陈立德版机械设计基础第8、9章课后题答案

第8章 带传动

8.1 带传动的主要类型有哪些？各有何特点？试分析摩擦带传动的工作原理。

答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动；后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。

摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，8.2 什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？

答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力F0。

当传动带传动时，带两边的拉力不再相等。紧边拉力为F1，松边拉力为F2。带两边的拉力之差称为由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。

带传动的有效拉力F 。设环形带的总长度不变，可推出F0?1?F1?F2? 28.3 小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角?1的公式？

答：从而提高传动能力。由于大带轮的包角?2大?1角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，于小带轮的包角?1，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角?1值。

8.4 带传动工作时，带截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？ 答：带传动时，带中的应力有三个：（1）由拉力产生的拉应力，带全长上分布的，紧边上为?1、松边上为?2、?1> ?2。（2）由离心力产生和离心拉应力?c，作用于带的全长的。（3）带绕过带轮时发生弯曲，产生的弯曲后应力?b，发生在带上包角所对的圆孤部分，?b1最大应力发生在带左紧边进入小带轮处。

8.5 带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的？它们对传动有何影响？是否可以避免？

答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，是一种不可避免的物理现象。

8.6 一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上，为什么？ 答：因为?1 ??2，故打滑总是先发生在小轮上。因为小带轮的接触弧上产生的摩擦力小于大带轮。

??b2。

8.7 带传动的设计准则是什么？

答：在传递规定功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使且寿命。 8.8 在V带动设计过程中，为什么要校验带速5m/s?v?25m/s和包角??120?？

答：带速太高会使离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，传动容易打滑。另外单位时间内带绕过带轮的次数也增加，降低传动带的工作寿命 。若带速太低，则当传递功率一定时，使传递的圆周力增大，带的根数增多。因此设计时，一定要校验带速5m/s

?1是影响带传动工作能力的重要参数之一，因此，一般应使?1?120?。

8.9带传动张紧的目的是什么？张紧轮应安放在松边还是紧边上？内张紧轮应靠近大带轮还是小带轮？外张紧轮又该怎样？并分析说明两种张紧方式的利弊。

答：带传动工作一段时间后就会由于传动带的塑性变形而使带松驰，带内的初拉力减小，传动能力

下降，这时必须要重新使带张紧。

张紧轮一般设置在松边的内侧且靠近大带轮处。若设置在外侧时，则后使其靠近小带轮，选择可以增加小带轮的包角，提高带的疲劳强度。

8.10 窄V带强度比普通V带高，这是为什么？窄V带与普通V带高度相同时，哪种传动能力大，为什么？

答：窄V带的截面高度与其节宽之比为0.9。且其顶宽约为同高度普通V带的3/4；顶面呈拱形，受载后抗拉层仍处于同一平面内，受力均匀；两侧面略呈内凹，使其在带轮上弯曲变形时能与槽很好地贴合，增大摩擦力，从而提高承载能力。

当窄V带与普通V带高度相同时，窄V带的承载能力可提高1.5～2.5倍。 8.11试分析同步带传动的工作原理。

答；工作时，带内环表面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合而进行传动。由于带与带轮间没有相对滑动，保证了同步传动。

8.12为什么计算同步带传动的几何尺寸时可就用普通V带的计算公式？

答：同步带传动可视为同步齿形带节线与带轮的节圆相切的开口传动，其传动几何尺寸的计算方法应与普通V带传动相同。

8.13观察3～5种机器上的普通V带传动测量出带顶宽b、带轮外经da和中心距a，确定带型、带轮基准直径dd1、dd2，并计算茁带长Ld。

答；由学生观察3～5种机器上的普通V带传动，测量出b、da、a、确定带型、dd1、dd2、计算出L0，取标准Ld。

8.14带传动功率

P?5kW，已知n1?400rmin,d1?450mmd,2?,中心距650mma?1.5m,fv?0.2 ,求带速v、包角a1和有效拉力F。

解:（1）带速v 。

v??dd1n160?1000?3.14?450?400?9.42m/s

60?1000（2）包角?1 。

dd2?dd1650?450?57.3??180???57.3??172.36? a1500F?（3）有效拉力F.由式（8.3）P?得

1000P?10005?1000F???531N

v9.42?1?180??8.15已知某普通V带传动由电动机驱动，电动机转速n1?1450rmin，小带轮基准直径

dd1?100mm，大带轮基准直径dd2?280mm，中心距??350mm，用2根A型V带传动，载荷

平稳，两班制工作，试求此传动所能传递的最大功率。

解（1）确定带的基准长度。

L0?2a0?2?dd1?dd2??2?d?dd1??d24a02?2?350??280?100??280?100??4?3502?1319.7mm

查表8.4，取基准长度Ld=1400mm (2)实际中心距。

Ld2?L01400?1319.7a?a0??350??390.15mm

22（3）小带轮包角。

?1?180??dd2?dd1280?100?57.3??180???57.3??153.6??120? a390.15（4）传递的最大功率。根据

dd1?100mm,n1?1450rmin,查表8.9，用内插法得

P??1.31kW。

查表8.18得Kb由式(8.11)得

?1.0275?10?3，传动比i=dd2280??2.8，查表8.19得Ki?1.1373。dd1100?1?1???P0?Kbn1?1???1.0275?10?3?1450?1???0.18kW

?1.1373??Ki?查表8.4得KL=0.96,由图8.11得

K??0.93，查表

8.21,得KA=1.1。由式（8.18）得

z?PcPKA??P0??P0?K?KL?P0??P0?K?KL得P??P0??P0?K?KLz??1.31?0.18??0.93?0.96?2?2.42kW

KA1.1所以此传动所能传递的最大功率为2.42kW。

8．16设计搅拌机的普通V带传动。已知电动机的额定功率为4kW，转速n1=1440r/min，要求从动轮转速n2=575r/min，工作情况系数KA解：（1）确定计算功率Pc。Pc?1.1。

?KAP?1.1?4?4.4kW

（2） 选择普通V带型号。根据Pc=4.4kW、n1=1440r/min，由图8.12选用A型普通V带。 （3） 确定带轮基准直径dd1、dd2。 根据表8.6和图8.12选取dd1=100mm。大带轮基准直径

dd2?n11440dd1??100?250.43mm n2575

按表8.3选取标准值dd2=250mm。实际传动比i?dd2250??2.5 dd1100从动轮实际转速n2?n11440??576r/min i2.5（4） 验算带速。

v??dd1n160?1000???100?144060?1000?7.536m/s带速在5～25m/s范围内。

（5） 确定带的基准长度Ld和实际中心距为a。初定中心距ao=1000mm

Lo?2ao??2(dd1?dd2?d?dd1?)?d24ao2?2?1000??2?100?250??250?100??4?10002

?2555.13mm由表8.4选取基准长度Ld实际中心距a?2500mm

?a??Ld?Lo2500?2555.13?1000??944.87mm 22（6）校验小带轮包角?1?

?1?180?dd2?dd1250?100?57.3??180???57.3 a944.87?170.9??120?（7） 确定V带根数。由式（8.18）得

z?Pc?P0??P0?K?KL

根据dd1=100mm,n1=1440r/min，查表得8.9得Po=1.31kW。 查表（8.18）得Kb?1.0275?10?3。根据传动比i=2.5。查表8.19得Ki=1.1373。由式（8.11）得

功率增量?P0为?P0?1?1???Kbn1?1???1.0275?10?3?1440?1???0.18kW

?1.1373??Ki??1.09,由图8.11得K??0.98,

由表8.4查得KL则z?Pc4.4??2.76

?P0??P0?K?KL?1.31?0.18??0.98?1.09取z=3根。

（8） 求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ。由表8.6查得A型普通V带的每米长质量q=0.1kg/m。

根据式（8.19）得单根V带的初拉力为 ?2.5?500Pc?1??qv2?zv?K?? 500?4.4?2.5?2??1?0.1?7.536??3?7.536?0.98??156.6NF0?由式（8.20）得作用在轴上的压力FQ为

170.9?FQ?2F0zsin?2?156.6?3?sin?936.64N

22（9） 带轮的结构设计（略）

（10） 设计结果。选用3根A型V带，中心距a=944.87mm，带轮直径dd1=100 mm,dd2=250mm，轴上压力FQ=936.64N。

8.17 如题8.17图所示为磨碎机的传动系统图。已知电机功率P=30kW,转速n1=1470r/min，带传动

比i?1?1.15,试设计V带传动参数。

题8.17图

解：（1）确定计算功率Pc。由表8.21取KA=1.4，由式（8.12）得

Pc?KAP?1.4?30?42kW

(2)选择普通V带型号。根据Pc=42kW ,n1=1470r/min,由图8.12选用C型普通V带。

(3)确定带轮基准直径dd1、dd2。根据表8.6和图8.12选取dd1=250mm，大轮基准直径为

dd2?idd1?1.15?250?287.5mm

按表8.3取标准值dd2=280mm,实际传动比i从动轮实际转速

?dd2280??1.12 dd1250n2?n11470??1312.5r/min i1.12（4）验算带速。

v??dd1n160?1000???250?147060?1000?19.23m/s带速在5～25m/s范围内。

（5）确定带的基准长度Ld和实际中心距a。初定中心距ao=1300mm，由式（8.15）得

Lo?2ao??2?dd1?dd2??2?dd2?dd1?24ao?2?1300???250?280???280?250?4?13002

?3432.27mm由表8.4选取基准长度Ld=3550mm，由式(8.16)得实际中心距a为

a?a0?Ld?L03550?3432.27?1300??1359mm 22（6）校验小带轮包用?1。由式（8.17）得

0dd2?dd1280?25000?1?180??57.3?180??57.3 a13590?178.7?1200（7）确定V带根数z。根据dd18.18查得Kb0?250mm，n1?1470rmin，查表8.10得P0=6.875kW。由表

?7.5019?10?3，根据i=1.12查表8.19得Ki?1.0419由式（8.11）得功率增量?P0为

?1?1???P0?Kbn1?1???7.5019?10?3?1470?1???0.44kW

K1.0419???i? 由表8.4查得KL?0.99,由图8.11查得K??0.98。由式（8.18）得

z?Pc42??5.92

?P0??P0?K?KL?6.875?0.44??0.98?0.99取z=6根。

（8）求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ。由表查得C型普通V带q=0.3kg/m，根据式（8.19）得单根V带的初拉力为

F0?

500Pc?2.5??1??qv2?zv?K??

?500?42?2.5?2?1???0.3?19.23?282.297?110.938?393.24N6?19.23?0.98?由式（8. 20）得作用在轴上的压力FQ为

FQ?2F0zsin?12

178.70?2?393.24?6?sin?4718.58N2（9）设计结果。6根C型V带，dd1=250mm,dd2=280mm,a=1359mm,FQ=4718.58N。 8.18 试设计某车床上电动机和床头箱间的普通V带传动。已知电动机的功率P?4kW，转速

n1?1440rmin，从动轴的转速n2?680rmin，两班制工作，根据机床结构，要求两带轮的中心

距在950mm左右。

解：（1）确定计算功率Pc。由表8.12查得KA（8.12）得P?1.2,由式c?KAP?1.2?4?4.8kW

（2）选择普通V带型号。根据Pc=4.8kW，n1=1440r/min，由图8.12选用A型普通V带。

（3）确定带轮基准直径dd1、dd2。根据表8.6和图8.12选取dd1=100mm。

dd2?n11440dd1??100?212mm n2680?dd2212??2.12 dd1100按表8.3取标准值dd2=212mm,实际传动比i从动轮实际转速n2?n11440??679r/min i2.12（4）验算带速度v。

v??dd1n160?1000???100?144060?1000?7.536m/s

带速在5～25m/s范围内。

（5）确定的带的基准长度Ld和实际中心距a。由式（8.15）得

L0?2a0?

?2?dd1?d?d2dd2?dd?1??4a02?2?950??24?950?1900?489.84?3.30?2393.14mm?100?212??212?100??2

由表8.4选取基准长度Ld=2240mm，由式（8.16）得实际中心距a为

a?a0?Ld?L02240?2393.14?950??873.43mm 22(6) 校验小带轮包角?1。由式（8.17）得

?1?1800?dd2?dd1212?100?57.30?1800??57.3 a873.43?172.70?1200（7）确定V带根数z。根据dd1=100mm， n1=1440r/min，查表8.10得Po=1.31kW。由表8.18查得

Kb?1.0275?10?3，根据i=2.12，查表8.19得Ki=1.1373。由式(8.11)得功率增量?P0为

?1??P0?Kbn1?1???Ki?1???1.0275?10?3?1440?1???0.18kW?1.1373?由表8.4查得KL=1.06，由图8.11查得K?

?0.98。由式（8.18）得

z??Pc?P0??P0?K?KL4.8?3.11.31?0.18?0.98?1.06??

取z=4根。

（8）求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ。由表8.6查得Ａ型普通Ｖ带q=0.1kg/m，根据式（8.19）得

F0?500Pc?2.5?500?4.8?2.5?22?1?qv??1?0.1?7.356?129.17N ????zv?K??4?7.356?0.98?由式(8.20)可得作用在带轮轴上的压力

172.70FQ?2F0zsin?2?129.17?4?sin?1031.26N

22?1（９）设计结果。选用4根Ａ型普通Ｖ带，dd1=100mm，dd2=212mm，a=873.43mm，

FQ＝1031.26N

第9章 链传动

9.1

链传动和带传动相比有哪些优缺点？

答：链传动与带传动相比的优点是链传动能保证定传动比传动，张紧力小，对轴的压力小，可在高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作。

其缺点是工作平稳性差，工作时有噪声。

9.2影响链传动速度不均匀性的主要参数是什么？为什么？

答：影响链传动速度不均匀性的主要参数是链轮齿数z1和链节距p。因为链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带传动很相似，边长相当于链节距p，边数相当于链轮齿数z，由于链速（即链销轴圆周速度的水平分速度v?r1?1cos?,其速度随?角而变化）由小变大，又由大变小，而且每转过一链节要重复上述的变化一次，故链速作周期性的变化，而使链传动带来了速度的不均匀性，链节距愈大和链轮齿数愈少，链速不均匀性也愈增加，使链节作忽上忽下、忽快忽慢的变化，故使其瞬时传动比发生变化。

9.3链节距p的大小对链传动的动载荷有何影响？

答：链节距越大，链条各零件的尺寸越大，由于链传动中链速有变化，若链节距越大，产生的动载荷也越大。

9.4

链传动的主要失效形式有哪几种？

答：链传动的主要失效形式有：（1）链板疲劳破坏；（2）滚子和套筒的冲击疲劳破坏；（3）铰条铰链磨损；（4）链条铰链的胶合；（5）链条静力拉断。

9.5 链传动的设计准则是什么？

答：链传动传动的设计准则：对于中高速(v?0.6ms)链传动主要失效形式为疲劳破坏，设计计算

s)链传动，其主要失效形式

时以功率曲线为依据，应使计算功率小于额定功率值；对于低速(v?0.6m为静力拉断，应进行静强度计算，校核静强度安全系数S。

9.6

设计链传动时，为减少速度不均匀性应从哪几方面考虑？如何合理选择参数？

答：设计链传动时，为减少速度不均匀性应合理选择参数：小链轮齿数不宜过少，一般z1

?17，以

减小速度波动的幅度。另外，链节距尽量选小，以减小链轮的直径，减少链接。

9.7 链传动的功率曲线是在什么条件下得到的？在实际使用中要进行哪些项目的修正？ 答：链传动的功率曲线的试验条件是：z1?19、i?3、a?40p、单排链、载荷平稳、采用推

荐的润滑方式 ，寿命为15 000h、两轮端面共面。在实际使用中要对z1、i、a、排数进行修正。

9.8 链传动的合理布置有哪些要求？

答：链传动的布置应注意使两轴线应平行布置，两链轮的回转平面应在同一平面内。应使主动边在上，从动边在下，即紧边在上，松边在下。若松边在上会使链与轮齿相干涉。两轮中心的连线尽量在同一水平面上。如倾斜布置，其与水平面的夹角应小于45；若垂直布置时，需加张紧轮，以免下链轮啮合不良。 9.9 链传动为何在适当张紧？常用的张紧方法有哪些？

答：链传动需要适当的张紧，因为链传动链条的重量比较大，由于自重会产生下垂，若垂度过大会引起啮合不良。常用的张紧方法有调整中心距，或采用张紧轮的方法。张紧轮应设在松边。

9.10 如何确定链传动的润滑方式？常用的润滑装置和润滑油有哪些？

答：链传动的润滑方法有4种，应根据链速和链节距的大小据图9.11选择。具体的润滑装置如图9.12所示，润滑油应加于松边。

常用的润滑装置有油杯，油池用于浸油润滑；用甩油轮使油飞溅起来润滑；用油泵、油管、油嘴进行喷油润滑。

常用的润滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68。

9.11 试设计一链式输送机中的链传动。已知传递功率

?P?20kW，主动轮的转速

n1?230ri?2.5,电动机驱动，三班制，有中等冲击，按推荐方式润滑。 mi，传动比为n解：(1)选择链轮齿数z1、z2。按表9.9选z1(2) 确定链节数。初定中心距a??17,z2?iz1?43；估计链速v?0.6~3ms

?40p。

22?40p17?43p?z2?z1?Lp???p239.5?40pLp?80?30?0.43?110.43取Lp

?110。

?1;由表9.5取Kz?0.887;由表9.6取Ki?1.04;

（3）根据额定功率曲线确定链型号。由表9.4取KA由表9.7取Ka?1;由表9.8取Kpt?1。

KAP1?20??23.5kW

KzKaKiKpt0.887?0.96Po?查额定功率曲线图9.9，选取链条号为24A，节距p=38.1mm (4)验算链速

z1pn117?38.1?230?m/s 60?100060?1000v?2.48m/sv?（5）计算实际中心距。设计成可调整的中心距。a?a?（6）确定润滑方式。由图9.11查得应选用油浴润滑。 (7)计算对链轮轴的压力F'。

?40p?40?38.1?1524mm

F'?1.25F?1.25??1.25?1000Pv1000?20?10080N2.48

(8) 链接设计（略）。

(9) 设计张紧、润滑等装置(略)。

9．12 已知型号为16A的滚子链，主动轮齿数z1中心距a?23，转速n1?960rmin，传动比i?2.8，

?800mm，油浴润滑，中等冲击，电动机为原动机，试求该链传动所能传递的功率。

解：由已知n1?960rmin、16A，查表9.8，得P0?35kW，链节距p?25.4mm。

由已知中等冲击、电动机,查表9.2,得KA=1.3。 由z1由i由a?23，查表9.5，得Kz?1.23。由单排，查表9.8，得Kpt?1。

?2.8,查表9.6，得Ki?0.985。

?800?800?32p，查9.7，得Ka?0.964。根据式（9.5），可得出 25.4p?Kz?Kpt?Ki?KaKAp0?1.23?1?0.985?0.964?35 1.3?31.4kW该链传动所能传递的功率为31.4kW。

9.13 在链传动、齿轮传动和带传动组成的多级传动中，链传动宜布置在哪一级？为什么？ 答：链传动在多级传动中宜布置在低速级，即带传动?齿轮传动?链传动。因为链传动中速度不均匀，若链速过高会使动载荷变大，布置在低速级可减小链速的不均匀性带来的影响。

9.14 链轮的极限转速为什么比带传动小？

答：链轮的极限转速一般为15m/s，而带传动的极限速度一般最高为25m/s，这是由于链传动具有多边形效应，即链速的不均匀性。链速过高产生的冲击振动大，而带传动平稳，具有缓冲性。

9.15 链传动与带传动的张紧目的有何区别？

答： 带传动张紧是为了保持带传动中具有足够的预拉力，以产生足够的摩擦力。链传动张紧是为了改善轮齿和链的啮合情况，以利于传动。

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