机械设计习题（第八版） 有答案

第一章 机械设计概论 第二章 机械设计总论

1－8 零件的工作安全系数为____2_______。

（1）零件的极限应力比许用应力 （2）零件的极限应力比零件的工作应力（3）零件的工作应力比许用应力（4）零件的工作应力比零件的极限应力。

1－9 机械零件的强度条件可以写成______3_____。 （1）σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ （2） σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ （3） σ≤[σ]，τ≤[τ]或Sσ≥[S]σ，Sτ≥[S]τ （4） σ≥[σ]，τ≥[τ]或Sσ≤[S]σ，Sτ≤[S]τ

式中σ、τ是危险截面处的最大应力；[σ]、[τ]是许用应力；Sσ、Sτ是危险截面处的实际安全系数；[S]σ、[S]τ分别为正应力和切应力时的许用安全系数。

1－10 一直径d=18mm的等截面直杆，杆长为800mm，受静拉力F=36kN，杆材料的屈服点σs=360MPa，取许用安全系数[S]σ=1.8，则该杆的强度___3________。 （1）不足 （2）刚好满足要求 （3）足够

1－11 一零件用45钢制成，工作时受静拉力，危险截面处的最大应力σ＝160MPa，材料的屈服极限为σs=360MPa，硬度200HBS，许用拉应力[σ]=225MPa，则该零件的许用安全系数[S]σ＝____3_______。

（1）1.13 （2）1.25 （3）1.60 （4）2

1－14 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的___2________。 （1）屈服点 （2）疲劳极限 （3）强度极限 （4）弹性极限

1－23 设计机器的方法大体上有几种？它们各有什么特点？

1－25 机器设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本设计要求？ 1－33 什么是机械零件的失效？机械零件可能的失效形式主要有哪些？ 1－43 提高零件强度的措施有哪些？

第三章 机械零件的疲劳强度设计

一、选择题

3－1 45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为______1______MPa。

（1）539 （2）135 （3）175 （4）417

3－4 零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之______1______。

（1）增高 （2）不变 （3）降低

3－5 零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强

1

度_____1_______。

（1）较高 （2）较低 （3）相同

3－10 绘制设计零件的σm－σa极限应力简图时，所必须的已知数据是___2，_3___。（kσ为零件的有效应力集中系数，Kσ为弯曲疲劳极限综合影响系数） （1）σ－1，σ0，σs, kσ （2）σ－1，σ0，σs, Kσ

（3）σ－1，σs, ψσ， Kσ （4）σ－1，σ0，ψσ, Kσ

3－11 在图示设计零件的σm－σa极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴间夹角θ＝45o，则该零件受的是____3_______。

（1）不变号的不对称循环变应力 （2）变号的不对称循环变应力

（3）脉动循环变应力 （4）对称循环变应力

3－12 在题3－11图所示零件的极限应力简图中，如工作应力点M所在的ON线与横轴之

间的夹角θ＝90o时，则该零件受的是______2_____。 题3－11图

（1）脉动循环变应力 （2）对称循环变应力

（3）变号的不对称循环变应力 （4）不变号的不对称循环变应力

3－13 已知一零件的最大工作应力σmax=180MPa，最小工作应力σmin=－80MPa。则在图示的极限应力简图中，该应力点M与原点的连线OM与横轴间的夹角θ为_____1______。

（1）68o57＇44＇＇（2）21o2＇15＇＇（3）66o2＇15＇＇（4）74o28＇33＇＇

题3－13图 题3－14图

3－14 在图示零件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件的过程中保持最小应力σmin为常数。则该零件的极限应力点应为____2______。

（1）M1 （2）M2 （3）M3 （4）M4

3－15 上题若在对零件加载的过程中保持应力比r为常数。则该零件的极限应力点应为____3______。

（1）M1 （2）M2 （3）M3 （4）M4

3－16 3－14题若在对零件的加载过程中保持平均应力σm＝常数。则该零件的极限应力点应为_____1_____。

（1）M1 （2）M2 （3）M3 （4）M

2

题3－17图

3－21 一零件由40Cr制成，已知材料的σb=980MPa，σs=785MPa，σ-1=440MPa，ψσ=0.3。零件的最大工作应力σmax=240MPa，最小工作应力σmin=－80MPa，疲劳强度综合影响系数Kσ=1.44。则当应力比r=常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为__________。

（1）3.27 （2）1.73 （3）1.83 （4）1.27

3－22 一零件由20Cr制成，已知σ-1=350MPa，σs=540MPa，ψσ=0.3，零件的最大工作应力σmax=185MPa，最小工作应力σmin=－85MPa，疲劳强度综合影响系数Kσ=1.41。则当平均应力常数时, 该零件按应力幅计算的工作安全系数为___1.55_______。

（1）4.07 （2）2.89 （3）2.59 （4）1.76

3－39 试推导出σmin＝常数或σm＝常数时安全系数的计算公式，并比较r＝常数和上述两种情况下安全系数计算公式的区别（可代入一些具体数字进行比较）。

3－65 一钢制零件，工作应力为：σmax=250MPa，σmin=－50MPa。零件的疲劳强度综合影响系数Kσ=1.35，材料的力学性能为σb=630MPa，σs=455MPa，σ-1=285MPa，σ0=510MPa。若许用安全系数对变应力取[Sσ]=1.3、对静应力取[Sσ]＇=1.5，并按无限寿命考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安

全系数。 题3－66图

第四章 摩擦、磨损及润滑概述

一、选择题

4－2 两相对滑动的接触表面，依靠吸附的油膜进行润滑的摩擦状态称为_______4_____。

（1）液体摩擦 （2）干摩擦 （3）混合摩擦 （4）边界摩擦

4－3 两摩擦表面被一层液体隔开，摩擦性质取决于液体内部分子间粘性阻力的摩擦状态称为______1____。

（1）液体摩擦 （2）干摩擦 （3）混合摩擦 （4）边界摩擦 4－4 两摩擦表面间的膜厚比λ＝1～3时，其摩擦状态为___3_______。 （1）液体摩擦 （2）干摩擦 （3）混合摩擦 （4）边界摩擦 4－5 两摩擦表面间的膜厚比0＜λ＜1时，其摩擦状态为___4_______。 （1）液体摩擦 （2）干摩擦 （3）混合摩擦 （4）边界摩擦 4－6 两摩擦表面间的膜厚比λ＞3时，其摩擦状态为__1________。 （1）液体摩擦 （2）干摩擦 （3）混合摩擦 （4）边界摩擦 4－13 通过大量试验，得出的摩擦副的磨损过程图（磨损量q与时间t的关系曲线），图中_______a__是正确的.

3

题4－13图

4－16 润滑油的_________又称为绝对粘度。

（1）运动粘度 （2）动力粘度 （3）恩格尔粘度 （4）赛氏通用秒 4－17 动力粘度η的c·g·s制（绝对单位制）单位为_____1____。

（1）泊（P） （2）厘斯（cSt） （3）恩氏度（oE） （4）帕·秒（Pa·s） 4－18 动力粘度η的国际单位制（SI）单位为______4___。

（1）泊（P） （2）厘斯（cSt） （3）恩氏度（oE） （4）帕·秒（Pa·s） 4－19 运动粘度ν是动力粘度η与同温度下润滑油____1_____的比值。 （1）密度ρ （2）质量m （3）相对密度d （4）速度v 4－22 我国常用的相对粘度（条件粘度）的单位为_____4____。

（1）m2/s （2）厘斯（cSt） （3）厘泊（cP） （4）恩氏粘度（oE） 4－23 当压力加大时，润滑油的粘度__1_______。 （1）随之加大 （2）保持不变 （3）随之减小 （4）增大还是减小或不变，视润滑油性质而定 4－24 当稳定升高时，润滑油的粘度__2_______。 （1）随之升高 （2）随之降低 （3）保持不变 （4）升高或降低视润滑油性质而定 二、分析与思考题

4－30 按照摩擦机理分，磨损有哪几种基本类型？它们各有什么主要特点？ 4－31 机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？在设计使用时，在设计或使用机器时如何要求以延长零件的寿命？

4－33 获得流体动力润滑的必要条件是什么？ 4－34 润滑剂的作用是什么？常用润滑剂有哪几种？

4－37 润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些？

第五章 螺纹联接和螺旋传动

一、选择与填空题

1.普通螺纹的公称直径指的是螺纹的 大径 ，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的 中径 ，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的 小径 。

6－1 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是____4______。

4

（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 6－3 当两个被联接件不太厚时，宜采用_______2___。

（1）双头螺柱联接 （2）螺栓联接 （3）螺钉联接 （4）紧定螺钉联接 6－4 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用_______3___。

（1）螺栓联接 （2）螺钉联接 （3）双头螺柱联接 （4）紧定螺钉联接 6－5 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用______2____。

（1）螺栓联接 （2）螺钉联接 （3）双头螺柱联接 （4）紧定螺钉联接 6－8 螺纹联接防松的根本问题在于___3_______。

（1）增加螺纹联接的轴向力 （2）增加螺纹联接的横向力

（3）防止螺纹副的相对转动 （4）增加螺纹联接的刚度 6－10 承受预紧力F′的紧螺栓联接在受工作拉力F时，剩余预紧力为 F″，其螺栓所受的总拉力F0为____2______。

（1）F0?F?F? （2）F0?F?F? （3）F0?F?＋F? （4）F0?F?CbF

Cb?Cm6－11 承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则______2____。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大 （2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小 （3）螺栓中总拉力的变化幅度不变 （4）螺栓中的疲劳强度降低 6－12 承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和螺栓的刚度Cb不变时，被联接件的刚度Cm愈小，则___1_______。

（1）螺栓中总拉力的变化幅度愈大 （2）螺栓中总拉力的变化幅度愈小 （3）螺栓中总拉力的变化幅度不变 （4）螺栓疲劳强度愈高

6－13 承受横向载荷或旋转力矩的紧螺栓联接，该联接中的螺栓___4______。

（1）受剪切作用 （2）受拉伸作用 （3）受剪切和拉伸作用（4）既可能受剪切作用又可能受拉伸作用

6－14 对受轴向变载荷的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是___1_______。

（1）增大被联接件的刚度 （2）减小被联接件的刚度（3）增大螺栓的刚度 6－15 现有一单个螺栓联接，要求被联接件的结合面不分离，假定螺栓的刚度Cb与被联接的刚度Cm相等，联接的预紧力为F′，现开始对联接施加轴向载荷，

5

（1）90o （2）120o （3）135o （4）180o

7－13 平键联接与楔键联接相对比，它只能传递转矩，不能传递轴向力，这是因为____4_____。

（1）楔键端部具有钩头 （2）平键摩擦力小于楔键的摩擦力 （3）楔键的工作表面有斜度而键槽没有 （4）在安装时，楔键可沿轴向楔紧 7－14 标准平键联接的承载能力，通常是取决于____4_____。

（1）轮毂的挤压强度 （2）键的剪切强度 （3）键的弯曲强度 （4）键工作表面的挤压强度

7－17 半圆键联接的主要优点是____3_____。

（1）对轴的强度削弱较轻 （2）键槽的应力集中较小 （3）工艺性好，安装方便 7－19 花键联接与平键联接（采用多键时）相比较，__3_______的观点是错误的。 （1）承载能力比较大 （2）旋转零件在轴上有良好的对中性和沿轴移动的导向性 （3）对轴的削弱比较严重 （4）可采用研磨加工来提高联接质量和加工精度 二、分析与思考题

1.半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点？它适用于什么场合？

2.采用两个平键（双键联接）时，通常在轴的圆周上相隔180°位置布置；采用两个切向键时，常相隔120°～130°；采用两个半圆键联接时则常设置在轴的同一母线上，这是为什么？

3 什么叫型面联接？它有何特点？

4 按作用分，销有哪几种？按形状分，销有哪几种类型？

第八章 带传动

一、选择题

11－1 平带、V带传动主要依靠_____2______传递运动和动力。

（1） 带的紧边拉力 （2）带和带轮接触面间的摩擦力 （3）带的预紧力 11－4 V带传动中，带轮的基准直径是图上的____2_______。 （1）d1 （2）d2 （3）d3 （4）d4

11

题11－4图

11－5 下列普通V带中以_____4______型带的截面尺寸最小。

（1）A （2）C

（3）E （4）Z 11－7 带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带______3_____。

（1）强度高 （2）尺寸小 （3）有楔形增压作用 （4）没有接头 11－9 带传动中，v1为主动轮圆周速度、v2为从动轮圆周速度、v为带速，这些速度之间存在的关系是____2_______。

（1）v1=v2=v （2）v1＞v＞v2 （3）v1＜v＜v2 （4）v1=v＞v2 11－10 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为____4_______。

（1）带的材料不符合虎克定律 （2）带容易变形和磨损 （3）带在带轮上打滑 （4）带的弹性滑动 11－11 带传动工作时产生弹性滑动是因为_____2______。

（1）带的预紧力不够 （2）带的紧边和松边拉力不等 （3）带绕过带轮时有离心力 （4）带和带轮间摩擦力不够 11－12 带传动打滑总是______1_____。

（1）在小轮上先开始 （2）在大轮上先开始 （3）在两轮上同时开始 11－14 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带_______1____处。

（1）进入主动轮 （2）进入从动轮 （3）退出主动轮 （4）退出从动轮 11－16 带传动工作时，紧边拉力为F1，松边拉力为F2。若带速v＜10m/s，当载荷打到极限值，带将开始打滑还未打滑时，F1和F2的比值是______4_____。 （1）F1/F2≈0 （2）F1/F2≈1 （3）1＜F1/F2＜eμα （4）F1/F2=eμα 11－17 V带传动设计中，限制小带轮的最小直径是为了_____2______。 （1）使结构紧凑 （2）限制弯曲应力 （3）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 （4）限制小带轮上的包角

11－18 用_____4______提高带传动的传动功率是不合适的。

（1）适当增大预紧力F0 （2）增大轴间距a （3）增加带轮表面粗糙度 （4）减小小带轮基准直径dd

11－20 带传动采用张紧装置的目的是______4_____。

12

（1）减轻带的弹性滑动 （2）提高带的寿命 （3）改变带的运动方向 （4）调节带的预紧力

11－21 下列V带传动中，___d________图的张紧轮位置是最合理的。

题11－21图

二、分析与思考题

11-25、 V带传动不打滑条件及所能传递的最大圆周力与哪些因素有关？ 11-26、 说明带传动的弹性滑动和打滑的原因?

11－33 说明带传动中紧边拉力F1、松边拉力F2和有效拉力F、张紧力F0之间的关系。

11－40 当传递相同功率时，为什么V带传动作用在轴上的压力比平带传动小？ 11－43 为什么带传动的轴间距一般都设计成可调的？ 11－44 带的楔角θ与带轮的轮槽角υ是否一样？为什么？

11－45 V带轮轮槽与带的三种安装情况如图所示，其中哪一种情况是正确的？为什么？（a 正确 ）

题11－45图

11－48 带传动为什么必须张紧？常用的张紧装置有哪些？

13

三、设计计算题

11－50 V带传动中，已知小带轮直径dd1＝140mm，转速n1=960r/min，大带轮直径dd2＝425mm，V带传动的弹性滑动率ε＝0.02。试问：计入弹性滑动率和不计入弹性滑动率，大带轮转速相差多少？ 解：

（1）计入滑动率时：i?dd2n1 ?n2(1??)dd2 n2?(1??)dd1n1(1?0.02)?140?960??309.9 (r/min)

dd2425（2）不计滑动率时：（即ε=0）

n2?(1??)dd1n1(1?0)?140?960??316.2 (r/min)

dd2425

11－51 已知一V带传动，传递功率P=10kW带速v＝12.5m/s，现测得张紧力F0=700N。求紧边拉力F1和松边拉力F2。 Fv解：P?e

10001000?P1000?10Fe???800 N

v12.5

Fe?F1?F2F1?F2?2F0

F1?1100F2?300 N

11－52 设单根V带所能传递的额定功率P1=10kW，主动带轮dd1＝160mm，转速n1=1450r/min，包角α＝140o，带和带轮间的当量摩擦系数μv＝0.2，。求有效拉力F和紧边拉力F1。

2?n1dd1?1032??1450160?10?3????12.1 (m/s) 解：v?602602

14

α＝140o=2.44

Fe?1000?P1000?10??826.4 v12.1

11?uv?2.4?40.2ee 826.? Fe?2F04F02111?uv?1?2.4ee?40.21? F0=

1F1?F2?FeF1?F2?2F0 F1= ，F2=

11-53、 V带传动传递的功率P=7.5，带速V=10m/s,紧边是松边拉力的两倍，即F1=2F2，试求紧边拉力F1，有效拉力F2，和预紧力F0。 1000?P1000?10??1000N 解：Fe?v10

F1-F2=Fe F1=2000 N F1=2F2 F2=1000 N F0=1500 N

第九章 链传动

一、选择题

14-5 套筒滚子链链轮分度圆直径等于_1__.

180?sinpp180?z ) （4） (1) （2） （3）p(0.54?ctg??180180pzsintgzz14-8 链传动中,限制链轮最少齿数的目的是为了__1_.

(1)减少传动的运动不均匀性和动载荷 (2)防止链节磨损后脱链 (3)使小链轮轮齿受力均匀 (4)防止润滑不良时轮齿加速磨损

14-9 链传动中,最适宜的中心距是__3_.

(1)(10～20)p (2)(20～30)p (3)(30～50)p (4)(50～80)p 14-10 设计链传动时,连节数最好取_1__.

15

(1)偶数 (2)奇数 (3)质数 (4)链轮齿数的整数倍 14-12 链传动中,链条的平均速度υ=_3__. (1)

?d1n160?1000 （2）

?d2n260?1000 （3）

z1n1pznp （4）12

60?100060?100014-14 链传动设计中,当载荷大、中心距小、传动比大时,宜选用_2__. (1)大节距单排链 (2)小节距多排链 (3)小节距单排链 (4)大节距多排链

14-15 链传动只能用于轴线__4_的传动.

(1)相交成90° (2)相交成任一角度 (3)空间90°交错 (4)平行

14-18 链传动张紧的目的主要是_3__.

(1)同带传动一样 (2)提高链传动工作能力 (3)避免松边垂度过大而引起啮合不良和链条振动 (4)增大包角

二、分析与思考题

14-25 影响链传动速度不均匀性的的主要因素是什么?为什么在一般情况下链

传动的瞬时传动比不是恒定的?在什么条件下瞬时传动比才是恒定的?

题14-31图

14-31 图示的四种链传动布置形式,当小链轮为主动轮时,它们按什么方向旋转时比较合理?

16

第十章

一、选择题

12－2 在机械传动中，传动效率高、结构紧凑、功率和速度适用范围最广的是__4_.

（1）带传动 （2）摩擦轮传动 （3）链传动 （4）齿轮传动 12－4 能缓冲减振，并能起到过载安全保护作用的是_1__.

（1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动

12－8 一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是__1_.

（1）齿面点蚀 （2）轮齿折断 （3）齿面磨粒磨损 （4）齿面胶合 12－9 一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是__2_.

（1）齿面点蚀 （2）轮齿折断 （3）齿面塑性变形 （4）齿面胶合 12－10 高速重载且散热条件不良的闭式齿轮传动，其最可能出现的失效形式是__4_.

（1）轮齿折断 （2）齿面磨粒磨损 （3）齿面塑性变形 （4）齿面胶合

12－14 下列措施中，_1__不利于提高轮齿抗疲劳折断能力。

（1）减小齿面粗糙度值 （2）减轻加工损伤 （3）表面强化处理 （4）减小齿根过渡曲线半径

12－17 下列措施中，不利于减轻和防止齿轮磨粒磨损的是_3__.

(1)降低齿面硬度 （2）减小齿面粗糙度值 （3）降低滑动系数 （4）经常更换润滑油

12－19 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触强度是为了避免__3_失效。

（1）胶合 （2）磨粒磨损 （3）齿面点蚀 （4）轮齿折断 12－20 设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度计算主要针对的失效形式是_2__。

（1）齿面塑性变形 （2）轮齿疲劳折断 （3）齿面点蚀 （4）磨损 12－22 对齿轮轮齿材料的基本要求是_1__。

（1）齿面要硬，齿芯要韧 （2）齿面要硬，齿芯要脆 （3）齿面要软，齿芯要脆

（4）齿面要软，齿芯要韧

12－33 设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HBS1和大齿轮齿面硬度HBS2的关系为_3__。

17

（1）HBS1HBS2

12－45 有A、B两对齿轮传动，尺寸和运转条件都相同，但A对齿轮的精度高，则转动中的附加动载荷_2__。

（1）A对齿轮大 （2）B对齿轮大 （3）A、B两对齿轮相同 12－50 计算载荷中的齿向载荷分布系数Kβ与__5_无关。

（1）齿轮所在轴的刚度 （2）齿轮在轴上的位置 （3）工作机性能 （4）齿轮的宽度 （5）齿面硬度

12－51 有A、B两对齿轮传动，A对齿轮宽度比B对大，其它条件相同。则齿向载荷分布不均的程度__2_。

（1）A对小 （2）B对小 （3）A、B对相同

12－52 有A、B、C三对齿轮传动，A对齿轮相对两轴承对称布置，B对为非对称布置，C对为悬臂布置，其它条件相同。则它们的齿向载荷分布不均的程度为_4__。

（1）A对最大 （2）B对最大 （3）A、B、C对相同 （4）C对最大 12－53 有A、B两对齿轮传动，A对齿轮所在轴的刚性比B对大的多，其它条件相同。则它们的齿向载荷分布不均的程度为__2_。

（1）A对大 （2）B对大 （3）A、B对相同

12－68 斜齿轮和锥齿轮强度计算中的齿形系数YFa和应力修正系数Ysa应按_2__查图表。

（1）实际齿数 （2）当量齿数 （3）不发生根切的最小齿数 12－72 为了有效提高齿面接触强度，可_2__。

（1）保持分度圆直径不变而增大模数 （2）增大分度圆直径 （3）保持分度圆直径不变而增加齿数 12－74 为了提高齿根抗弯强度，可_1__。

（1）增大模数 （2）保持分度圆直径不变而增大模数 （3）采用负变位齿轮

二、分析与思考题

12-168 在图示的齿轮传动中,已知动力从齿轮1输入,齿轮3输出,齿轮1为右旋齿轮,其转向如图所示.试:

(1)标出齿轮2和3的转向及轮齿的旋向.

18

(2)标出各齿轮在啮合点处所受切向力Ft、径向力Fr和轴向力Fx的方向.

题12-168图 题12-170图

解：（1）齿轮的转向如箭头所示；齿轮2左旋，齿轮3右旋。

(2) （其中， 指Ft垂直纸面向1 啮合处齿轮1各力方向如图所示。外， 。 1 啮合处齿轮2各力方向与齿轮1相反。 × 指Ft垂直纸面向里） 2 啮合处齿轮2各力方向如图所示。2 啮合处齿轮3各力方向与齿轮2相反。

F1r F1a

F1t

1 2

F2r F2a ×F2t

题12-168图

12-169 在上题中,若中间轮2改作主动轮,而齿轮1的转向和轮齿旋向仍如图所示.试:

(1)标出齿轮2和3的转向及轮齿的旋向.

(2)标出各齿轮所受切向力Ft、径向力Fr和轴向力Fx的方向. 解：方法与上题类似。

12-170 在图示的正交标准直齿锥齿轮传动中,已知,模数m=3mm,齿数z1=24,z2=55,齿宽b=30mm,锥齿轮1为主动轮,其传递的功率P1=2KW,转速n1=160r/min,转向如图所示.试确定: (1)齿轮2的转向.

(2)齿轮1和2在啮合点处所受切向力Ft、径向力Fr和轴向力Fx的方向和大小.

解：（1）齿轮2转向如图中所示。 （2）啮合处齿轮1各力方向如图所示。 啮合处齿轮2的轴向力与齿轮1的径 向力大小相等、方向相反，齿轮2的

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F1r F1x × 1t F径向力与齿轮1的轴向力大小相等、

方向相反，齿轮2的圆周力与齿轮1的圆周力大小相等、方向相反。 (3)各力大小求解步骤

?d??d??m?Z1??m?Z2? R??1???2??????? ?2??2??2??2?2222cot?1?Z2Z arccot?1?2 Z1Z1?R?b/R

dm1?d1(1?0.5??R)?m?Z1(1?0.5??R)

9.55?106?P1（N.mm） (P1单位:Kw,n1单位:r/min) T1?n1Ft?2?T1 (Ft1与Ft2大小相等，方向相反) dm1Fr1?Fttan?cos?1?Fa2 (Fr1与Fa2大小相等，方向相反) Fa1?Fttan?sin?1?Fr2 (Fa1与Fr2大小相等，方向相反)

12-171 在图示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中,已知:Ⅰ轴为输入轴,输入功率P1=10KW,转速n1=1450r/min,转向如图所示,Ⅲ轴为输出轴;高速级齿轮参数为:模数mn1=3mm,齿数z1=21,z2=52,螺旋角β1=12°7′43″,齿轮1的轮齿为右旋;低速级齿轮参数为:模数mn3=5mm,齿数z3=27,z4=54;齿轮啮合效率η1=0.98,滚动轴承效率η2=0.99.试解答:

(1)确定齿轮2、3和4的轮齿旋向,要求使Ⅱ轴上2和3齿轮的轴向力相互抵消一部分以减轻轴承所受的载荷.

(2)欲使Ⅱ轴上齿轮2和齿轮3的轴向力完全抵消,求齿轮3的螺旋角β3应为多少.

(3)在图中标出各轴转向,并求出各轴所受转矩的大小.

(3) 标出各齿轮在啮合点处所受切向力Ft、径向力Fr和轴向力Fx的方向,并求出各力的大小.

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题12-171图 题12-172图 1、2、3、4-齿轮 1、2、3、4-齿轮

解答过程参考后面习题

12-172在图示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中,已知:动力从Ⅰ轴输入 ,Ⅲ轴为输出轴,其转动方向如图所示,齿轮4的轮齿旋向为右旋.试解答: (1)标出输入轴Ⅰ和中间轴Ⅱ的转向.

(2)确定并标出齿轮1、2和3的轮齿旋向,要求使轴Ⅱ上所受轴向力尽可能小.

(3)标出各齿轮在啮合点处所受各分力的方向,并写出各轴转矩的表达式.

解答过程参考后面习题

例题 4-1 如图4-7所示为两级斜齿圆柱齿轮减速器。已知轮2的参数为mn= 3mm，z2=51，

?2?150左旋，轮3的参数为mn= 5mm，z3=17， 试问：（1）低速级斜齿轮的螺 旋线方

向应如何选择才能使中间轴上的两齿轮（2、3）向力方向相反 ? 若 I 轴转向如图所示,试画出Ⅱ轴的轴侧图,并在啮合点处画出 2 、3 轮的受力；(2 )低速级齿轮的螺旋角?3,4应取多大值才能使中间轴Ⅱ的轴向力完全互相抵消 ?

图4-7

解

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(1) 先绘出Ⅱ轴的轴测图( 图4-7左图), 由I轴的转向判断出Ⅱ轴转向,如图 4-7所示。由于2轮为从动轮,欲要判断其轴向力方向,必须先判断1轮(主动轮)的轴向力方向,绘出1轮轴测图,1 轮为右旋,则用右手法则来判断其轴向力Fa1的方向, Fa2则与Fa1反向。欲使

Fa3与Fa2反向,因3轮为主动轮,可以直接判断其轴向力方向,用左手判断可以发现Fa3与Fa2反向,此时 3 轮应为左旋,即2轮与3轮应同时为左旋才能使Fa3与Fa2反向相反。径向力

Fr2与Fr3则由啮合点指向各自的轮心。圆周力Ft2与Ft3,由于2轮为从动轮则Ft2与转向相

同 ,3 轮为主动轮则Ft3与转向相反。

(2) 欲使Ⅱ轴的轴向力相互抵消,即

Fa2?Fa3

Fa2=Ft2tg?2 Fa3=Ft3tg?3

Ft2tg?2=Ft3tg?3

tg?3=Ft2tg?2/Ft3

中间轴Ⅱ所传递的转矩为

TII?Ft2d2d?Ft33 22tg?3=Ft2tg?2/Ft3=d3tg?2/d2 ?mn3z3/cos?3mn2z2/cos?2.tg?2

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?5?17/cos?3.tg?2

3?51/cos?2sin?3?3?51.sin?2 5?17?3=8.270

计算表明:低速级螺旋角?2,3应取8.27。才能使Ⅱ轴的轴向力完全相互抵消。

0

例5－1

如图5－3所示，一对直齿圆锥齿轮传动。已知

?1m?3mm,z1?24,z2?48,b?25mm，I轴输入功率P1?2kW,n1?160min，试确定

齿轮啮合处作用力的方向及大小。

解

a) 计算圆锥齿轮的工作转矩 及有关参数 工作转矩：

P2T1?95501??9550?0.99?118.2N.m

n1160一对滚动轴承效率??0.99。 圆锥齿轮大端分度圆直径：

d1?z1m?24?3?72mm

d2?z2m?48?3?144mm

圆锥齿轮的分锥角?1，?2：（???1??2?90?）

tg?1?z1/z2?24/48?0.5

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?1?26?33?55??

?2?90???1?90??26?33?55???63?26?05??

圆锥齿轮锥距R：

R?齿宽系数?R：

d172??80.498mm

2sin?12?sin26?33?55???R?b/R?25/80.498?0.3

b) 计算齿轮啮合处作用力： 圆周力 Ft?2000T12000?118.2??3862.7N

(1?0.5?R)d1(1?0.5?0.3)?72轴向力 Fa1?Fttgasin?1?3862.7?tg20??sin26?33?55???629N 径向力 Fr1?Fttgacos?1?3862.7?tg20??cos26?33?55???1257.5N 当???1??2?90?时，一齿轮的径向力与另一齿轮的轴向力数值相等而方向相反。即 Fr1??Fa2，Fr2??Fa1

c) 圆锥齿轮作用力方向如图5－4所示 。

例6－1 一蜗杆传动与一对斜齿轮圆柱齿轮传动如图6－5所示。已知联接蜗杆的电动机

?1型号为JO2-61-6，功率P?10kW，转速n?970min蜗轮端面模数m?10mm，齿数

z2?36，蜗杆头数z1?2，右旋，蜗杆特性系数q?8，螺旋升角??14?2?10??，蜗杆转

向如图6－5所示。斜齿圆柱齿轮法向模数mn?6mm，小齿轮z3?24，大齿轮z4?72 两轮分度圆螺旋角??15?，蜗杆传动效率约为??0.9。

1）试确定斜齿圆柱齿轮螺旋线的合理方向。

2）计算Ⅱ轴上诸作用力的大小，并用轴测图标明各力的方向。

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解

1）确定斜齿轮合理的螺旋线方向

Ⅱ轴上同时安装着蜗轮2和小齿轮圆柱齿轮3。为使蜗轮2和小斜齿轮3的轴向力相互抵消一部分。在蜗杆的转向和螺旋线方向一定的情况下，蜗轮上的三个分力（即圆周力Ft，径向力Fr2，轴向力Fa2）的方向亦随之确定。小斜齿圆柱齿轮所受的轴向力Fa3的方向与Fa2相反，由此可确定斜圆柱斜齿轮的螺旋线方向（见图6－6）。

小大

2）计算Ⅱ轴上的诸作用力 蜗杆上的工作转矩T1：

斜齿圆柱齿轮3：右旋 斜齿圆柱齿轮4：左旋

T1?9550P110?9550?98.45N.m n197025

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