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文檔簡介
機械設計基礎習題解答(1-5)
第一篇:機械設計基礎習題解答(1?5)
機械設計基礎教材習題參考解答
(第一章?第五章)
2012.8
目錄
第1章機械設計概論2第2章機
械零件尺寸的確定3第3章平面機構運動簡
圖及平面機構自由度4第4章平面連桿機構
6第5章凸輪機構
_______________________________________11
第1章機械設計概論
思考題和練習題
1-1舉例說明什么是新型設計、繼承設計和變型設計。
解:新型設計通常人們指應用成熟的科學技術或經(jīng)過實驗證明是
可行的新技術,設計過去沒有過的新型機械,如:新型機械手、動車、
撲翼飛機、電動汽車等;
繼承設計通常指人們根據(jù)使用經(jīng)驗和技術發(fā)展對已有的機械進行
設計更新,以提高其性能、降低其制造成本或減少其運用費用,如:
大眾系列汽車、大家電產(chǎn)品等。
變型設計通常指人們?yōu)檫m應新的需要對已有的機械作部分的修改
或增刪而發(fā)展出不同于標準型的變型產(chǎn)品,如:。各種工程機械、農(nóng)
田作業(yè)機械等。1-2解:評價產(chǎn)品的優(yōu)劣的指標有哪些?解:產(chǎn)品的
性能、產(chǎn)品的
1-3機械零件常用的材料有哪些?為零件選材時應考慮哪些主要要
求?解:制造機械零件的材料目前用得最多的是金屬材料,其又分為
鋼鐵材料和非鐵材料(如銅、鋁及其合金等);其次是非金屬材料
(如工程塑料、橡膠、玻璃、皮革、紙板、木材及纖維制品等)和復
合材料(如纖維增強塑料、金屬陶瓷等)。
從各種各樣的材料中選擇出合用的材料是一項受到多方面因素制
約的工作,通常應考慮下面的原則:
1)載荷的大小和性質(zhì),應力的大小、性質(zhì)及其分布狀況2)零件的
工作條件3)零件的尺寸及質(zhì)量4)經(jīng)濟性
1-4解:機械設計的內(nèi)容和步驟?
解:機械設計的內(nèi)容包括:構思和方案設計、強度分析、材料的
選擇、結(jié)構設計等。機械設計的步驟:明確設計任務,總體設計,技
術設計,樣機試制等。
第2章機械零件尺寸的確定
思考題和練習題
2-1什么是失效,列舉失效的三種形式?
解:由于種種原因,零件不能正常工作,都稱為失效。
常見的失效形式有:(1)應力過大;(2)變形過大;(3)磨損嚴重;(4)
產(chǎn)生打滑;(5)產(chǎn)生共振;(6)聯(lián)接松脫。
2-2設計人員為什么要研究產(chǎn)品失效?
解:通過產(chǎn)品失效分析,設計中保證產(chǎn)品在預期的使用壽命內(nèi)不
發(fā)生失效。2-3載荷和應力分別有哪兩大類?解:載荷大體可分兩類,
(1)靜載荷——逐漸加到一定數(shù)值后,大小和方向都不變化或變化很小
的載荷;(2)動載荷——突然加的、大小和方向隨時問變化的或沖擊性
的載荷。
工作應力可分靜應力和變應力:應力的大小或方向不隨時間變化
或隨時間變化緩慢的應力叫靜應力,應力的大小或方向隨時間變化的
應力叫變應力。2-4設計人員為什么需要糠材料機械性質(zhì)?
解:設計人員只有熟悉材料機械性質(zhì),才能根據(jù)零件的要求正確
的選擇材料。
2-5劃分脆性材料和塑性材料的判據(jù)是什么?列舉這兩類材料在
機械性質(zhì)方面的三點區(qū)別?
2-6有一用碳鋼制成的軸,發(fā)現(xiàn)剛度不夠,改用合金鋼能否提高
軸的整體剛度?2-7屈服極限、強度極限、疲勞極限都是材料的應力
極限,它們的區(qū)別在哪里?
第3章平面機構運動簡圖及平面機構自由度
思考題和練習題
2-1機構運動簡圖能表示出原機構哪些方面的特性?
解:能夠表達機構運動特征,如:各個構件的位移、機構的運動
原理等。
2-2當機構的原動件數(shù)少于或多于機構的自由度時,機構的運動將
發(fā)生何種情況?解:機構具有確定運動的條件是機構原動件的數(shù)目等
于機構自由度的數(shù)目。該條件是在機構可動的前提下獲得的。機構可
動的條件是機構的自由度數(shù)目必須大于零或大于等于lo
當機構不滿足確定運動條件時,若機構原動件數(shù)目小于機構的自
由度數(shù)目時,則該機構的運動將不完全確定。這時機構的運動將遵循
最小摩擦定律,而首先沿阻力最小的方向運動。這時此種機構常用于
具有自適應要求的情況,如玩具車的遇障礙能自動轉(zhuǎn)向的驅(qū)動輪,就
是采用具有兩個自由度的輪系,而驅(qū)動所用的原動件只有一個,來實
現(xiàn)這一功能的。
若機構的原動件數(shù)目大于機構的自由度目時,則機構就根本不能
運動或機構中最薄弱的環(huán)節(jié)將發(fā)生損壞,故此時機構是時不能應用的。
2-3計算題2-3圖所示各機構的自由度,并指出復合校鏈、局部自
由度和虛約束。
(a)縫紉機送布機構
(b)篩料機機構
(c)推土機鏟土機構
(d)儀表機構
⑹壓力機機構
⑴凸輪連桿機構
題2-3圖
解:⑶縫紉機送布機構F=3X4-2X4-1X2=2;(b)篩料機機構F=3
X7-2X9-1=2;(c)推土機鏟土機構F=3X5-2X7=1;(d)儀表機構
F=3X6-2X8-1=1;(e)壓力機機構F=3X5-2X7=1;(f)凸輪連桿
機構F=3X4-2X5-1=L
的。
錢鏈四桿機構在曲柄與機架共線的兩位置出現(xiàn)最小傳動角。
4-5試根據(jù)題4-5圖中注明的尺寸判斷下列較鏈四桿機構是曲柄搖
桿機構、雙曲柄機構還是雙搖桿機構。
題4-5圖
解:a)雙曲柄機構;40+110<70+90,最短桿為機架。b)曲柄
搖桿機構;45+120<100+70,最短桿為連架桿。
c)雙搖桿機構;50+100>50+70,不滿足桿長條件。d)雙搖桿
機構。50+100<70+90,最短桿為連桿。
4-6試確定題4-6圖兩機構從動件的擺角中和機構的最小傳動角。
題4-6圖
解:a)從動件的擺角\尸74。,機構的最小傳動角尸15。;
題4?6圖a)
b)從動件的擺角甲二60。,機構的最小傳動角尸35。;
題4-6圖b)
4-7題4-7圖所示為一偏置曲柄滑塊機構,試求構件1能整周轉(zhuǎn)動
的條件。
BC。解:構件1能整周轉(zhuǎn)動的條件為AB+e<4-8題4-8圖所示為
某機械踏板機構,設已知,踏板在
LCD=500mmzLAD=1000mm3
水平位置上下各擺動10。,試確定曲柄1和連桿2的長度LAB和LBC。
題4-7圖
題4-8圖
解:曲柄1的長度LAB=77.85mm,連桿2的長度
LBC=1115.58mm<>
題4-8圖
4-9題4-9圖所示為一曲柄搖桿機構,已知曲柄長度LAB=80mm,
連桿長度LBC=390mm,搖桿長度LCD=300mm,機架長度
LAD=380mm,試求:
(1)搖桿的擺角w;(2)機構的極位夾角。;
(3)機構的行程速比系數(shù)K。解:(1)搖桿的擺角中二49。;(2)
機構的極位夾角。二13。;(3)機構的行程速比系數(shù)K=
180+6180+13=,K=1.156O
1809180138
C
題4-9圖
題4?9圖
4-10設計一偏置曲柄滑塊機構。已知滑塊的行程s=50mm,偏距
e=20mm(如題4-10圖),行程速比系數(shù)K=1.5,試用作圖法求曲
柄的長度和連桿的長度
LABLBCe
題4-10圖
解:曲柄的長度連桿的長度
LAB=21.51mm,LBC=46.51mmo
題4-10圖
4-11設計一錢鏈四桿機構作為加熱爐爐門的啟閉機構。已知爐門
上兩活動錢鏈的中心距為50mm,爐門打開后成水平位置時,要求爐
門溫度較低的一面朝上(如虛線所示),設固定
錢鏈安裝在y-y軸線上,其相關尺寸如題4-11圖所示,求此錢鏈
四桿機構其余三桿的長度。
題4-11圖
解:錢鏈四桿機構的機架長度=90.36mm,上連架桿的長度
=64.75mm,下連架桿的長度=104.61mm。
4-12已知某操縱裝置采用較鏈四桿機構,要求兩連架桿的對應位
置為。。。。
1=35,i|/l=50°;@2=80,v2=75°;03=125,v3=105°,
機架長度LAD=80mm,試用解析法求其余三桿長度。
解:cos(|)l=P0cos\|/l+P1COS(A|/1-(|)1)+P2
cos(|)2=P0cosi|/2+P1cos(\|/2-(|)2)+P2
cos(|)3=P0cos\|/3+P1cos(\|/3-(|)3)+P2各桿的長度:
。
LAD=80mm;LAB=63.923,LBC=101.197zLCD=101.094
題4?12圖
第5章凸輪機構
思考題和練習題
5-1凸輪和推桿有哪些型式?應如何選用?
解:凸輪機構的類型很多,常就凸輪和推桿的形狀及其運動形式
的不同來分類。Q)按凸輪的形狀分
1)盤形凸輪
2)移動凸輪3)圓柱凸輪
盤形凸輪是一個具有變化向徑的盤形構件繞固定軸線回轉(zhuǎn)。移動
凸輪可看作是轉(zhuǎn)軸在無窮遠處的盤形凸輪的一部分,它作往復直線移
動。圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽,或是在圓柱端面上作
出曲線輪廓的構件,它可看作是將移動凸輪卷于圓柱體上形成的。盤
形凸輪機構和移動凸輪機構為平面凸輪機構,而圓柱凸輪機構是一種
空間凸輪機構。盤形凸輪機構的結(jié)構比較簡單,應用也最廣泛,但其
推桿的行程不能太大,否則將使凸輪的尺寸過大。
(2)按推桿的形狀分
1)尖頂推桿。這種推桿的構造最簡單,但易磨損,所以只適用于
作用力不大和速度較低的場合(如用于儀表等機構中)。
2)滾子推桿。滾子推桿由于滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦,所
以磨損較小,故可用來傳遞較大的動力,因而應用較廣。
3)平底推桿。平底推桿的優(yōu)點是凸輪與平底的接觸面間易形成油
膜,潤滑較好,所以常用于高速傳動中。
(3)按推桿的運動形式分
1)直動推桿。即往復直線運動的推桿。在直動推桿中,若其軸線
通過凸輪的回轉(zhuǎn)軸心,則稱其為對心直動掛桿,否則稱為偏置直動推
桿。
2)擺動推桿。即作往復擺動的推桿,分為:擺動尖頂推桿、擺動滾
子推桿和擺動平底推桿。
(4)按凸輪與推桿保持接觸的方法分
1)力封閉的凸輪機構,即利用推桿的重力、彈簧力或其他外力使
推桿與凸輪保持接觸的。
2)幾何封閉的凸輪機構,即利用凸輪或推桿的特殊幾何結(jié)構使凸
輪與推桿保持接觸。例如凹槽滾子式凸輪機構、等寬凸輪機構、等徑
凸輪機構和共柜凸輪(或主回凸輪)機構。5-2常用的推桿運動規(guī)律各有
何特點?各適用于何種場合?什么是剛性沖擊和柔性沖擊?
解:所謂推桿的運動規(guī)律是指推桿在運動時,其位移s、速度v和
加速度a隨時間t變化的規(guī)律。又因凸輪T殳為等速運動,即其轉(zhuǎn)角6
與時間t成正比,所以推桿的運動規(guī)律更常表示為推桿的運動參數(shù)隨凸
輪轉(zhuǎn)角6變化的規(guī)律。
推桿常用運動規(guī)律主要有如下三類:
1)一次多項式運動規(guī)律,推桿等速運動,故這種運動規(guī)律又稱為
等速運動規(guī)律。適用于低速。
2)等加速等減速運動規(guī)律。適用于低速。3)簡諧運動規(guī)律。適用
于低速。選擇推桿運動規(guī)律,首先須滿足機器的工作要求,其次還應
凸輪機構具有良好的動力特性;此外,還應使所設計的凸輪便于加工,
'Jo
剛性沖擊:由加速度產(chǎn)生的慣性力突變?yōu)闊o窮大,致使機械產(chǎn)生
的強烈沖擊。
柔性沖擊:從動件在某瞬時加速度發(fā)生有限大值的突變時所引起
的沖擊。5-3何謂凸輪機構的反轉(zhuǎn)法設計?它對于凸輪廓線的設計有何
意義?
解:在設計凸輪廓線時,可假設凸輪靜止不動,而使推桿相對于
凸輪作反轉(zhuǎn)運動;同時又在其導軌內(nèi)作預期運動,作出推桿在這種復
合運動中的一系列位置,則其尖頂?shù)能壽E就是所要求的凸輪廓線。
5-4何謂凸輪機構的壓力角?為什么要規(guī)定許用壓力角?
解:桿所受正壓力的方向(沿凸輪廓線在接觸點的法線方向)與推桿
上作用點的速度方向之間所夾之銳角,稱為凸輪機構在圖示位置的壓
力角/用a表小。
在凸輪機構中,壓力角a是影響凸輪機構受力情況的一個重要參
數(shù)。在其他條件相同的情況下,壓力角愈大,則作用力F將愈大;在
生產(chǎn)實際中,為了提高機構的效率、改善其受力情況,通常規(guī)定凸輪
機構的最大壓力角amax應小于某一許用壓力角[a]。
5-5何謂凸輪機構的運動失真?它是如何產(chǎn)生的?怎樣才能避免運
動失真?
當凸輪的理論輪廓曲線為外凸時,其工作廓線的曲率半徑pa等于
理論廓線的曲率半徑P與滾子半徑rT之差。此時若p=rT,工作廓線
的曲率半徑為零,則工作廓線將出現(xiàn)尖點,這種現(xiàn)象稱為變尖現(xiàn)象;
若P
因此,對于外凸的凸輪輪廓曲線,應使?jié)L子半徑小于理論廓線的
最小曲率半徑pmino5-6盤形凸輪基圓半徑的選擇與哪些因素有關?
解:對于一定型式的凸輪機構,在推桿的運動規(guī)律選定后,該凸
輪機構的壓力角與凸輪基圓半徑的大小直接相關。在設計凸輪機構時,
凸輪的基圓半徑取得越小,所設計的機構越緊湊?;鶊A半徑過小會引
起壓力角增大,致使機構工作情況變壞。凸輪基圓半徑的確定的原則
為:在滿足amaxMcc]的條件下,合理地確定凸輪的基圓半徑,使凸
輪機構的尺寸不至過大。
在實際設計工作中,凸輪的基圓半徑ro的確定,不僅要受到
amaxQa]的限制,還要考慮到凸輪的結(jié)構及強度的要求等。因此在實
際設計工作中,凸輪的基圓半徑常是根據(jù)具體結(jié)構條件來選擇的。必
要時再檢查所設計的凸輪是否滿足amaxw[a]的要求。
5-7寫出題5-7圖所示凸輪機構的名稱,并在圖中作出(或指出):
1)基圄ro;2)理論廓線;3)實際廓線;4)行程h;5)圖示位置
從動件的位移量s;6)推桿與凸輪上A點接觸時的壓力角。
題5-7圖
5-8如題5-8圖示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構。已知AB段
為凸輪的推程廓線,試在圖上標注推程運動角玳。
5-9題5-9圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構。已知凸輪為
一以C為中心的圓盤,問輪廓上D點與尖頂接觸時其壓力角為多少?
試作圖加以表示。
題5-8圖
題5-9圖
題5-10圖
題5-8圖
題5-9圖
題5-10圖
5-10題5-10圖示為一對心尖頂推桿單元弧凸輪(偏心輪),其
幾何中心09與凸輪轉(zhuǎn)軸O的距離為Loo'=15mm,偏心輪半徑
R=30mm,凸輪以等角速度①順時針轉(zhuǎn)動,試作出推桿的位移線圖s-
8O
第二篇:機械設計基礎■習題解答
《機械設計基砧》
習題解答
機械工程學院
目錄
第0章緒論第一章平面機構運動簡圖及其自由度一-2第二
章平面連桿木JU勾----------------------4第三章凸輪機構---------
----------------------6第四章齒輪機構-------------------------8
第五章輪系及其設計-------------------19第六章間歇運動機構-
------------------------26第七章機械的調(diào)速與平衡--------------29
第八章帶傳動-34第九章鏈傳動-38第十章聯(lián)接—一42第十一章軸-
—46第十二章滾動軸承----------------------50第十三章滑動
軸承---------------------56第十四章聯(lián)軸器和離合器59第十五
章彈簧---------62第十六章機械傳動系統(tǒng)的設計---------------
-----------65
第一章平面機構運動簡圖及其自由度
1-1一個在平面內(nèi)自由遠東的構件有多少個自由度?[解]有3個自
由度。
1-2在平面內(nèi)運動副所產(chǎn)生的約束數(shù)與自由度有何關系?[解]約
束數(shù)+自由度=31-3如何判別有構件和運動副組成的系統(tǒng)是否具有確
定的相對運動?[解]自由度數(shù)=原動件數(shù)
系統(tǒng)無確定的相對運動
自由度數(shù)w原動件數(shù)
系統(tǒng)有確定的相對運動1-4在計算機構的自由度時應注意哪幾個
問題?[解]復合錢鏈、局部自由度和虛約束。
1-5繪制機構運動簡圖時,用什么來表示機構和運動副?[解]用簡
單的線條和符號表示構件和運動副。
1-6繪制圖1-15所示的機構運動簡圖,并計算其自由度。[解]
a)n=3,PL=4,PH=OF=3x3-2x4=lb)n=4,PL=5,PH=1F=3x4-
2x5-l=lc)n=3,PL=4,PH=OF=3x3-2x4=ld)n=3,PL=4,PH=O
F=3x3-2x4=l
1-7試計算下列圖示機構的自由度,并指出機構中存在的復合錢鏈,
局部自由度或虛約束。
45第三章凸輪機構
3-1從動件的常用運動規(guī)律有哪種?各適用在什么場合?
[解]1)等速運動規(guī)律,使用于低速、輕載的場合;2)等加速等減
速運動規(guī)律,適用于中速、輕載的場合;3)余弦加速度運動規(guī)律(簡
諧運動規(guī)律),適用于中、低速;4)正弦加速度運動規(guī)律,適用于高
速。
3-2凸輪機構的常用類型有幾種?選擇凸輪的類型時應該考慮哪
些因素?
[解]按凸輪的形狀分:盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪;按從動
件形狀來分:尖端從動件、滾子從動件和平底從動件;按凸輪與從動
件鎖合形式分:力鎖合和幾何鎖合。
選擇凸輪時,應考慮凸輪和從動件的相對運動形式從動件的運動
形式等。
3-3圖解法設計凸輪時,采用了什么原理?簡單敘述此原理的主
要內(nèi)容。[解]才用反轉(zhuǎn)原理,即給整個機構加上一個反向轉(zhuǎn)動,各構
件之間的相對運動并不改變,根據(jù)這一原理,設想給整個凸輪機構加
上一反向轉(zhuǎn)動(即加上一個凸輪角速度轉(zhuǎn)向相反、數(shù)值相等繞凸輪回
轉(zhuǎn)中心0的角速度(-①)的轉(zhuǎn)動),則凸輪處于相對靜止狀態(tài),從動
件一方面隨機架以角速度(-3)繞0點轉(zhuǎn)動,另一方面又按給定的運
動規(guī)律作往復移動或擺動。
3-4何謂凸輪的運動失真?滾子從動件盤形凸輪機構運動時針時,
應如何
第四章齒輪機構
4-1為什么要規(guī)定模數(shù)的標準系列?在直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱
齒輪,蝸桿蝸輪和直齒圓錐齒輪上何處的模數(shù)是標準值?
[解]為了設計、制造、檢驗和使用的方便。直齒輪端面模數(shù)是標
準值;斜齒法面模數(shù)是標準值;蝸桿蝸輪中間平面上的模數(shù)是標準值;
圓錐齒輪大端的模數(shù)是標準值。
4-2漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有哪幾個?那些是標準的,
其標準值是否相同?為什么這些參數(shù)稱為基本參數(shù)?
[解]基本參數(shù):齒數(shù)z、模數(shù)m、壓力角a、齒頂高系數(shù)ha*和頂
隙系數(shù)c*。其中后四個是標準的,標準值不相同。
4-3分度圓與節(jié)圓有什么區(qū)別?在什么情況下節(jié)圓與分度圓重合?
[解]分度圓是齒輪上具有標準壓力角的圓。節(jié)圓是過節(jié)點所作的兩個
相切的圓。標準安裝時節(jié)圓與分度圓重合。
4-4漸開線的形狀取決于什么?若兩個齒輪的模數(shù)和齒數(shù)分別相
等,但壓力角不同,他們齒數(shù)不同,他們齒廓漸開線形狀是否相同?
一對相嚙合的兩個齒輪,若它們的齒數(shù)不同,他們齒廓的漸開線形狀
是否相同?
[解]取決于基圓的大小。不同。不同。
4-5何謂齒廓的根切現(xiàn)象?產(chǎn)生根切的原因是什么?是否基圓愈
小愈容易發(fā)生根切?根切有什么危害?如何避免根切?
[解]齒輪齒根的漸開線齒廓被切去的現(xiàn)象為根切現(xiàn)象。原因是展
成法加工時,刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的焦點超過了被切極的。
計算準則;齒面接觸疲勞強度計算,針對齒面點蝕;齒根彎曲疲
勞強度計算,針對齒根彎曲疲勞折斷。閉式硬齒面齒輪傳動設計準則:
按彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度設計;閉式軟齒面齒輪傳動設計準則:
按接觸疲勞強度設計,校核彎曲疲勞強度;開式齒輪傳動設計準則:
按彎曲疲勞強度設計。
4-9現(xiàn)有A、B兩對閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動,A對參數(shù)為;
模數(shù)m=2mm,齒數(shù)zl=40,z2=90,齒寬b=60mm;B對參數(shù)為:
模數(shù)m=4mm,齒數(shù)zl=20,z2=45,齒寬b=60mme兩對齒輪精
度為8級,小齒輪轉(zhuǎn)速均為1450r/min,其它條件分別相同。試比較
兩對齒輪接觸強度及抗彎強度的高低。
[解]兩對齒輪接觸強度相同,彎曲強度第二對較高。
4-10應主要根據(jù)哪些因素來決定齒輪的結(jié)構型式?常見的齒輪結(jié)
構型式有哪幾種?它們分別用于何種場合?
解
根據(jù)齒輪的幾何尺寸、毛坯材料、加工工藝等決定等決定齒輪結(jié)
構型式。結(jié)構型式:齒輪軸,用于直徑很小的場合;實心結(jié)構,用于
dasl60mm;腹板式結(jié)構,用于daw500mm;輪輻式結(jié)構,用于
400<da<1000mmo4-11已知一對外嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪
m=2mm,zl=20,z2=45,試計算這對吃亂的分度直徑、齒頂高、齒根
高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒距、齒
厚和齒槽寬。[解]
dl=2x20=40mmd2=2x45=90mmha=lx2=2mmhf=1.25x2=2.5
mmc=2.5-2=0.5mmdal=40+2x2=44mmda2=90+2x2=94mm
dfl=40-2x2.5=35mmdf2=90-2x2.5=85mmdbl=40cos20o=37
.588mmdb2=90cos20o=84.572mmp=27i=6.28mms=e=3.144-12已
知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪m=5mm,a=20o,z=45,試分別求
出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。[解]
分度圓p=lx5x45sin20o2=38.477a=20o基圓p=0aob=0齒頂
圓rla=2x5x45+5xl=117.5mmcosall2.5cos20oa=117.5=0.8997
aa=25.88oPa=117.5sin25.88o=51.2884-13試比較正常齒制漸開線
標準直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓,在什么條件下基圓大于齒根圓?
什么條件下基圓小于齒根圓?[解]
db=dcosa=mzcos20odf=d-2.5m=m(z-2.5)df-db=m(z-2.5-0.9397
z)=mO0603z-2.5)由上式可見,當齒數(shù)z增大時,(df-db)值亦增
大。當df-db=0時,得2.5=41.40.0603因此,當z>42時,df>db;
反之,當z<42時,df<dbez=
4-14試根據(jù)漸開線特性說明一對模數(shù)相等,壓力角相等,但齒數(shù)
不等的漸開線標準直齒圓柱齒輪,其分度圓齒厚、齒頂圓和齒根圓齒
厚是否相等,哪個較大。
[解]分度圓齒厚相等,齒頂圓和齒根圓齒厚不等,因基圓愈小,
漸開線愈彎曲,基圓愈大,漸開線愈平直,故齒數(shù)多的齒輪齒頂圓和
齒根圓的齒厚大。
4-15現(xiàn)需要傳動比i=3的一對漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動,有
三個壓力角相等的漸開線標準直齒圓柱齒輪,它們的齒數(shù)分別為
zl=20,z2=z3=60,齒頂圓直徑分別為dal=44mm,da2=124mm,
da3=139.5mm,問哪兩個齒輪能用?中心距a等于多少?并用作圖
法求出它們的重合度%[解]
**dal=mzl+2ham=20m4-2ham=4
4**da2=mz24-2ham=60m+2ham=124da3=mz3+2hm=60m+2h
m=139.5*a*a
解得;齒輪1、2能用。m=2mm,a=80mmo4-16單級閉式直
齒圓柱齒輪傳動中,小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理,大齒輪的材料為
ZG270-500正火,P=4kw,nl=720r/min,m=4mm,
zl=25,z2=73,bl=84mm,b2=78mm,單向傳動,載荷有中等沖擊,
用電動機3區(qū)動,試驗算此單級傳動的強度。
3(2)查許用應力"F]由圖4-23c,oFliml=185N/mm2;由圖
4-23b,cFlim2=130N/mm2o查表4-6,取SF=2.4,則
185=132.14N/mm21.4130[cyF]2=92.85N/mm2
1.4(3)結(jié)論:彎曲強度也滿足。[QF]1=
4-17已知一對正常齒漸開線標準斜圓柱齒輪
a=250mm,zl=23,z2=98,mn=4mm試計算其螺旋角、端面模數(shù)、端
面壓力角、當量齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。[解]
mn(zl+z2)4(23+98)==0.9682a2x250得p=14.53ocosp=
mt=mn4==4.132mmcospO.968tanantan20otanat===0.376cosp
cosl4.53oat=20.6o23=25.360.968398zvl==108.0530.9684
dl=x23=95.041mm0.9684d2=x98=404.959mm0.968
dal=95.041+2mn=103.041mmzvl=
da2=404.959+2mn=412.959mmdfl=95.041-2.5mn=85.041mm
df2=404.959-2.5mn=394.959mm
4-18設計一對外嚙合圓柱齒輪,已知zl=21,z2=32,mn=2,實際
中心距為55mm,問:(1)該對齒輪能否采用標準直齒圓柱齒輪傳動?
(2)若采用
51617(1)標出輸入軸I和中間軸n的轉(zhuǎn)向
(2)確定并標出齒輪1、2和3的齒輪旋向,要求使n軸上所受
軸向力盡可能小。
(3)標出各個齒輪在嚙合點處所受各分力的方向。(4)畫出n
軸聯(lián)同齒輪2和3一體的空間受力圖。
[解](1)輸入軸,中間軸;
(2)輪I右旋,輪2左旋,輪3左旋;、(3)如圖;(4)如
圖。
4-23在圖示直齒圓錐-斜齒圓柱齒輪減速器中,已知推齒輪
m=5mm,zl=25,z2=60,齒寬b=50mm;斜齒輪
mn=6mm,z3=21,z4=84。(1)欲使軸口上的軸向力在軸承上的作
用完全抵消,求斜齒輪3的螺旋角的大小和旋向。(2)
試畫出作用在斜齒輪3和錐齒輪2上的圓周力Ft、仔向力Fr和軸
象立Fa的作用線和方向。[解](1)
Fa2=Fa3即2T12iTtanacos51=lltanpdmld3得
sinp=0.1667止9.6。齒輪3為右旋(3)如圖。
9中兩輪的傳動比是相對角速度之比。
5-6計算混合輪系傳動比的基本思路是什么?能否通過給整個輪
系加上一個公共的角速度(-①H)的方法來計算整個輪系的傳動比?
為什么?
[解]基本思路:(1)區(qū)分基本輪系
(2)分別列出基本輪系的計算公式;
(3)找出基本輪系間的關系;
(4)聯(lián)立各式,求出要求的傳動比。不能。因為混合輪系不是一
個基木周轉(zhuǎn)輪系。5-7如何從復雜的混合輪系中劃分出各個基木輪系?
[解]先找行星輪,再找支持行星輪的系桿及其中心論,則行星輪、系
桿、中心輪和基價組成一個周轉(zhuǎn)輪系。重復上述方法,直至找出所有
的周轉(zhuǎn)輪系后,剩余的便是定軸輪系。
5-8什么樣的輪系可以進行運動的合成和分解?[解]差動輪系。
5-9在圖中所示的車床變速箱中,已知各輪齒數(shù)為
zl=42,z2=58,z3=38,z4=42,z5=50,z6=48,電動機轉(zhuǎn)速為1450r/min,
若移動三聯(lián)滑移齒輪a使齒輪3,和4'嚙合,又移動雙聯(lián)滑移齒輪b使
齒輪5'和6'嚙合,試求此時帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方向。[解]
〃nl48x42x583z6z4z2il6==(-l)=-=-L465n650x38x42z5'z32
1貝Un6=nll450=-=-989.76r/min-1.4651.4655-10在圖5-16標
的滾齒機工作臺的傳動系統(tǒng)中,已知各齒輪的齒數(shù)為
zl=15,z2=28,z3=15,z4=55,z9=40,被加工齒輪B的齒數(shù)為2,試
計算傳動比175[解]
iAB=nAzB==72nBzAzlz4z7z915x55z7x40=z2z3z5z828xl5z5xln7
z515x55x40=1.09n5z728xl5x72又iAB測i75=
5-11如圖所示的輪系中,已知各輪齒數(shù)為:zl=
z3,nH=100r/min/nl=20r/min,試求下列兩種情況下輪3的轉(zhuǎn)速n3:
(1)當n3與nH同向時:(2)當nl與nH相反時。[解]
H(l)il3=nl-nH20-100==-ln3-nHn3-100n3=180r/min與nl同向
n-n20+100H(2)il3=lH==-ln3-nHn3+100n3=-220r/min與nl反
向
5-12在圖示輪系中,已知各輪齒數(shù)為:
,
zl=30,z2=30/z3=90,z3=40,z4=30,z4'=40,z5=30,試求止匕輪系
的傳動比ilH。[解]定軸輪系1-2-3
il3=znl=-3=-3n3zl行星輪系3'-4-4'-5
i3H,5=n3-nHzz30x309=45==n5-nHz3,z4,40x4016n因n5,貝!]
ilH=l=-1.3125nH
5-13在圖所示輪系中,已知各輪齒數(shù)為:zl=24,z2=48,
/
z2'=30,z3=102/z3=20,z4=40,z5=100o試求該輪系的傳動比
f
ilHo[解]差動輪系l-2-2-3-H-6
Hil3=zznl—nH48xl02=_23=—=—6.8n3—nHzlz2'24x30定軸輪系
3,-4-5-6nz20i53,=5=-3,=-=-0.2n3zz5100因,n5=nH,貝!J
ilH=nl=41.8nH
5-14在圖所示輪系中,已知各輪齒數(shù)為:zl=26,z2=32,
z2'=22,z3=80,z4=80,又nl=300r/min,n3=50r/min兩者轉(zhuǎn)向
相反,試求齒輪4的轉(zhuǎn)速n4的大小和方向,
解
差動輪系1-2-2'-3
Hil3=zznl-nH=-23n3-nHzlz2300-nH32x80即=-=-4.48
nH=13.9-50-nH26x22
差動輪系3?2'-4Hi34=n3-nHz=-4n4-nHz3即
-50-nH369=-=-n4-nH8020
聯(lián)立二式得n4=155.97r/min5-15在圖示的大速比減速器中,已
知蝸桿1和5的頭數(shù)為1,且均為右旋,3
Hi34=n3-nHz=-4n4-nHz3
Hi46=zn4-nHn1-nH9==-6=-n6-nHn6-nHz4
4求聯(lián)立得nilH=l=2.08nH
(2)4-5-6-H蛆成行星輪系
HHi46=il6=znl-nH9=-6=-0-nHz44
得ilH=3.255-17如圖所示自行車里程表機構中,C為車輪軸,P
為里程表指針。已知各齒輪數(shù)為:zl=",z2=23,z4=19,z4'=20,
z5=24。設輪胎受壓變形后使28英寸車輪的有效直徑約為0.7m,當
車行1km時,表上的指針剛好回轉(zhuǎn)一周。試求齒輪2的齒數(shù)。[解]定
軸輪系1-2nlz=-ln2z2
行星輪系3-4-4'-5(P)-
2(H)2i52=l-i52=l-z4,-z320x231=l-=-z5-z424xl9114i52zll=xil
2z2114聯(lián)立二式得i51=當車行一公里時C軸的轉(zhuǎn)數(shù)為nl=1000轉(zhuǎn),
此時5轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn),71x0.7則i51=得
z2=n57tx0.7=nll0001000xl71x^687tx0.71145-18如圖所示輪系中,
已知各輪齒數(shù)為:zl=34/Z2=40,包=30,z3=18,z3'=38,
zV=24,z4=36,z4z=22。試求該輪系的傳動比iAH,并說明軸A
與軸H的轉(zhuǎn)向是否相同。
526上的圓柱銷,使從動盤作間歇運動。
特點:優(yōu)點是結(jié)構簡單、運轉(zhuǎn)可靠、轉(zhuǎn)位精確,無需專門的定位
裝置,易實現(xiàn)工作對動程和動停比的要求。通過適當選擇從動件的運
動規(guī)律和合理設計凸輪的輪廓曲線,可減小動載荷和避免沖擊,以適
應高速運轉(zhuǎn)的要求。主要缺點是精確度要求較高,加工比較復雜,安
裝調(diào)整比較困難。
6-5不完全齒輪機構與普通齒輪機構的嚙合過程有何異同點?
解
在不完全齒輪機構中,主動輪1連續(xù)轉(zhuǎn)動,當輪齒進入嚙合時,
從動輪2開始轉(zhuǎn)動,當輪1上的輪恥退出嚙合時,由于兩輪的凸、凹
鎖止弧的定位作用,齒輪2可靠停歇,從而實現(xiàn)從動齒輪2的間歇轉(zhuǎn)
動。而普通齒輪嚙合是連續(xù)的,從動輪的運動也是連續(xù)的。
6-6設計一外嚙合棘輪機構,已知棘輪的模數(shù)m=10mm,棘輪的
最小轉(zhuǎn)角0max=12o,試設計該棘輪機構。
[解]
棘輪最小齒數(shù)
z=360o(pmax=30o
齒頂圓直徑
D=mz=300mm
周節(jié)
P=m兀=10兀=7.5mm
齒槽夾角
6=60o
齒項厚
h=0.75m=7.5mm
棘爪長度
L。2P=62.8mm6-7某自動機床工作轉(zhuǎn)臺要求有6個工作位置,
轉(zhuǎn)臺靜止時完成加工工序,最長的工序時間為5s,原動機轉(zhuǎn)動速度為
720r/min,槽輪與撥盤之間的中心距aw200mm,試設計此槽輪機構。
8297-5機械平衡的目的是什么?[解]
目的:完全或部分地消除慣性力的影響,減小或消除附加的動壓
力,減輕有害的機械振動。7-6機械平衡有哪幾類?[解]機械平衡可
以分為回轉(zhuǎn)件的平衡和機構的平衡兩類。
7-7剛性回轉(zhuǎn)的動平衡和靜平衡,而動平衡不僅是慣性力平衡,而
且要慣性力矩也平衡。[解]
靜平衡條件:慣性力的合力等于零。動平衡條件:慣性力的合力
偶矩都等于零。7-8為什么要進行平衡試驗平衡試驗有哪幾種?[解]
雖然經(jīng)過平衡計算的回轉(zhuǎn)件在理論上是完全平衡的,但由于制造和安
裝誤差及材質(zhì)不均勻等原因,還會存在不平衡現(xiàn)象,這種不平衡現(xiàn)象
只能用試驗的方法來進一步平衡。平衡試驗有靜平衡試驗和動平衡試
驗兩種。
7-9為什么設計一個剛性回轉(zhuǎn)件時要確定它的不平衡量?[解]
回轉(zhuǎn)件通過試驗后可將不平衡慣性力以及其引起的動力效應減小
到相當?shù)偷某潭?,但回轉(zhuǎn)件一般不可能達到完全平衡。在實際工作中
1323334打滑是由于過載所引起的帶在帶輪上的全面滑動。打滑
是可以避免的,而強性華東是不可避免的。
8-5帶傳動的失效形式有:①打滑;②疲勞破壞。
設計準則:保證帶傳動不發(fā)生打滑的前提下,充分發(fā)揮帶傳動的
能力,使傳動具有一定的疲勞強度和壽命。
8-6為什么V帶剖面的楔角為40o,而帶輪的槽角則為32。、34。、
36o及38o?[解]
由于帶在帶輪上彎曲時要產(chǎn)生橫向的楔角邊小。
8-7已知帶傳動的功率為7.5kW,平均芍速為10mvs-l,緊邊拉力
是松邊拉力的兩倍,試求緊邊拉力、有效工作拉力及初拉力。[解]
FV1000x7.5zF=750N100010F=Fl-F2=F2P=FO=F1-F2=1125N
則Fl=2F=1500N8-8-V帶傳動,已知兩帶輪的直徑分別為
125mm和315mm,中心距為600mm,小帶輪為主動,轉(zhuǎn)速為
1440rymin-lo試求:(1)小帶輪的包角;(2)帶長;(3)不考
慮帶傳動的彈性滑動時大帶輪的轉(zhuǎn)速;(4)滑動率為0.015時大帶輪
的實際轉(zhuǎn)速。[解]
D2-Dlx57.3o=161.85oaD2+Dl(D2-Dl)2(2)L=7i()+2a+=1905.8
mm24a
D1125(3)n2=nl=1440x=571.4r/minD2315(l)al=180o-(4)n2=nlD
l(l-E)=562.86r/minD28-9設計一作減速傳動的普通V帶傳動,每天
工作8h,載荷較平穩(wěn),已知電動功率為5kW,電動機轉(zhuǎn)速為
1440rymin-l,從動帶輪的輸出轉(zhuǎn)速為650rymin-le[解]Q)確定計算
功率Pca=KAP=5kw其中KA=1俵8-3)(2)選擇帶的型號為A型。
(3)確定帶輪的基準直徑由表8-4,取Dl=90mm,設滑動率底0.02,
得D2=nll440Dl(l-£)=x90x0.98=195.4mmn2650由表8-4,取
D2=200mm。(4)驗算帶速
7tDlnl7tx90xl440v===6.78m/s60xl00060xl000在5-25m/s范圍
內(nèi),所以帶速合適。(5)確定中心距a和帶的基準長度Ld初選中心距
a0=450mm,符合0,7(D1+D2)
由式(8-1)得帶長2(D1-D2)3.14(200-90)L=2a0+(D1+D2)
+=2x450+x(90+200)+=1362mm24ao22x450兀由表8-2只寸工A型帶
選用基準長度Ld=1400mm,然后計算實際中心距,由式(8-34)得
a=450+(1400-1362)=469mm2中心距變動范圍:
amin=469-0.015xl400=448mmamax=469+0.015xl400=490mm(
6)小帶輪包角al=180o-=180o-Dl-
D2=57.3oa200-90x57.3o=166.5o>120o469⑺確定帶的根數(shù)z因
Dl=90mm,i=D2=3.62Dl(l-£)nl=1440r/min,查表8-5得P0=1.07kw
查表8-6得AP0=0.17kw因Q1=166.5O查表8-7Ka=0.958因
Ld=1400mm,查表8-8得KL=0.96由式(8-37)得
pca5z==4.38(P0+AP0)KaKL(1.07+0.17)x0.958x0.96取z=5根。(8)
確定初拉力查表8-1,q=0.10kgym-l,并由式(3-380得單根普通V
帶的處拉力為
500pca2.5F0=(-l)+qv2zvka500x52.5x(-l)+0.1x6.7825x6.780.958
=123.3N=(9)計算壓軸力由式(8-39)得壓鈾力為
FQ=2zF0sin(a/2)=2x5xl23.3xsin(166.52)=1224.5N
(10)帶傳動的結(jié)構設計。略。-38后,套筒和滾子都被磨薄而且中
心偏移,這時鏈與輪齒實際嚙合的節(jié)距將增大,因而分度圓的直徑也
增大。鏈輪齒數(shù)越多,分度圓直徑的增量就越大,所以鏈節(jié)越向外移,
因而鏈從鏈輪上脫落下來的可能性也就越大,鏈的使用壽命也就越短,
因此通常限制大鏈輪的齒數(shù)z2sl20。
9-6一滾子鏈傳動,鏈輪zl=23,z2=63,鏈條型號為08A,鏈長
Lp=100節(jié)。試求連鏈輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑及中心距。
[解]
dl=d2=P12.7==93.27ool80180sin()sin()zl23Posin(180z2)=12.7osi
n(180)63=254.79mm
a=zl+z2zl+z22z2-zl21Pr(L-)+(L-)-8()I
IPP4L222TI」12.7「40212J(100-43)+(100-43)-8()|42兀」=352.6mm9
-7設計一滾子鏈傳動。已知電動機轉(zhuǎn)速nl=960r,/min-l,試確定大、
小鏈輪齒數(shù)、鏈條節(jié)距、傳動中心距、鏈節(jié)數(shù)以及作用在鏈輪軸上的
壓力。[解]1.選擇鏈輪的齒數(shù)
設V=3y8mys-1,由表9-5取小鏈齒輪數(shù)zl=67,所以大鏈輪數(shù)
z2=izl=3.2x21=67.2,取z2=67。2.初步確定中心距
a0=40p
3.鏈條節(jié)數(shù)
08.選擇潤滑方式
按p=15.875mm,v=5.34ms-l,由圖9-15查得應采用油浴或飛濺
潤滑。
9.計算壓軸力FQ
由式(9-15),FQ=KQF,取KQ=1.15
4=749N
5.34FQ=KQF=1.15x749=861.4NF=1000P/v=100xl0.鏈輪的結(jié)構設
計略。
2因數(shù)越多,效率越高。當量摩擦角pv,在摩擦因數(shù)一頂?shù)那闆r
下,牙型斜角P越大,則當量摩擦角pv越大,效率越低,自鎖性能越好,
所以在螺旋傳動中,為了提高效率,采用牙型斜角。小的螺紋,如矩形
螺紋、梯形螺旋傳動中,為了提高效率,采用了提高自鎖性能,應采
用牙型斜角大的螺紋,如三角形螺紋。
10-7螺紋副的自鎖條件是什么?
解
螺紋副的自鎖條件為
X<pv
10-8如圖10-40所示為某機構上拉桿頭用普通粗牙螺紋聯(lián)接。已
知拉桿所受最大載荷Q=10kgN,載荷平穩(wěn)拉桿桿頭的材料為Q235,
試確定拉桿螺紋直徑。
[解]
松螺栓聯(lián)接設計公式
dl>4F7i[a]cs240=171.42MPa1.4Q235鋼,表10-5,
os=240MPa松螺紋設計公式
n4xl0000貝!]dl>=8.62mm7il71.42由表10-3彳導選用M12的螺
桿。表10-6,⑹=10-9如圖10-41所示為一螺栓聯(lián)接,螺栓的個數(shù)
為2,螺紋為M20,許用cw為.2,試計算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷
FR。[解]每個螺栓的預緊力
4[解]構件2按箭頭方向轉(zhuǎn)動5圈時,構件2向右移動
L2=5SA=20mm
螺母3向左移動L=5mm,L
2說明螺旋副B與螺旋副A旋向相同,皆為右旋。貝
L=
(p5x2兀(SB-SA)=(SB-SA)27r2TTLSB-SA=1
SB=SA+l=5mm5
第H—章軸
11-1軸按承載情況可分為哪三種軸?試從實際機器中舉例說明其
特點。
中,a意義如何?取值如何確定?[解]
a為由扭矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)。
對于不變轉(zhuǎn)矩a=0.3;對于脈動循環(huán)變化的轉(zhuǎn)矩a=0.6;對于對稱
循環(huán)變化的轉(zhuǎn)矩
11-8一直齒圓柱減速器如圖11-15所示,z2=22,z3=77,由軸
I輸入的功率P=20kW,軸I的轉(zhuǎn)速nl=600r/min,兩軸材料均為
45號鋼,試按轉(zhuǎn)矩初步確定兩軸的直徑。解軸n轉(zhuǎn)速
22x600=171.43r/min77由表11-2,取A=110,則
n2=3dl>110320=35.4mm600
20=53.75mml71.43圓整后dl=36mm/d2=54mmd2>11011-9
圖示為單級直齒圓柱齒輪減速器的輸出軸簡圖,齒輪的分度圓直徑及
支點間的距離如圖11-16所示,齒輪與兩軸支承對稱分布。如軸的轉(zhuǎn)
速為323r/min,傳遞的功率為22KW,軸的材料為45號鋼,試按當
量彎矩計算該危險截面的直徑。[解]
(1)求作用在軸上的力
扭矩T=9.55xlO6P22=9.55xlO6x=65OxlO3Nmm
n3232T2x6.5xl05=3960N圓周力Ft=d328
第三篇:機械設計基礎習題解答6-15
第六章齒輪傳動思考題和練習題
6-1漸開線齒輪具有哪些嚙合特點?解:能滿足定傳動比傳動的要
求,具有可分性,漸開線齒廓之間的正壓力方位不變。6-2什么是節(jié)圓?
什么是分度圓?二者有什么區(qū)別?
解:節(jié)圓是一對齒輪嚙合時,以輪心為圓心,過節(jié)點所做的圓,
即節(jié)點在齒輪上所走的軌跡圓;分度圓則是為了便于計算齒輪各部分
的尺寸,在介于齒頂圓和齒根圓之間,人為定義的一個基準圓。每個
齒輪都有自己的分度圓,且大小是確定不變的;而節(jié)圓是對一對相嚙
合的齒輪而言的,節(jié)圓的大小隨中心距的變化而變化。6-3漸開線齒輪
的五個基本參數(shù)是什么?
解:模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)。
6-4標準齒輪傳動的實際中心距大于標準中心距時,下列參數(shù):分
度圓半徑、節(jié)圓半徑、基圓半徑、分度圓壓力角、頂隙等哪些發(fā)生了
變化?哪些不變?
解:節(jié)圓半徑、頂隙變大,分度圓半徑、基圓半徑、分度圓壓力
角不變。
6-5已知一對直齒圓柱齒輪的傳動比n2=1.5,中心距a=100mm,
模數(shù)m=2mm。試計算這對齒輪的幾何尺寸。
解:il2=1.5,a=100mm,m=2mm,m(Zl+Z2)Z2=100=1.5,
2Zlzl=40,z2=60
dl=mxzl=2x40=80mm,d2=mxz2=2x60=120mm
dal=d1+2ha=80+4=84mm,dal=d2+2ha=120+4=124mmo
6-6相比直齒圓柱齒輪,平行軸斜齒圓柱齒輪有哪些特點?解:
一對斜齒圓柱齒輪嚙合傳動時,其輪齒間的接觸線是傾斜的,齒面接
觸是由一個點開始,逐漸增至一條最長的線,再由最長的接觸線減短
至一個點而后退出嚙合的。因此,相比直齒圓柱齒輪,斜齒圓柱齒輪
傳動平穩(wěn)一沖擊和噪聲較小,又由于同時嚙合的齒對數(shù)多(重合度
大),故承載能力也高。但斜齒輪存在派生的軸向力。6-7齒輪的輪齒
切制方法有哪些?各有什么特點?
解:齒輪可以通過壓鑄、熱扎、冷扎、粉末冶金、沖壓等的無屑
加工方法和切削等方法來加工,其中切削加工方法具有良好的加工精
度,是目前齒形加工的主要方法。
切削加工方法按加工原理可分為仿形法和展成分兩種。
仿形法的特點是所用刀具的切削刃形狀與被切齒輪輪槽的形狀相
同。有:用齒輪銃刀在銃床上銃齒、用成形砂輪磨齒、用齒輪拉刀拉
齒等方法。
展成法是利用一對齒輪相互嚙合時,其共姬齒廓互為包絡線的原
理來進行加工的。如果把其中一個齒輪做成刀具,使其與被加工齒輪
的輪坯按要求的傳動比對滾(稱其為展成運動),就可以在被加工齒
輪的輪坯上加工出與刀具齒形共柄的齒廓。用這種方法加工齒數(shù)不同
的齒輪,只要模數(shù)和齒形角相同,都可以用同一把刀具來加工。
用展成原理加工齒形的方法有:滾齒、插齒、剃齒、桁齒和磨齒
等方法。其中剃齒、圻齒和磨齒屬于齒形的精加工方法。展成法的加
工精度和生產(chǎn)率都較高,刀具通用性好,所以在生產(chǎn)中應用十分廣泛。
6-8模數(shù)和齒數(shù)相同的變位齒輪與標準齒輪相比,哪些參數(shù)發(fā)生了
變化?哪些參數(shù)沒有變化?
解:模數(shù)、齒數(shù)、分度圓壓力角、基圓直徑、分度圓直徑、齒距
等都沒有發(fā)生變化;齒厚、齒槽寬、齒頂高和齒根高等發(fā)生了變化,
而且變位齒輪的齒廓曲線用的是與標準齒輪同一基圓上的漸開線的不
同區(qū)段。
6-9一對標準圓柱齒輪傳動,大小齒輪的齒面接觸疲勞強度是否相
等?齒根彎曲疲勞強度是否相等?為什么?解:大小齒輪的齒面接觸
疲勞強度相等,因為大小齒輪接觸應力是作用力與反作用力的關系;
齒根彎曲疲勞強度不相等,因為兩齒輪輪齒的齒根厚度不同。
6-10什么是斜齒輪、推齒輪的當量齒輪?寫出其當量齒數(shù)的計算
公式。為什么要提出當量齒輪的概念?
解:虛擬一個直齒輪,這個直齒輪的齒形與斜齒輪的法面齒形相
當(對于錐齒輪,與大端背錐上的齒形相當)。把虛擬的這個直齒輪
稱為該斜齒輪的當量齒輪。當量齒輪所具有的齒數(shù)稱為該齒輪的當量
齒數(shù),對于斜齒輪zv=z/cos30,對于推齒輪zv=z/cos3。提出當量齒
輪的概念,一方面是齒輪加工時按當量齒輪來選刀具,另一方面是為
了設計方便,即設計斜齒輪、錐齒輪時,都將其〃折合〃成直齒輪
(當量齒輪)來設計。6-11如圖所示為一雙級斜齒輪傳動。齒輪1轉(zhuǎn)
向和螺旋方向如圖所示,為了使軸口上兩齒輪的軸向力方向相反,試
確定各齒輪的螺旋線方向,并在嚙合點處齒輪各分力的方向。
題6-13
6-12蝸桿傳動的特點是什么?為什么蝸桿傳動要比齒輪傳動效率
低的多?
解:蝸桿傳動具有傳動比大、工作平穩(wěn)、噪聲小和反行程可自鎖
等優(yōu)點。其主要缺點是嚙合齒面間有較大的相對滑動速度,容易引起
磨損和膠合。蝸桿傳動比齒輪傳動效率低的多的原因也是嚙合齒面間
有較大的相對滑動速度,相對滑動不僅徑向上有,齒向上也有,而且
更大。6-13圖示蝸桿傳動中,蝸桿均為主動件。試在圖中標出未注明
的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)向及螺旋線方向,并在嚙合點處畫出蝸桿和蝸輪各
分力的方向。題6-1
1題6?11解
題6?13解
第七章輪系和減速器思考題和練習題-1在什么情況下要考慮采用
輪系?輪系有哪些功用?試舉例說明。
解:一對齒輪傳動的傳動比有限,不能過大。為了在一臺機器上
獲得很大的傳動比,或是獲得不同轉(zhuǎn)速,就要采用一系列的齒輪組成
輪系。
輪系功用有:(1)獲得大的傳動比;(2)實現(xiàn)變速、變向傳動;
(3)實現(xiàn)運動的合成和分解;(4)實現(xiàn)結(jié)構緊湊的大功率傳動。例
子見教材。
7-2定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系有什么區(qū)別?行星輪系與差動輪系的區(qū)別
是什么?
解:定軸輪系中各輪幾何軸線的位置相對于機架是固定不動的。
輪系在運轉(zhuǎn)過程中,若其中至少有一個齒輪的幾何軸線位置相對于機
架不固定,而是繞著其他齒輪的固定幾何軸線回轉(zhuǎn)的,稱為周轉(zhuǎn)輪系。
行星輪系是單自由度的軸轉(zhuǎn)輪系,而差動輪系是兩自由度的軸轉(zhuǎn)輪系。
實際上看一個周轉(zhuǎn)輪系是行星輪系還是差動輪系,只要看有無中心輪
被固定為機架,若有中心輪被固定為機架,則為行星輪系,若中心輪
都是可動的,則為軸轉(zhuǎn)輪系。
7-3什么是轉(zhuǎn)化輪系?引入轉(zhuǎn)化輪系的目的是什么?解:通過在
整個周轉(zhuǎn)輪系上加上一個與行星架H旋轉(zhuǎn)方向相反的相同大小的角速
度nH,把周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成假想的〃定軸輪系〃,并稱其為原周轉(zhuǎn)輪系
的轉(zhuǎn)化輪系。因為轉(zhuǎn)化輪系是〃定軸輪系〃,故可利用定軸輪系傳動
比的計算方法,求得轉(zhuǎn)化輪系中各輪之間的傳動比關系,從而導出原
周轉(zhuǎn)輪系的傳動比。
7-4如何確定輪系的轉(zhuǎn)向關系?
解:定軸輪系的轉(zhuǎn)向關系是用畫箭頭的方法來確定,周轉(zhuǎn)輪系、
復合輪系的轉(zhuǎn)向關系是計算出來的,傳動比前〃+〃號為方向相同,
〃一〃號為方向相反。
7-5如何把復合輪系分解為簡單的輪系?解:劃分輪系關鍵是把
復合輪系中的周轉(zhuǎn)輪系劃分出來,一個行星架好似一個周轉(zhuǎn)輪系的
〃家長〃,連同其上的行星輪及與行星輪嚙合的中心輪同屬一個周轉(zhuǎn)
輪系。定軸輪系部分,一定是每對相嚙合的齒輪的軸線都是固定不動
的。
7-6在題7-6圖的滾齒機工作臺傳動裝置中,已知各輪的齒數(shù)如圖
中括弧內(nèi)所示。若被切齒輪為64齒,求傳動比i75。
題7-6圖
解:
7-7題7-7圖示輪系中,已知1輪轉(zhuǎn)向nl如圖示。各輪齒數(shù)為:
Zl=20,Z2=40,Z3=15,Z4=60,Z5=Z6=18,Z7=l(左旋蝸桿)
Z8=40,Z9=20
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