機械設計基礎(陳立德第三版)課后答案(1-18章全)-資料下載頁

　　

【正文】 足強度要求而安全工作。答：由題意知齒輪傳動的材料、參數、齒寬等，此題屬校核性問題，因是軟齒面，故應以接觸強度為主進行校核強度。（1）接觸強度校核。小齒輪材料為45鋼調質，齒面硬度為230HBS，大齒輪為ZG310~570，齒面硬度取為180HBS。： 應力循環次數 , 計算轉矩；取載荷系數K=，齒寬b=70mm。小齒輪分度圓直徑 ,滿足接觸強度的要求。（2）彎曲強度校核。：，得。，得齒形系數。 所以，彎曲強度足夠。 已知某機器的一對直齒圓柱齒輪傳動，其中心距，傳動比。小齒輪材料為45鋼調質，大齒輪為45鋼正火。載荷有中等沖擊，電動機驅動，單向轉動，使用壽命為8年，單班制工作。試確定這對齒輪所能傳遞的最大功率。答：此齒輪傳動為軟齒面，其承載能力由齒面接觸強度決定，故按接觸強度設計。（1）確定許用接觸應力。小齒輪45鋼調質：；大齒輪45鋼正火：。 （2）承載能力計算。根據可推導出 取將值代入可得下式：這對齒輪能傳遞的最大功率為。 已知一對斜齒圓柱齒輪傳動。試計算這對斜齒輪的主要幾何尺寸。解：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10） 設計一單級直齒圓柱齒輪減速器，已知傳遞的功率為，小齒輪轉速傳動比，載荷平穩，使用壽命5年，兩班制（每年250天）。答：（1）選擇材料及精度等級。小齒輪選用45號鋼，調質大齒輪選用45號鋼，正火。因用于普通傳動，選8級精度，要求齒面粗糙度。（2）按齒面接觸疲勞強度設計。確定有關參數與系數如下：①齒數z及齒寬系數。取小齒輪齒數，大齒輪齒數。實際傳動比合適，齒數比。②轉矩。③載荷系數。=④許用接觸應力。查得計算應力循環次數 。 計算模數取標準模數（3）校核齒根彎曲疲勞強度。確定有關參數和系數：①分度圓直徑。②齒寬。取。③齒形系數和應力修正系數。查得。④許用彎曲應力。查得。計算兩輪的許用彎曲應力 計算兩輪的彎曲應力 故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。（4）計算傳動中心距。（5）計算齒輪的圓周速度。選8級精度適合。（6）計算齒輪的幾何尺寸并繪制齒輪零件圖（略）。 已知一對斜齒圓柱齒輪傳動。試計算其中心距應為多少？如果除角外各參數均不變，現需將中心距圓整為以0或5結尾的整數，則應如何改變角的大小？其中心距為多少？為多少？解：若將圓整為115mm，則不合適。若將圓整為120mm，則 。（1） 已知主動輪1的螺旋角及轉向，為了使裝有齒輪2和齒輪3的中間軸的軸向力較小，試確定齒輪4的輪齒螺旋角旋向和各齒輪產生的軸向力方向。（2） 已知，試求為多少時，才能使中間軸上兩齒輪產生的軸向力互相抵消？答：（1）確定各輪旋向，軸向力方向。①由及旋向（左旋）確定向上；②2輪必為右旋，與相反，與相反；③為使中間軸軸向力較小，應向上，與相反。根據向上與轉向判定齒輪3數為右旋；④齒輪4必為左旋，與相反，即向下。（2）時互相抵消。因3輪和2輪在同一軸上，則。當為時，才能使中間軸上兩齒輪產生的軸向力互相抵消。 已知一對標準直齒圓錐齒輪傳動，齒數，大端模數，分度圓壓力角，軸交角。試求兩個圓錐齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、分度圓錐角、齒頂圓錐角、齒根圓錐角、錐距及當量齒數。解：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）當量齒數。（10）齒頂圓錐角（按等頂隙收縮齒計算）。 （11）齒根圓錐角。（12）齒根角。 第11章 蝸桿傳動 蝸桿傳動的特點及使用條件是什么？答：蝸桿傳動的特點是：結構緊湊，傳動比大。一般在傳遞動力時，；分度傳動時只傳遞運動，可達1 000；傳動平穩，無噪聲；傳動效率低；蝸輪一般用青銅制造，造價高；蝸桿傳動可實現自鎖。 使用條件：蝸桿傳動用于空間交錯()軸的傳動。用于傳動比大，要求結構緊湊的傳動，傳遞功率一般小于。 蝸桿傳動的傳動比如何計算？能否用分度圓直徑之比表示傳動比？為什么？答：蝸桿傳動的傳動比可用齒數的反比來計算，即；不能用分度圓直徑之比表示傳動比，因為蝸桿的分度圓直徑。 與齒輪傳動相比較，蝸桿傳動的失效形式有何特點？為什么？ 答：蝸桿傳動的失效形式與齒輪傳動類似，有點蝕、彎曲折斷、磨損及膠合。但蝸桿傳動中蝸輪輪齒的膠合、磨損要比齒輪傳動嚴重得多。這是因為蝸桿傳動嚙合齒面間的相對滑動速度大，發熱嚴重，潤滑油易變稀。當散熱不良時，閉式傳動易發生膠合。在開式傳動及潤滑油不清潔的閉式傳動中，輪齒磨損較快。 何謂蝸桿傳動的中間平面？中間平面上的參數在蝸桿傳動中有何重要意義？答：蝸桿傳動的中間平面是通過蝸桿軸線且垂直于蝸輪軸線的平面。中間平面上的參數是標準值，蝸桿傳動的幾何尺寸計算是在中間平面計算的。在設計、制造中，皆以中間平面上的參數和尺寸為基準。 試述蝸桿直徑系數的意義，為何要引入蝸桿直徑系數?答：蝸桿直徑系數的意義是：蝸桿的分度圓直徑與模數的比值，即。引入蝸桿直徑系數是為了減少滾刀的數量并有利于標準化。對每個模數的蝸桿分度圓直徑作了限制，規定了個標準值，則蝸桿直徑系數也就對應地有個標準值。 何謂蝸桿傳動的相對滑動速度？它對蝸桿傳動有何影響？答：蝸桿傳動的相對滑動速度是由于軸交角，蝸桿與蝸輪嚙合傳動時，在輪齒節點處，蝸桿的圓周速度和蝸輪的圓周速度也成夾角，所以蝸桿與蝸輪嚙合傳動時，齒廓間沿蝸桿齒面螺旋線方向有較大的相對滑動速度，其大小為。相對滑動速度對蝸桿傳動有較大的不利影響，滑動速度的大小對齒面的潤滑情況、齒面失效形式、發熱以及傳動效率都有很大影響。相對滑動速度較大，溫升高，潤滑油變稀、油膜不易形成，散熱不好時極易發生膠合失效形式。在開式傳動中，磨損較嚴重，使蝸桿傳動的壽命較短。 蝸桿的頭數及升角對嚙合效率各有何影響？答：蝸桿傳動的嚙合效率為；由此式可知，當蝸桿的升角越大，蝸桿傳動的效率越高。當q一定時，越大，越大，效率越高。 蝸桿傳動的效率為何比齒輪傳動的效率低得多？答：蝸桿傳動的效率比齒輪傳動的效率低得多，是由于蝸桿傳動中嚙合處的相對滑動速度較大，摩擦大，發熱量大，嚙合效率低。　為什么對蝸桿傳動要進行熱平衡計算？當熱平衡不滿足要求時，可采取什么措施？答：由于蝸桿傳動中蝸輪齒和蝸桿齒面間有較大的相對滑動速度，所以發熱量大，傳動效率低。如果蝸桿傳動的散熱條件差，使工作溫度過高，潤滑油粘度降低，油膜破壞，引起潤滑失效，導致齒面膠合，并加劇磨損。所以，對連續工作的閉式蝸桿傳動進行熱平衡計算是為了使產生的熱量及時散出去，不發生膠合失效。當熱平衡不滿足要求時，應采用不列措施，以增加傳動的散熱能力：（1）在箱體處增加散熱片，以增大散熱面積；(2)在蝸桿軸伸上裝風扇，以提高散熱系數；（3）在油池中在裝蛇形冷卻水管，以降低油溫；（4）大功率的蝸桿減速器，可采用壓力噴油潤滑。　蝸桿傳動的設計準則是什么？答：蝸桿傳動的主要失效形式是膠合、磨損，但目前尚缺乏可靠的計算方法。因此，對閉式蝸桿傳動，一般按蝸輪齒面接觸疲勞強度來設計，并校核齒根彎曲疲勞強度；對于開式蝸桿傳動，通常只需按彎曲疲勞強度進行設計。以上的強度計算為條件性計算。此外，對連續工作的閉式蝸桿傳動還必須作熱平衡計算，以保證油溫不超過許用值。 常用的蝸輪、蝸桿的材料組合有哪些？設計時如何選擇材料？答：常用的蝸輪、蝸桿的材料組合應具有好的減摩性、耐磨性和抗膠合性能。蝸桿常用碳銅或合金鋼制成，對高速重載的蝸桿應進行淬硬并磨削，一般蝸桿可采用調質鋼。蝸輪多數用青銅制造，視滑動速度大小選不同含錫量的銅合金。當時選用錫青銅，當時選用鋁鐵青銅（蝸桿必須淬硬），當時蝸輪可用灰鑄鐵制作。 ，蝸桿、蝸輪的轉動方向及所受各分力的方向。答：蝸桿、。　設計運輸機的閉式蝸桿傳動。已知電動機功率，轉速，蝸桿傳動比，工作載荷平穩，單向連續運轉，每天工作8h,要求使用壽命為5年。答：(1)選擇材料。蝸桿選用45鋼調質，硬度＜350HB。蝸輪選用鋁鐵青銅：。 （2）確定蝸輪傳遞的轉矩。估計效率，（3）選擇蝸桿頭數和蝸輪齒數。選蝸桿頭數，蝸輪齒數。（4）確定許用應力。，估計。(5)確定模數和蝸桿分度圓直徑。取載荷系數，則，由此得。蝸桿分度圓直徑： 蝸輪分度圓直徑：中心距：（6）計算蝸桿螺旋線升角λ。（7）按齒根彎曲強度校核。計算齒根彎曲應力。故彎曲疲勞強度合格。（8）驗算傳動效率。，則效率為與原估計=。（9）熱平衡計算。箱體散熱面積取室溫，散熱系數,則 結論：合格。（10）選擇精度等級。因，可選用9級精度。（11）繪制蝸桿、蝸輪零件工作圖（略）。蝸桿軸的輸入功率,蝸桿轉速，蝸輪轉速,間歇工作，每日工作4h，預定壽命10年。答：（1） 選擇蝸桿、蝸輪材料。蝸桿選 45鋼調質，硬 度45HRC；；。（2） 確定許用應力。①② （3） 選擇蝸桿頭數z1，蝸輪齒數z2。因用于起重，選蝸桿頭數z1，（4） 計算蝸輪傳遞的轉矩,估計=，則 （5） 確定模數、直徑系數。取K=，則，按計算，取，則（6） 計算蝸桿螺旋線升角。（7）驗算齒根彎曲強度。，則 彎曲強度合格。（8）驗算傳動效率。，則。（9）因起重設備工作不連續，可不作散熱計算。11．，為使軸Ⅱ上的軸向力抵消一部分，斜齒輪3的旋向應如何？畫出蝸輪及斜齒輪3上的軸向力的方向。 答：，斜齒輪3的旋向為左旋，Ⅱ軸上的軸向力抵消一部分。斜齒輪3的軸向力向左，蝸輪上的軸向力向右。第12章 齒輪系 定軸齒輪系與行星齒輪系的主要區別是什么？答：主要區別是：定軸齒輪系運轉時齒輪軸線相對于機架固定，而行星齒輪系運轉時則有一個或幾個齒輪的軸線相對于機架不固定。 各種類型齒輪系的轉向如何確定？的方法適用于何種類型的齒輪系？答：定軸輪系的轉向可用的方法或在圖上畫箭頭的方法確定；行星輪系的轉向應根據其轉化機構經計算確定；方法適用于平面圓柱齒輪定軸輪系。 “轉化機構法”的根據何在？答：根據在于運動的相對性原理。 擺線針輪行星傳動中，針輪與擺線輪的齒差為多少？答：齒數差為1。 諧波齒輪傳動是怎樣工作的？諧波齒輪傳動中剛輪與柔輪的齒數差如何確定？答：諧波齒輪傳動是利用波發生器使柔輪產生可控的彈性變形而實現柔輪與剛輪的嚙合及運動傳遞。剛輪與柔輪的齒數差 式中：z1—剛輪齒數。z2—柔輪齒數。iH2—波發生器與柔輪的傳動比。 諧波齒輪減速器與擺線針輪減速器相比有何特點？答：諧波齒輪減速器與擺線針輪減速器相比有以下特點：結構簡單，體積小，重量輕，安裝方便，傳動效率高，但使用壽命相對不如擺線針輪減速器。 ，已知減速器的輸入功率=,轉速=960r/min，各齒輪齒數=22，=77，=18，=81，齒輪傳動效率η齒=，每對滾動軸承的效率η滾=。求：（1）減速器的總傳動比；（2）各軸的功率、轉速及轉矩。解：（1）總傳動比(2)軸I的功率η滾=轉速=960r/min轉矩軸II： η齒η滾=軸III：PIII=PIIη齒η滾= ，已知各齒輪齒數（括號內為齒數），為單頭右旋蝸桿，求傳動比。解： ，已知齒輪2的齒數z1=16，z2=80，齒輪3的齒數z3=13，模數m=,與齒輪3嚙合的齒條被固定在床身上。試求當溜板箱移動速度為1m/min時的手輪轉速。解：手輪轉速 ，已知各齒輪齒數z1=20，z2=30，z6=33，z7=57，z3=z4=z5=28，蝸桿8的頭數z8=2，蝸輪9的齒數z9=30。試計算i19，并說明雙向離合器的作用。解：雙向離合器向上或向下閉合可改變傳動系統的末端件的轉向，實現正反轉。 ，已知z1=48，z2=42，=18，z3=21，n1=100r/min，n3=80r/min，求nH。解：這個差速器是由圓錐齒輪行星架H以及機架4所組成的差動輪系，H的幾何軸線互相重合，因此由式（）得式中齒數比i前的“”號是由轉化機構用畫箭頭的方法確定的。解上式得其結果為正值，表明H的轉向與輪1的轉向相同。 ，已知z1=22，z3=88，=z5，試求傳動比i15。解：齒輪3及行星架H構成行星齒輪系；齒輪、5構成定軸齒輪系。有nH=n5； n3= （式①）對于定軸輪系： ，與n5的方向相反，即 （式②）對于行星輪系： ，即 （式③）聯立①、②、③式，得因，故。第13章 機械傳動設計 簡述機械傳動裝置的功用。答： (1) 把原動機輸出的速度降低或增速。 （2) 實現變速傳動。　　（3）把原動機輸出轉矩變為工作機所需的轉矩或力。　　（4）把原動機輸出的等速旋轉運動，轉變為工作機的轉速或其它類型的運動。　　（5）實現由一個或多個原動機驅動若干個相同或不同速度的工作機。 選擇傳動類型時應考慮哪些主要因素？答：根據各種運動方案，選擇常用傳動機構時，應考慮以下幾個主要因素：（1） 實現運動形式的變換。（2） 實現運動轉