液压与气压传动5-7章练习题

第五章 蜗杆习题

选择题 1） 阿基米德蜗杆的轴向模数，应符合标准数值

2） 与齿轮传动相比较，传动效率高不能作为蜗杆传动的优点

3） 在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使蜗杆导程角小于当量摩擦角

4） 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致润滑条件恶化 5） 计算蜗杆传动比时，公式i=d1/d2是错误的。 6） 蜗杆传动中较为理想的材料组合是钢和青铜

7） 为了减少涡轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定蜗杆分度园直径为标准值 8） 蜗杆传动的当量摩擦因数随齿面滑动速度的增大而减小 填空题 1）蜗杆传动的主要失效形式是点蚀，齿根折断，齿面胶合；

2）在蜗杆传动中，产生自锁的条件是蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角；

3）对闭式蜗杆传动，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效，故通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核，对于开式蜗杆传动，则多发生齿面磨损和轮齿折断所以，通常只需按齿根弯曲疲劳强度进行设计；

4）蜗杆传动中，蜗杆的头数根据传动比和效率，蜗轮的齿数主要是根据传动比确定； 5）蜗杆传动中，蜗轮的轮缘通常采用青铜、 蜗杆常采用碳钢或合金钢制造；

6）蜗杆传动中，蜗轮的螺旋线方向和蜗杆的螺旋线方向相同，蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角相等。 重点简答题 1) 蜗杆传动为什么效率低如何提高效率 答：蜗杆传动中基本是滑动摩擦，齿轮传动是滚动摩擦加少量滑动摩擦。蜗杆主动时，效率η=tanγ／tan(γ+Φv)，效率η随蜗杆螺旋线导程角γ的增大而增大，但通常γ＜30°；减小当量摩擦角Φv也可提高效率η，在由齿轮传动和蜗杆传动组成的多级传动中，若转速不太高，通常将蜗杆传动放在高速级，以提高相对相对滑动速度Vs，进而降低量摩擦角Φv，提高效率η。当采用钢制蜗杆与青铜涡轮配合时，涡轮机构具有优良的减摩性和摩擦相容性，也有利于提高效率η。 2) 蜗杆传动的正确啮合条件是什么

答：蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。 3) 蜗杆传动的失效形式与设计准则

答：蜗杆传动的主要失效形式是胶合和磨损。闭式蜗杆传动以胶合为主要失效形式，开式蜗杆传动主要是齿面磨损。由于目前对胶合和磨损的计算尚无成熟的方法，故仍按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行条件性计算，只在许用应力数值中适当考虑胶合和磨损的影响。蜗杆材料的强度通常比蜗轮材料高，且蜗杆齿为连续的螺旋齿，故蜗杆副的失效一般出现在蜗轮上。通常只对蜗轮进行承载能力计算。蜗杆通常为细长轴，过大的弯曲变形将导致啮合区接触不良，因此，当蜗杆轴的支撑跨距较大时，应校核其刚度是否足够。

4) 在什么情况下需要进行蜗杆传动的变位？其变位特点是什么？ 答：增加传动的平稳性 ,提高传动能力 ,增加传动的自锁 ,凑中心距及改变传动比。

5) 为什么对蜗杆传动要进行热平衡计算？计算原理是什么？当热平衡不满足时，可采取什么措施？

答：蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量H1等于同时间内的散热量H2的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定的处于规定的范围内。热平衡计算的前提条件是：使蜗杆传动单位时间内产生的热量与散发热量相等。当热平衡条件不满足时，可采取以下措施：

1.在箱体外表面铸出或焊上散热片，以增加散热面积；2.在蜗杆轴端安装风扇，加速空气流动，提高散热能力；3.在箱体油池中安装蛇形冷却水管，利用循环水冷却；4.用压力喷油的方法进行循环润滑，并达到散热目的。

6) 蜗杆传动为什么规定直径系列模数系列

答：蜗杆直径决定蜗杆的螺旋升角，螺旋升角的改变决定蜗轮节圆直径大小。对于两孔距有影响。蜗杆传动以法向模数为标准模数 ，蜗杆线数z1直接影响传动比 ，且Z1 增加，传动稳定性好些。 设计计算题 1）如图5.19，蜗杆主动，T1?20Nm，m?4mm，z?2，d1?50mm，蜗轮齿数z?50，传动的啮合效率

12??0.75，试确定：（1）蜗轮的转向；（2）蜗杆和蜗轮上作用力的大小和方向。

解：(1)蜗轮的转向如图所示

（2）蜗杆和蜗轮上作用力方向如图所示 Ft1?Fa2????T2 T12T12?20??800 N ?3d150?10?T2?T1???20?0.75?15 N·m d2?mz2?4?50?200mm

Fa1?Ft2?2T22?15??150 N ?3d1200?10Fr1?Fr2?Ft2tan??150?tan20??55 N

2）如图5.20蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。已知输出轴上的锥齿轮z4的转向n4。

（1）欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向； （2）在图中标出各轮轴向力的方向。

第六章 轴及轴毂连接

选择题 1）工作中只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为心轴

2）转轴设计中在初估轴径时，轴的直径是按扭转强度来初步确定的 3）轴的常用材料主要是碳钢

4）对轴进行表面强化处理，可以提高轴的疲劳强度 5）在轴的设计中，采用轴环的目的是使轴上零件获得轴向定位 6）平键是标准件，其剖面尺寸一般是根据传递转矩大小按标准选取的 7）平键长度主要是根据轮毅长度选择，然后按失效形式校核强度 8) 半圆键链接采用双键时两键应布置在轴的同一条母线上 9）对于采用常见的组合和按标准选取尺寸的平键静链接，主要失效形式是工作面的压溃，动连接的主要失效形式则是工作面过度磨损

10）一般情况下平键连接的对中性精度低于花键连接 重点简答题 1)平键联接的工作原理

答：平键两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙，工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩，不能实现轴上零件的轴向固定。 2) 平键连接的失效形式设计准则

答：平键剪切、键槽槽口变形、键槽槽底开裂、平键变形。 3) 轴为什么大多做成阶梯状

答：为了方便机械加工的拆装与刀具的换取，在保证强度的前提下便于检修，轴就做成了阶梯状； 简答题 1) 心轴、传动轴和转轴是如何分类的？试各举一实例。 答：根据轴的承载情况不同可分为心轴、传动轴和转轴三大类。转轴既传递转矩又承受弯矩，如自行车的中轴；传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小，如汽车变速箱与后桥间的轴；心轴则承受弯矩而不传递转矩，如火车车辆的轴、自行车的前轴。 2) 在轴的设计中为什么要初算轴径？有哪些方法？ 答：根据轴的承载情况不同可分为心轴、传动轴和转轴三大类。转轴既传递转矩又承受弯矩，如自行车的中轴；传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小，如汽车变速箱与后桥间的轴；心轴则承受弯矩而不传递转矩，如火车车辆的轴、自行车的前轴。 3) 轴的结构设计考虑哪几方面问题？ 答：（1）应考虑制造安装的要求，轴应便于加工，轴上零件应便于装配与拆卸； （2）应考虑定位固定的要求，轴承和轴上零件应有正确而可靠的工作位置； （3）轴的受力应合理，尽量减小应力集中。 4）键连接的功用是什么？有哪些结构形式？

答：键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。根据用途的不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。 5）平键的尺寸（b*h*l）如何确定？普通平键连接的失效形式是什么？

答：导向平键适用于有沿轴向移动的键连接，如，有换挡要求的轮齿。普通平键适用于轴向位置固定齿轮的键连接。一般的，导向平键可能的失效是键侧磨损、压溃和剪切。普通平键是压溃和剪切。尺寸宽度b、高度h可根据轴径尺寸查表确定，长度 l 根据键的强度计算确定。 设计计算题 3.1解：1——该轴段长度过长，半联轴器无法轴向定位；

2——该轴段长度过长，轴承装配不方便，应采用阶梯轴； 3——轴承透盖与轴之间应为间隙配合，且用油封毡圈密封； 4——轴承盖外端面加工面积过大；

5——箱体两端面与轴承盖接触处无凸台，使箱体端面加工面积过大； 6——箱体两端面与轴承盖间缺少调整垫片，无法调整轴承间隙； 7——套筒过高，轴承无法拆卸；

8——该轴段长度应短于齿轮轮毂宽度，否则齿轮无法轴向定位； 9——齿轮轴向未固定，应采用键联接； 10——轴环过高，轴承无法拆卸；

11——该轴段长度过长，无静止件轴承盖接触。

3.3解：（1）选用A型平键，由轴径d?80mm查表可得：

平键截面尺寸为：b?22mm，h?14mm；

由齿轮轮毂宽度B?150mm，取键长L?140mm；

其标记为：键22?140GB/T1096-2003。 （2）验算平键的挤压强度：

齿轮与轴的材料均为45钢，工作中有轻微振动，

许用挤压为：???p???100~120MPa

A型平键工作长度为：l?L?b?140?22?118mm

4T4?2000?103?p???60.53MPa

dhl80?14?118显然?p????p??，选用该平键合理，挤压强度足够。 3.4解：（1）选用A型平键，由轴径d?70mm查表可得： 平键截面尺寸为：b?20mm，h?12mm；

由蜗轮轮毂宽度B?150mm，取键长L?140mm；

其标记为：键20?140GB/T1096-2003。 （2）验算平键的挤压强度：

蜗轮材料均为铸铁，工作中有轻微振动， 许用挤压为：???p???50~60MPa 工作长l?L?b?140?20?120mm

A

型平键

度为：

4T4?1580?103?p???62.7MPa>??p? ??dhl70?12?120选用该平键挤压强度不够。

这时可使轴与蜗轮轮毂之间为过盈配合，以便承担一部分转矩，也可改用花键联接。

第7章 滚 动 轴 承

选择题 1）中等转速正常润滑的滚动轴承的主要失效形式是疲劳点蚀

2）按基本额定动载荷选定的滚动轴承，在预定的使用期限内其失效概率最大为10%

3）外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为不稳定的脉动循环交变应力 4）角接触球轴承承受轴向载荷的能力，随公称接触角α的增大而增大 5）滚动轴承的接触式密封是毡圈密封

6）滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行疲劳寿命计算 7）下列四种轴承中，圆锥滚子轴承必须成对使用。 思考题 1) 滚动轴承由哪几部分组成？各部分作用如何？

答：滚动轴承一般有内圈、外圈、滚动体和保持架四大件组成，另外润滑剂对滚动轴承的使用性能有很大的影响，所以有时也把润滑剂作为滚动轴承的第五大件。作用：1、内圈通常与轴紧配合，并与轴一起旋转。2、外圈通常与轴承座孔或机械部件壳体配合，起支乘作用。但是在某些应用场合，也有外圈旋转，内圈固定，或者内、外圈都旋转的。3、滚动体借助保持架均匀地排列在内圈和外圈之间。它的形状大小和数量直接影响轴承的承载能力和使用性能。4、保持架将滚动体均匀隔开，引导滚动体在正确的轨道上运动，改善轴承内部载荷分配和润滑性能。

2) 常用滚动轴承有哪几类？代号如何？实际应用如何选取？轴承代号中每段各表示什么内容？ 答：1调心球轴承2调心滚子轴承和推力调心滚子轴承3 圆锥滚子轴承4 双列深沟球轴承5 推力球轴承6 深沟球轴承7 角接触轴承8 推力圆柱滚子轴承N 圆柱滚子轴承和双列圆柱滚子轴承NN U 外球面轴承QJ 四点接触球轴承另外，轴承代号前后还有前置和后置代号，分别如下前置代前置R 直接放在轴承基本代号之前，其余代号用小圆点与基本代号隔开。GS.推力圆柱滚子轴承座圈。例GS.81112。K.滚动体与保持架的组合件。例：推力圆柱滚子与保持架的组合件K.81108

R不带可分离内圈或外圈的轴承。例：RNU20不带内圈NU207 轴承。WS推力圆柱滚子轴承轴圈。例：WS.81112.

3) 说明下列滚动轴承代号的意义：N208/P5,7321C，6101,30310，5207. 答： N208/P5 表示圆柱滚子轴承，宽度系列为 0 系列，直径系列为 2 系列，内径为 40mm，5 级公 差等级； 7321C 表示角接触球轴承，宽度系列为 0 系，直径系列为 3 系列，内径为 105mm，公称接触 角 α = 15 ，0 级公差等级； 6101 表示深沟球轴承，宽度系列为 0 系，直径系列为 1 系列，内径为 12mm，0 级公差等级； 30310 表示圆锥滚子轴承，宽度系列为 0 系，直径系列为 3 系列，内径为 50mm，0 级公差等 级； 5207 表示推力球轴承，宽度系列为 0 系，直径系列为 2 系列，内径为 35mm，0 级公差等级；

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