十一章 一 选择题 11 第十一章 一 选择题 11 D D11 2 B B11 3B B11 4 D D11 5 D D 11 611 6 A A 11 7 B B11 8A A11 9 B B11 10C C 11 1111 11DD 11 12 C C11 13 B B 11 14 C C 二 填空题二 填空题 11 16蜗杆直径系数q d1 m 11 17 蜗杆传动发生自锁的条件是 v 11 18阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是ma1 mt2 m a a1 a t2 1 2 11 19 在蜗杆传动中 蜗杆头数越少 则传动效率越 低 自锁性越 好 一般蜗杆头数常取1 2 4 6 11 20 对滑动速度vs 4m s的重要蜗杆传动 蜗杆的材料可选用 合金钢 进行 淬火 处理 蜗轮的材料可选用 锡青铜 34 11 21蜗杆传动中强度计算的对象是 蜗轮 其原因是 材料上 蜗轮采用青铜 强度差 结构上 蜗杆的齿是连续的 蜗轮的齿是独立的 11 22蜗杆传动中 蜗杆螺旋线的方向和蜗轮螺旋线的方向应 相同 蜗杆的 导程角 应等于蜗轮的螺旋角 11 23闭式蜗杆传动的功率损耗 一般包括 啮合摩擦损耗 轴承摩擦损耗 溅油损耗 三部分 35 11 31 图示蜗杆传动均是以蜗杆为主动件 试在图上标出蜗轮 或蜗杆 的转向 蜗轮齿的螺旋线方向 蜗杆 蜗轮所受各分力的 方向 1 n 2t F 1a F 1r F 2r F 1t F 2a F 2 n 2 n 2 n 1 n 1 n 1t F 2a F 2t F 1a F 1r F 2r F 36 11 32如图所示传动系统 已知输出轴n6的方向 1 使各轴轴向力较小 确定斜齿轮3 4和蜗杆蜗轮1 2的 螺旋线方向 标在图上或用文字说明 及各轴的转向 2 在图中标出各齿轮轴向力的方向 1 2 3 4 5 6 5a F 6a F 4a F 3a F 2a F 1t F 1a F 蜗杆左旋 6 n 37 W D v 1a F 2t F 1t F 2a F 1r F 2r F 1 n 四 设计计算题 11 33某传动装置中采用蜗杆传动 电机功率P 10kW 转速n 970 r mim 蜗杆传动参数 z1 2 z2 60 q 8 m 8 右旋 蜗杆蜗轮啮合效率 1 0 75 整个传动系统总效率 0 70 卷筒直径D 600 mm 试求 1 重物上升时 电机的转向 画在图上 2 重物上升的速度v 3 重物的最大重量W 4 蜗杆蜗轮所受各力 大小 并标出各力 的方向 解 1 如图 2 30 2 60 1 2 2 1 2 1 z z n n i 38 smsmm D v n 015 1 78 1015386 3 2 600 2 386 3 900 970 30 30 30 2 11 2 N v P W55 6896 015 1 7 01010 3 3 4 Nmm n P T6 98453 970 10 105 955 95 5 1 1 NmmiTT221520675 03 6 98453 112 N qzd T FF at 7 12306 82 9845329845322 11 1 21 N mzd T FF ta 9230 860 22152062221520622 22 2 21 NFFF trr 335920tan923tan 221 39 圈59 1 200 10001000 2 D G D L 11 34 图示为简单手动起重装置 已知 m 8 z1 1 z2 40 q 10 卷筒直径D 200 mm 试确定 1 重物上升1 m 手柄应转多少圈 若蜗杆为右旋 当重物上升时 2 若蜗杆蜗轮齿面间的当量摩擦系数为fv 0 2 此机构是否自锁 3 若重物重量G 1000N 人手推力F 50N 计算手柄力臂长度L 4 当提升重物或降下重物时 蜗轮齿面是单侧受载还是双侧受载 解 1 圈66 6359 1 1 40 2 1 2 1 z z 3 11 arctan vv f 2 71 5 10 1 arctan arctan 1 q z v 自锁 40 LFLT50 1 3269 0 3 1171 5tan 1 0 tan tan v LLiTT 8 6533269 0 1 40 50 12 mmL9 152 8 653 100000 Nmm D GT100000 2 200 1000 2 2 4 当提升重物时 蜗轮齿面左侧受力 降下重物时 重力为 驱动力 蜗轮的工作齿面没有改变 因此为单侧受载 41 1 35 已知一蜗杆传动 蜗杆为主动 转速nl 1440r min 蜗杆 头数zl 2 模数m 4mm 蜗杆直径系数q 10 蜗杆材料为钢 齿面硬度大于45HRC 磨削 蜗轮材料为铸锡青铜 求该传动的啮 合效率 1和总效率 3 11 10 2 arctan arctan 1 q z sm nd vs 07 3 3 11cos60000 1440104 cos100060 11 解 查表11 18 fv 0 028 v 1 36 则 8724 0 6 1 3 11tan 3 11tan tan tan 1 v 83 0 96 0 95 0 1 42 1 37如图所示传动系统 已知电 机转动方向 1 试说明为什么带传 动布置在高速级 而链传动布置在 低速级 2 使各轴轴向力较小 确 定斜齿轮3 4和蜗杆蜗轮5 6的 螺旋线方向 标在图上或用文字说 明 3 在图中标出所有轴向力的 方向 1 n K 向K 1 2 3 4 5 6 56 1a F 2a F 3a F 4a F 5a F 6a F K 1 n 2 n 3 n 4 n 5 n 6 n 6 n 43 1 带传动布置在高速级是因为 带传递的力不宜过大 否则容 易打滑 带有过载保护的作用 带是弹性体 有缓冲吸振的作用 链传动布置在低速级是因为 链传动具有多边形效应 高速时冲击 振动大 动载荷大 2 如图 蜗轮6为右旋 44 第十二章 滑动轴承 一 选择题 第十二章 滑动轴承 一 选择题 12 1 C 12 2B 12 3B 12 4 A 12 5B 12 6 B 二 填空题二 填空题 12 7 B 12 8B12 9B 12 10C12 11D 12 12 D 12 13 B 12 14 A 12 15 在不完全液体润滑滑动轴承设计中 限制在不完全液体润滑滑动轴承设计中 限制p值的主要目的是值的主要目的是 避避 免过度磨损免过度磨损 限制 限制pv值的主要目的是值的主要目的是限制温升 避免胶合限制温升 避免胶合 12 16 径向滑动轴承的偏心距径向滑动轴承的偏心距e随着载荷增大而随着载荷增大而 增大增大 随着转速增 随着转速增 高而高而 减小减小 12 17 在设计液体摩擦动压滑动轴承时 若减小相对间隙在设计液体摩擦动压滑动轴承时 若减小相对间隙 则轴承 的承载能力将 则轴承 的承载能力将 提高提高 旋转精度将 旋转精度将 提高提高 发热量将 增加 发热量将 增加 45 12 18 非液体摩擦径向滑动轴承 按其可能的失效 形式应限制 非液体摩擦径向滑动轴承 按其可能的失效 形式应限制p p pv pv v v 进行进行 条件性计算 条件性计算 12 19 形成液体摩擦动压润滑的必要条件形成液体摩擦动压润滑的必要条件相对滑动相对滑动 的两表面间必须形成收敛的楔形间隙 有相对速度 的两表面间必须形成收敛的楔形间隙 有相对速度 其运动方向必须使油由大端流进 小端流出 润滑油其运动方向必须使油由大端流进 小端流出 润滑油 必须有一定的粘度 且充分供油 必须有一定的粘度 且充分供油 而充分条件是而充分条件是hmin h 46 12 24 在设计滑动轴承时 相对间隙在设计滑动轴承时 相对间隙 的选取与速度和载 荷的大小 有何关系 的选取与速度和载 荷的大小 有何关系 答 速度愈高 答 速度愈高 值应愈大 载荷愈大 值应愈大 载荷愈大 值应愈小 值应愈小 12 25 验算滑动轴承的压力验算滑动轴承的压力p 速度 速度v和压力与速度的乘积和压力与速度的乘积 pv 是不完全液体润滑滑轴承设计的内容 对液体动力润 滑滑动轴承是否需要进行此项验算 为什么 是不完全液体润滑滑轴承设计的内容 对液体动力润 滑滑动轴承是否需要进行此项验算 为什么 答 也应进行此项验算 因在起动和停车阶段 滑动轴 承仍处在不完全液体润滑状态 另外 液体动力润滑滑动 轴承材料的选取也是根据 答 也应进行此项验算 因在起动和停车阶段 滑动轴 承仍处在不完全液体润滑状态 另外 液体动力润滑滑动 轴承材料的选取也是根据 p pv v 值选取 值选取 三 分析与思考题三 分析与思考题 47 12 27 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承 试分析在仅改变 下列参数之一时 将如何影响该轴承的承载能力 转速 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承 试分析在仅改变 下列参数之一时 将如何影响该轴承的承载能力 转速n 500r min改为改为n 700r min 宽径比 宽径比B d由由1 0改为改为0 8 润滑油由采用 润滑油由采用46号全损耗系统用油改为号全损耗系统用油改为68号全损耗系统用油 轴承孔表面粗糙度由 号全损耗系统用油 轴承孔表面粗糙度由Rz 6 3 m改为改为Rz 3 2 m 答 答 1 n 承载能力承载能力 2 B d B 承载能力承载能力 3 承载能力 承载能力 4 RZ 允许 允许hmin 偏心率 偏心率 承载能力 承载能力 P C dB F 2 48 12 28 在设计液体润滑轴承时在设计液体润滑轴承时 当出现下列情况之一后当出现下列情况之一后 可考 虑采取什么措施 可考 虑采取什么措施 对每种情况提出两种改进措施对每种情况提出两种改进措施 当 当hmin hmin 时时 当条件 当条件p p v v pv Fb a b 12 31图所示为两个尺寸相同的液体摩擦滑动轴承 其工 作条件和结构参数 相对间隙 动力粘度 速度v 轴 径d 轴承宽度B 完全相同 试问哪个轴承的相对偏心 率 较大些 哪个轴承承受径向载荷F较大 哪个轴承的 耗油量Q较大些 答 偏心率 e 半径间隙 R r 2 p C vB F 2 2 vBd q Cq 1 a b 3 令耗油量 或流量 系数为Cq vBdCq q 而CP随 变化 51 3 令耗油量 或流量 系数为Cq vBd q C q 则 润滑油流量则 润滑油流量q Cq vBd 由书中图12 16可知 当 在曲线顶点左侧时 Cq qa qb 当 在曲线顶点左侧时 Cq qa qb 52 53 3 按计算按计算 F1 955 414kN F2 573 065kN 1 按计算按计算 F dB p 200 250 15 750kN 12 33 有一不完全液体润滑径向滑动轴承 轴颈直径有一不完全液体润滑径向滑动轴承 轴颈直径 d 200mm 轴承宽度 轴承宽度B 250mm 轴承材料选用 轴承材料选用 ZCuAl10Fe3 当轴转速为 当轴转速为60r min 100r min 500r min 时时 轴承允许的最大径向载荷各为多少轴承允许的最大径向载荷各为多少 解 查表解 查表12 2 ZCuAl10Fe3 p 15MPa pv 12MPa m s v 4 m s p dB F p pv dn dB F pv 100060 2 按计算按计算 v1 0 628 m s v v2 1 047 m s v v3 5 236 m s v 不满足不满足 v dn v 100060 54 一 选择题一 选择题 13 1 A B D13 2 B D A C 13 3 C13 4 D 13 5 D 13 6 A 13 7 B C13 8 D13 9 C 13 10 D 二 填空题二 填空题 13 11 B 13 12 D13 13 A13 14 B13 15 D 13 16 1 径向承载能力最高和最低的轴承分别是径向承载能力最高和最低的轴承分别是 N316 P6 和和 51316 2 轴向承载能力最高和最低的轴承分别是轴向承载能力最高和最低的轴承分别是 51316 和和 N316 P6 3 极限转速最高和最低的轴承分别是极限转速最高和最低的轴承分别是 6306 P5 和和 51316 4 公差等级最高的轴承是公差等级最高的轴承是 6306 P5 5 能承受轴向径向联合载荷的轴承是能承受轴向径向联合载荷的轴承是 30306 第十三章 滚动轴承第十三章 滚动轴承 55 12 17深沟球轴承和角接触球轴承在结构上的区别是深沟球轴承和角接触球轴承在结构上的区别是深沟深沟 球轴承的外圈边沿两端厚度一样 公称接触角为球轴承的外圈边沿两端厚度一样 公称接触角为0 而角 而角 接触球轴承外圈边沿两端有厚薄之分 公称接触角不为接触球轴承外圈边沿两端有厚薄之分 公称接触角不为0 在承受载荷上的区别是在承受载荷上的区别是深沟球轴承可以承受不大的双向深沟球轴承可以承受不大的双向 轴向力 而角接触球轴承只可承受单向轴向力 轴向力 而角接触球轴承只可承受单向轴向力 13 18 对于回转的滚动轴承 一般常发生疲劳点蚀破坏 故轴承的尺寸主要按 对于回转的滚动轴承 一般常发生疲劳点蚀破坏 故轴承的尺寸主要按疲劳寿命疲劳寿命计算确定 计算确定 13 19 对于不转 转速极低或摆动的滚动轴承 常发生 塑性变形破坏 故轴承的尺寸主要按 对于不转 转速极低或摆动的滚动轴承 常发生 塑性变形破坏 故轴承的尺寸主要按 静强度静强度 计算确定 计算确定 13 2013 20 滚动轴承工作时 滚动体和转动套圈的表面接触 应力特性为 滚动轴承工作时 滚动体和转动套圈的表面接触 应力特性为 规律性非稳定的脉动循环 规律性非稳定的脉动循环 而固定套圈接触而固定套圈接触 点的接触应力特性为点的接触应力特性为 稳定的脉动循环稳定的脉动循环 56 13 22 滚动轴承轴系支点轴向固定常用的三种结构形式 是 双支点各单向固定 两端固定 双支点各单向固定 两端固定 一支点双向固定 另一端支点游动 一端固定 一端游一支点双向固定 另一端支点游动 一端固定 一端游 动 动 两端游动支承 两端游动 两端游动支承 两端游动 13 23 滚动轴承预紧的目的是 提高轴承的旋转精度 支提高轴承的旋转精度 支 承刚度 减小机器工作时轴的振动承刚度 减小机器工作时轴的振动 所谓预紧 就是指 在安装时用某种方法在轴承中产生并在安装时用某种方法在轴承中产生并 保持一轴向力 以消除轴承中的游隙保持一轴向力 以消除轴承中的游隙 3 24 滚动轴承的内径和外径的公差带均为精度不同数值精度不同数值 较小的负偏差较小的负偏差 而且统一采用上偏差为 0 下偏差为 负值负值 的分布 57 13 25 滚动轴承的密封的目的是为了防止灰尘 水 为了防止灰尘 水 酸气和其它杂物进入轴承 并阻止润滑油流失酸气和其它杂物进入轴承 并阻止润滑油流失 滚动轴 承常用的三种密封方法为 接触式密封 中低速 非接接触式密封 中低速 非接 触式密封 高速 混合式密封 密封效果较好 触式密封 高速 混合式密封 密封效果较好 58 13 27 为什么30000型和70000型轴承常成对使用 成对 使用时 什么叫正装及反装 什么叫 面对面 及 背 靠背 安装 试比较正装及反装的特点 答 答 30000型和型和70000型轴承只能承受单方向的轴向力 成对安装时才能承受双向轴向力 同时这两类轴承的公 称接触角 型轴承只能承受单方向的轴向力 成对安装时才能承受双向轴向力 同时这两类轴承的公 称接触角 大于零 承受径向载荷时会产生内部轴向力 为避免轴在