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1、常用机构与零件设计- 习题集（学习情景三：常用机械传动结构与设计） - 文本学习情景三 : 常用机械传动结构与设计任务一 带传动的结构与设计1、如图所示的 V带在轮槽中的三种安装情况，哪种正确, (1) (2) (3) 答案:(1) 2、单项选择题 ( 选一正确答案，并将其符号填入题中空白处) (1) 标准 V带型号的选定取决于C。A(带的线速度 B( 带的有效拉力 C( 带传递的功率和小轮转速 (2) 设计 V带传动，限制带轮最小直径是为了限制C。A(小轮包角 B( 带的长度 C( 带的弯曲应力 (3)V 带传动的实际中心距a 一般与设计时初定中心距a0 不一致，这主要是由于A。A(要满足标
2、准带长 B( 存在安装误差 C( 使用前要张紧 (4) 带传动中，若产生打滑现象，是 A。A(沿小轮先发生 B( 沿大轮先发生 C( 沿两轮同时发生 (5) 带轮的结构形式取决于 B。A(带轮材料 B( 带轮直径 C( 传递功率 (6) 采用张紧轮张紧 V带传动时通常应安装在 C。A(紧边内侧靠近小轮 B( 松边内侧靠近小轮 C( 松边内侧靠近大轮。 3 、简答题(1) 带传动的带速 V 为什么规定在 525m/s范围内 , 答: 因 P=FV/1000KW ，故当 P确定， V过小时， F过大使带的根数过多，故V不宜小于 5m/s。而 V过大时，由于离心力过大，带与轮间正压力减小，摩擦力Ff
3、lim严重下降，容易使得F?Fflim 产生打滑，且此时抖动严重，故V不宜大于 25m/s。(2) 带传动为什么要限制最大中心距、最大传动比、最小带轮直径, 答: 中心距过大，将引起严重抖动。在中心距一定条件下，传动比大，小带轮包角过小。带轮直径过小弯曲应力则过大。故应对三个参数加以限制。4、单根 V带(三角带 ) 传动的初拉力 F0=354N ，主动带轮的基准直径dd1=160mm ， 主动轮转速 n1=1500r/min ，主动带轮上的包角1=150?，带与带轮上的摩擦系数为 f=0.485 。试求 :(1)V带紧边、松边的拉力F1 和 F2;( 忽略带的离心拉力的影响 ) (2)V带传动
4、能传递的最大有效圆周力F及最大功率 P0。5、一带传动的大、小带轮的基准直径d1=100mm ，d2=400mm ，小带轮转速n1=1460r/min ，滑动率 =0.02，传递功率 P=10KW 。求带速、有效拉力、大带轮实际转速各为多少 , 6、测得一普通 V带传动的数据如下 :n1=1460r/min ，中心距 a=400mm ，小带轮直径 d1=140mm ，大带轮直径 d2=400mm ，B型带共 3根，传动水平布置，张紧力按标准规定，采用电动机传动，一班制工作，工作平稳，试求允许传递的最大功率。7、设计用电动机驱动破碎机的普通V带传动。已知电动机额定功率P=5.5kw，转速 n1=
5、960r/mim，带传动传动比i=2 ，两班制工作，要求轴间中心距a,600mm 。任务二 齿轮传动的结构与设计 2-1 、已知一对渐开线直齿圆柱齿轮以标准中心距啮合传动，其中心距a=175mm, 模数 m=5mm, *h=1, =20?,c=0.25 ，传动比 i=2.5 ，试求 :(1) 这对齿轮的齿数 (2) 计算小齿轮的分 a12 度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。答案: (1) 这对齿轮的齿数由中心距公式和传动比公式可得: 1,1amzz,(，),175,12,zz，5( ，),1752,12,2, z2,i,2.5z122,2.5,z1,z1, 解得 z=20, z=50 12 (
6、2) 计算小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径; d,mz,5 ，20,100mm11 * d,mz ，2hm,100，2，1，5,110mmaa11 *d,mz,2m(h ，c),100,2 ，5，(1 ，0.25),87.5mmfa1 2-2、设一对渐开线标准直齿轮传动中，若传动比i=3 ，中心距 a=180mm ，模数*z=30,z=90m=3mm,ha=1, c*=0.25 ，=20?,求:(1) 小齿轮的分度圆、顶圆、基圆、根圆 12 直径;(2) 小齿轮顶圆上的压力角和曲率半径;(3) 若传递功率 P=15kw,小齿轮转速 1n=2000r/min ，求转矩 T和 T;(4)
7、 求在(3) 的条件下，此对齿轮传动的圆周力和径向力。 112 答案: (1) 小齿轮的分度圆、顶圆、基圆、根圆直径; d,mz,30 ，3,90mm1 * d,mz ，2hm,90，2，1，3,96mmaa1 d,dcos,90cos20:,84.57mm,b11 *d,mz,2m(h ，c),90,2 ，3，(1，0.25),82.5mmfa1 (2) 小齿轮顶圆上的压力角和曲率半径。r84.57dbb11,cos,a96rdaa11 ,28.24:a 229684.57,22 ,rr,aab22, ,22.7 (3) 若传递功率 P=15kw,小齿轮转速 n=2000r/min ，求转矩
8、 T 和 T; 1112 P15661T,9.55，10，,9.55 ，10，,71625N.mm 1n20001 T,Ti,71625 ，3,214875N.mm21 (4) 求在(3) 的条件下，此对齿轮传动的圆周力和径向力。2T2，716251F,1591.7N td901 o F,Ftan,1591.7tan20,579.3Nrt 2-3、技术革新需要传动比i=3 的一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，现有三个压力角相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数分别为z=20，z=z=60, 齿顶圆直径分别为d=44mm 、123a1*d=124mm 、d=139.5mm,正常齿制，外啮合， h=1
9、,c*=0.25 。试通过计算说明哪两个齿轮可a2a3a 啮合?为什么 , 啮合后中心距等于多少 , 答案: (1)正常齿制，外啮合，1 齿轮 d,mz，2m,20m ，2m,44得 m,2mma1111111 2 齿轮 d,mz，2m,60m ，2m,124得 m,2mma22222223 齿轮 d,mz，2m,60m ，2m,139.5 得 m,2.25mma3333333(2) 由于 1和 2 两个齿轮模数相等，所以此两齿轮可采用11 中心距 a,m(z，z), ，2，(20，60),80mm1222 2-4、设一对渐开线标准直齿轮传动中，若小齿轮的齿顶圆直径d=81mm, 齿数z=25
10、，大齿 a11* 轮的齿数 z=100，h=1,=20?,c=0.25 求:(1) 这对齿轮的模数和传动比 ;(2) 小齿轮的 2a 分度圆、基圆、根圆直径;(3) 若传递功率 P=3kw,小齿轮转速 n=1440r/min ，求小齿轮的 11 转矩;(4) 求作用在小齿轮上的圆周力。答案: (1) 这对齿轮的模数和传动比; , 得 m=3mm d,m(z ，2h),m(25 ，2),81a11a z1002i,4 12z251 (2) 小齿轮的分度圆、基圆、根圆直径;d,mz,25 ，3,751 d,dcos,75cos20:,70.5,b1 *d,mz,2m(h ，c),75,2 ，3，(
11、1，0.25),67.5faPT,9.55，10，(3) 若传递功率p=3kw,小齿轮转速 n=1440r/min ，求小齿轮的转矩 1161n1 13 ,9.55 ，10，61440 ,19895.8(N.mm) (4) 求作用在小齿轮上的圆周力2T1 :F,1td1 219895.8，2530.56()5.310(),N,，N75 任务三 蜗杆传动的结构与设计3-1、有一阿基米德蜗杆传动，已知: 传动比 i = 18 ，蜗杆头数 Z = 2 ，直径系数 q = 8 ，1 分度圆直径 d= 80 mm 。试求 : 1 (1) 模数 m 、蜗杆分度圆柱导程角、蜗轮齿数 Z2 及分度圆柱螺旋角;
12、 (2) 蜗轮的分度圆直径d 和蜗杆传动中心距a 。 2 3-2、图示蜗杆传动，已知 : 蜗杆, 主动，其转向如图所示，螺旋线方向为右旋 。试决定 : (1) 蜗轮 2 的螺旋线方向及转向n2 ; (2) 蜗杆、蜗轮受到的各力 (Ft 、Fr、 Fa) 的方向。答案: 3-3、图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动螺旋线方向为左旋，转矩T1=25000 N?mm ，模数 m =4 mm ，压力角 =20?，蜗杆头数 Z1= 2，蜗杆直径系数q =10 ，蜗轮齿数 Z2 =54 ，传动效率 = 0.75 。试确定 : (1) 蜗轮 2 的转向及螺旋线方向 ; (2) 作用在蜗杆、蜗轮上的各力的大小和方向
13、( 在图中标出 ) 。答案: 3-4、在图示传动系统中， 1 为蜗杆， 2 为蜗轮， 3 和 4为斜齿圆柱齿轮， 5 和6 为直齿锥齿轮。若蜗杆主动，要求输出齿轮6的回转方向如图所示。试决定: (1) ? 、?轴的回转方向 ( 并在图中标示 ); (2) 若要使 ?、?轴上所受轴向力互相抵消一部分，蜗杆、蜗轮及斜齿轮3 和 4的螺旋线方向 ; (3) ? 、?轴上各轮啮合点处受力方向(Ft 、Fr 、Fa在图中画出 )。 答案: 3-5、图示为由斜齿圆柱齿轮与蜗杆传动组成的两级传动，小齿轮1 由电机驱动。 已知: 蜗轮 4 的螺旋线方向为右旋，转向n?如图示。要求 : (1) 确定?、?轴的转
14、动方向 ( 直接绘于图上 ); (2) 若要使齿轮 2 与蜗杆 3 所受轴向力 Fa 2 、Fa 3 互相抵消一部分，确定齿轮 1、2 和蜗 杆 3 的轮齿螺旋线方向 ; (3) 蜗杆、蜗轮分度圆直径分别为d3 、d4，传递的扭矩为 T3、T4(N(mm) ，压力角为 ，求蜗杆啮合点处所受各力Ft 3 、Fr 3 、Fa 3 的大小 ( 用公式表示，忽略齿面间的摩擦力 ); (4) 在图中用箭头画出 ?轴上齿轮 2 与蜗杆 3 所受各力Ft 、Fr 、Fa的方向。答案: 1(n?，n? 见图所示。2( 齿轮 1 为左旋，齿轮 2 为右旋 ; 蜗杆 3 为右旋。3( 蜗杆啮合点处所受各力Ft 3
15、 、Fr 3 、Fa 3 的大小 根据蜗轮与蜗杆啮合点处各力之间关系可得 : 4(?轴上齿轮 2 与蜗杆 3 受力见题解图所示。任务四 螺纹连接的结构与设计4-1、常用螺纹按牙型分为哪几种, 各有何特点 , 各适用于什么场合 , 连接螺纹用什么牙型 , 传动螺纹主要用哪些牙型, 为什么 , 答: 根据牙型，螺纹可以分为三角形、矩形、梯形、锯齿形等。选用时要根据螺纹连接的工作要求，主要从螺纹连接的效率和自锁条件两个方面考虑，结合各种螺纹的牙形特点。例如三角形螺纹，由于它的牙形角 较大，当量摩擦角 也较大分析螺纹的效率和自锁条件可知三角形螺纹效率较低，但自锁条件较好，因此用于连接。同理可知矩形、梯
16、形和锯齿形螺纹等当量摩擦角较小，效率较高，自锁条件较差，因此用于传动。4-2、从自锁和效率的角度比较不同线数螺纹的特点，为什么多线螺纹主要用于传动 , 螺纹线数一般控制在什么范围内, 为什么 , 答: 当螺纹副的当量摩擦系数一定时，螺纹线数越多，螺纹升角越大，效率越高，越不易自锁，故多线螺纹主要用于传动。但是螺纹线数过多时加工困难，所以螺纹线数 n=1,4。任务五 齿轮系组成与传动比计算5-1、图示轮系中，设z=1，z=40，z=20，z=20，z=70，z=18,求 i 并根据 z 的转动方 12345616，1 向依次标出其它齿轮的转动方向。答案: 1 z2z5zzz i,z3246zzz16z6z413540201872 ， ,120707 ，5-2、图示定轴轮系中，重物上升。(1) 判断手柄的转向，并依次标出其他齿轮的转向。 (2) , 设求 i 。 z,30,z,60,z,10,z,15,z,1,z,50,z,20,z,45,1512233445 答案: zzzz60，15，50，452345i,337.515 ,zzzz30，10，1，201234 5-3、某外圆磨床的进给
