机械设计基础课后习题答案第六版（机械设计-机械传动部分习题答案）

机械设计基础课后习题答案第六版（机械设计-机械传动部分习题答案）7、闭式软齿面齿轮传动一般按 齿面接触疲劳 强度进行设计计算，确定的参数是 分度圆直径 ；闭式硬齿面齿轮传动一般按 齿根弯曲 强度进行设计计算，确定的参数是 模数 。6、带传动的型号是根据 计算功率和小带轮转速 选定的。3、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 模数相等 、 压力角相等 。4、标准齿轮不发生根切的最小齿数为 17 。5、带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为___弹性滑动____。

机械设计-机械传动部分习题答案

一、填空：

1、齿轮齿面失效形式有 齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、塑性变形；

2、斜齿圆柱齿轮传动其两传动轴的位置相互 平行 。直齿圆锥齿轮传动其两传动轴的位置相互 垂直 。

3、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 模数相等 、 压力角相等 。

4、标准齿轮不发生根切的最小齿数为 17 。

5、带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为___弹性滑动____。

6、带传动的型号是根据 计算功率和小带轮转速 选定的。

7、闭式软齿面齿轮传动一般按 齿面接触疲劳 强度进行设计计算，确定的参数是 分度圆直径 ；闭式硬齿面齿轮传动一般按 齿根弯曲 强度进行设计计算，确定的参数是 模数 。

8、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是 重合度大于1 。

9、渐开线齿轮的五个基本参数是齿数、 模数 、 压力角 、 齿顶高 系数和顶隙系数。

10、我国规定齿轮标准压力角为 20 度；模数的单位是 mm 。

11、在相同张紧力条件下，V带传动的承载能力比平带传动的承载能力 大 。

12、普通V带传动的主要失效形式有：带在 小带轮 上打滑和带发生 疲劳断裂 破坏。

13、V带传动工作时，传动带受有 拉 应力、离心应力和 弯曲 应力、三种应力叠加后，最大应力发生在紧边绕入 小带轮 处。

14当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到 最大值，而带传动的最大有效拉力决定于 包角 、 摩擦因数 、 张紧力和 带速 四个因素。

15. 带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而 增大 ，随包角的增大而 增大，随摩擦因数的增大而 增大 ，随带速的增加而 减小 。

16. 带内产生的瞬时最大应力由 紧边拉应力 和 小带轮处弯曲应力两种应力组成。

17. 在正常情况下，弹性滑动只发生在带 离开 主、从动轮时的那一部分接触弧上。

18. 在设计V带传动时，为了提高V带的寿命，宜选取 较大 的小带轮直径。

19. 常见的带传动的张紧装置有定期张紧装置；自动张紧装置；采用张紧轮的张紧装置等几种。

20. 在带传动中，弹性滑动是 不可 避免的，打滑是 可以 避免的。

21. 带传动工作时，若主动轮的圆周速度为，从动轮的圆周速度为，带的线速度为，则它们的关系为 ， 。

22. V带传动是靠带与带轮接触面间的 摩擦 力工作的。V带的工作面是 两侧 面。

23. 当中心距不能调节时，可采用张紧轮将带张紧，张紧轮一般应放在 松边 的内侧，这样可以使带只受 单向 弯曲。为避免过分影响 小 带轮上的包角，张紧轮应尽量靠近 大 带轮。

24. V带传动比不恒定主要是由于存在 弹性滑动 。

25. V带传动限制带速＜25～30 m／s的目的是为了 避免v过大，使离心力过大，而v过小，使受力增大，造成带根数过多 ；限制带在小带轮上的包角1＞120°的目的是 增大摩擦力，提高承载能力 。

26. 为了使V带与带轮轮槽更好地接触，轮槽楔角应 小 于带截面的楔角，随着带轮直径减小，角度的差值越 大 。

27. 在传动比不变的条件下，V带传动的中心距增大，则小轮的包角 增大 ，因而承载能力 可提高 。

28. 带传动限制小带轮直径不能太小，是为了 防止弯曲应力过大 。若小带轮直径太大，则 导致整体结构尺寸过大 。

29. 闭式软齿面（硬度≤350 HBS）齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在 齿面节线附近的齿根部分，其原因是该处： 单对齿啮合时σH大 ； 相对滑动速度低，不易形成油膜 ； 油挤入裂纹使裂纹受力扩张.

49. 高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出现的失效形式是 齿面胶合 。

30在直齿圆柱齿轮强度计算中，当齿面接触强度已足够，而齿根弯曲强度不足时，可采用下列措施：①中心距不变，增大模数，减小齿数；②增大压力角；③采用正变位 来提高弯曲强度。

31. 在闭式软齿面齿轮传动中，通常首先发生 齿面疲劳点蚀 破坏，故应按 接触疲劳 强度进行设计。但当齿面硬度＞350HBS时，则易出现 轮齿弯曲疲劳折断 破坏，应按 弯曲疲劳 强度进行设计。

32. 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取 法面 模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取 大端 模数为标准值。

33闭式蜗杆传动的功率损耗，一般包括： 、 和 三部分。

34. 阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面相当于 与 相啮合。因此蜗杆的 模数应与蜗轮的 模数相等。

35为了提高蜗杆传动的效率，应选用 头蜗杆；为了满足自锁要求，应选=

36为了蜗杆传动能自锁，应选用 头蜗杆；为了提高蜗杆的刚度，应采用 的直径系数q。

37有一普通圆柱蜗杆传动，已知蜗杆头数=2，蜗杆直径系数q=8 蜗轮齿数=37 模数m=8mm，则蜗杆分度圆直径= mm；蜗轮分度圆直径= mm；传动中心距a mm；传动比i= ；蜗轮分度圆上螺旋角= 。

38在进行蜗杆传动设计时，通常蜗轮齿数＞26是为了 ；＜80(100)是为了 。

二、选择：

1. 带传动是依靠 来传递运动和功率的。

A. 带与带轮接触面之间的正压力 B. 带与带轮接触面之间的摩擦力

C. 带的紧边拉力 D. 带的松边拉力

2. 带张紧的目的是 。

A. 减轻带的弹性滑动 B. 提高带的寿命

C. 改变带的运动方向 D. 使带具有一定的初拉力

3. 与链传动相比较，带传动的优点是 。

A. 工作平稳，基本无噪声 B. 承载能力大

C. 传动效率高 D. 使用寿命长

4. 与平带传动相比较，V带传动的优点是 。

A. 传动效率高 B. 带的寿命长

C. 带的价格便宜 D. 承载能力大

5. 选取V带型号，主要取决于 。

A. 带传递的功率和小带轮转速 B. 带的线速度

C. 带的紧边拉力 D. 带的松边拉力

6. V带传动中，小带轮直径的选取取决于 。

A. 传动比 B. 带的线速度C. 带的型号 D. 带传递的功率

7. 中心距一定的带传动，小带轮上包角的大小主要由 决定。

A. 小带轮直径 B. 大带轮直径 C. 两带轮直径之和 D. 两带轮直径之差

8. 两带轮直径一定时，减小中心距将引起 。

A. 带的弹性滑动加剧 B. 带传动效率降低

C. 带工作噪声增大 D. 小带轮上的包角减小

9. 带传动的中心距过大时，会导致 。

A. 带的寿命缩短 B. 带的弹性滑动加剧

C. 带的工作噪声增大 D. 带在工作时出现颤动

10. 若忽略离心力影响时，刚开始打滑前，带传动传递的极限有效拉力elim与初拉力0之间的关系为 。

A. elim B. elim

C. elim D. elim

11. 设计V带传动时，为防止 ，应限制小带轮的最小直径。

A. 带内的弯曲应力过大 B. 小带轮上的包角过小

C. 带的离心力过大 D. 带的长度过长

12. 一定型号V带内弯曲应力的大小，与 成反比关系。

A. 带的线速度 B. 带轮的直径

C. 带轮上的包角 D. 传动比

13. 一定型号V带中的离心拉应力，与带线速度 。

A. 的平方成正比 B. 的平方成反比 C. 成正比 D. 成反比

14. 带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带 。

A. 进人大带轮处 B. 紧边进入小带轮处

C. 离开大带轮处 D. 离开小带轮处

15. 带传动在工作中产生弹性滑动的原因是 。

A. 带与带轮之间的摩擦因数较小 B. 带绕过带轮产生了离心力

C. 带的弹性与紧边和松边存在拉力差 D. 带传递的中心距大

16. 带传动不能保证准确的传动比，其原因是 。

A. 带容易变形和磨损 B. 带在带轮上出现打滑

C. 带传动工作时发生弹性滑动 D. 带的弹性变形不符合虎克定律

17. 一定型号的V带传动，当小带轮转速一定时，其所能传递的功率增量，取决于 。

A. 小带轮上的包角 B. 带的线速度 C. 传动比 D. 大带轮上的包角

18. 与V带传动相比较，同步带传动的突出优点是 。

A. 传递功率大 B. 传动比准确 C. 传动效率高 D. 带的制造成本低

19. 带轮是采用轮辐式、腹板式或实心式，主要取决于 。

A. 带的横截面尺寸 B. 传递的功率 C. 带轮的线速度 D. 带轮的直径

20. 当摩擦因数与初拉力一定时，则带传动在打滑前所能传递的最大有效拉力随 的增大而增大。

A. 带轮的宽度 B. 小带轮上的包角 C. 大带轮上的包角 D. 带的线速度

21. 带传动工作时松边带速__________紧边带速。

A. 小于 B. 大于 C. 等于 D. 可能大于、小于或等于．

21一般开式齿轮传动的主要失效形式是 。

A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损或轮齿疲劳折断 D. 轮齿塑性变形

22. 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 。

A. 齿面胶合 B. 齿面疲劳点蚀 C. 齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断

23对于硬度≤350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般 。

A. 先按接触强度计算B. 先按弯曲强度计算 C. 先按磨损条件计算 D.先按胶合条件计算

24. 设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使 。

A. 两者硬度相等 B. 小齿轮硬度高于大齿轮硬度

C. 大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D. 小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面

25. 一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合，它们的 必须相等。

A. 直径d B. 模数m C. 齿宽b D. 齿数z

26. 某齿轮箱中一对45钢调质齿轮，经常发生齿面点蚀，修配更换时可用 代替。

A. 40Cr调质 B. 适当增大模数m

C. 仍可用45钢，改为齿面高频淬火 D. 改用铸钢ZG310-570

27. 设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择齿数Z1，的原则是 。

A. Zl越多越好 B. Zl越少越好 C. Z1≥17，不产生根切即可

D. 在保证轮齿有足够的抗弯疲劳强度的前提下，齿数选多些有利

28. 轮齿的弯曲强度，当 ，则齿根弯曲强度增大。

A. 模数不变，增多齿数时 B. 模数不变，增大中心距时

C. 模数不变，增大直径时 D. 齿数不变，增大模数时

29. 为了提高齿轮传动的接触强度，可采取 的方法。

A. 采用闭式传动 B. 增大传动中心距 C. 减少齿数 D. 增大模数

30. 圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径一定时，减小齿轮的模数、增加齿轮的齿数，则可以 。

A. 提高齿轮的弯曲强度 B. 提高齿面的接触强度

C. 改善齿轮传动的平稳性 D. 减少齿轮的塑性变形

31. 轮齿弯曲强度计算中的齿形系数YFa与 无关。

A. 齿数z1 B. 变位系数x C. 模数m D. 斜齿轮的螺旋角β

32标准直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算中，齿形系数YFa只取决于 。

A. 模数m B. 齿数Z C. 分度圆直径 D. 齿宽系数

33. 一对圆柱齿轮，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是 。

A. 使传动平稳 B. 提高传动效率 C. 提高齿面接触强度 D. 便于安装，保证接触线长度

34下列 的措施，可以降低齿轮传动的齿面载荷分布系数Kβ。

A. 降低齿面粗糙度 B. 提高轴系刚度 C. 增加齿轮宽度 D. 增大端面重合度

35斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数mn不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径d1 。

A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不一定增大或减小

36 对于齿面硬度≤350 HBS的齿轮传动，当大、小齿轮均采用45钢，一般采取的热处理方式为 。

A. 小齿轮淬火，大齿轮调质 B. 小齿轮淬火，大齿轮正火 C. 小齿轮调质，大齿轮正火 D. 小齿轮正火，大齿轮调质

37. 一对圆柱齿轮传动中，当齿面产生疲劳点蚀时，通常发生在 。

A. 靠近齿顶处 B. 靠近齿根处 C. 靠近节线的齿顶部分 D. 靠近节线的齿根部分

38锥齿轮的接触疲劳强度按当量圆柱齿轮的公式进行计算，这个当量圆柱齿轮的齿数、模数是锥齿轮的_____________。

A. 实际齿数，大端模数 B. 当量齿数，平均模数

C. 当量齿数，大端模数 D. 实际齿数，平均模数

39一对减速齿轮传动中，若保持分度圆直径d1不变，而减少齿数和增大模数，其齿面接触应力将 。

A. 增大 B. 减小 C. 保持不变 D. 略有减小

40阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的 模数，应符合标准值。

A. 法面 B. 端面 C. 中间平面

41. 蜗杆直径系数q＝ 。 A. q=dl/m B. q=dl m C. q=a/dl D. q=a/m

42. 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆直径系数q，将使传动效率 。

A. 提高 B. 减小 C. 不变 D. 增大也可能减小

43. 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数，则传动效率 。

A. 提高 B. 降低 C. 不变 D. 提高，也可能降低

44提高蜗杆传动效率的最有效的方法是 。

A. 增大模数m B. 增加蜗杆头数 C. 增大直径系数q D. 减小直径系数q

45. 闭式蜗杆传动的主要失效形式是 。

A. 蜗杆断裂 B. 蜗轮轮齿折断 C. 磨粒磨损 D. 胶合、疲劳点蚀

三、问答：

1.常见的齿轮传动失效有哪些形式？
　　答：齿轮的常见失效为：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。

　2.在不改变材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力？
　　答：可采取如下措施：1)减小齿根应力集中;2)增大轴及支承刚度;3)采用适当的热处理方法提高齿芯的韧性;4)对齿根表层进行强化处理。

　3.为什么齿面点蚀一般首先发生在靠近节线的齿根面上？
　　答：当轮齿在靠近节线处啮合时，由于相对滑动速度低形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点蚀也就首先出现在靠近节线的齿根面上。

　4.在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？
　　答：开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。

　5.如何提高齿面抗点蚀的能力？
　　答：可采取如下措施：1)提高齿面硬度和降低表面粗糙度;2)在许用范围内采用大的变位系数和 以增大综合曲率半径;3)采用粘度高的润滑油;4)减小动载荷。

　6.什么情况下工作的齿轮易出现胶合破坏？如何提高齿面抗胶合能力？
　　答：高速重载或低速重载的齿轮传动易发生胶合失效。措施为：1)采用角度变位以降低啮合开始和终了时的滑动系数;2)减小模数和齿高以降低滑动速度;3)采用极压润滑油;4)采用抗校核性能好的齿轮副材料;5)使大小齿轮保持硬度差;6)提高齿面硬度降低表面粗糙度。

　7.闭式齿轮传动与开式齿轮传动的失效形式和设计准则有何不同？
　　答：闭式齿轮传动：主要失效形式为齿面点蚀、轮齿折断和胶合。目前一般只进行接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算。开式齿轮传动：主要失效形式为轮齿折断和齿面磨损，磨损尚无完善的计算方法，故目前只进行弯曲疲劳强度计算，用适当增大模数的办法考虑磨损的影响。

8在直齿轮和斜齿轮传动中，为什么常将小齿轮设计得比大齿轮宽一些？
　　答：其目的是防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合宽度减小而增大轮齿的工作载荷。

9.齿轮传动的常用润滑方式有哪些？润滑方式的选择主要取决于什么因素？
　　答：齿轮的常用润滑方式有：人工定期加油、浸油润滑和喷油润滑。润滑方式的选择主要取决于齿轮圆周速度的大小。

10. 斜齿圆住齿轮传动中螺旋角β太小或太大会怎样，应怎样取值？
　　答：螺旋角太小，没发挥斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆住齿轮传动相对优越性，即传动平稳和承载能力大。螺旋角β越大，齿轮传动的平稳性和承载能力越高。但β值太大，会引起轴向力太大，大了轴和轴承的载荷。故β值选取要适当。通常β要求在8°～25°范围内选取。

11蜗杆分度圆直径规定为标准值的目的是什么？　

答：为了减少蜗轮刀具数目，有利于刀具标准化。

12阿基米德蜗杆与蜗轮正确啮合的条件是什么？
　　答：1）蜗杆的轴向模数ma1=蜗轮的端面模数mt2且等于标准模数；2）杆的轴向压力角αa1=蜗轮的端面压力角αt2且等于标准压力角；3）蜗杆的导程角γ=蜗轮的螺旋角β且均可用γ表示，蜗轮与蜗轮的螺旋线方向相同。

四、分析计算：

1、已知单根普通V带能传递的最大功率P = 6 kW，主动带轮基准直径= 100 mm，转速为 = 1460 r/min，主动带轮上的包角= 150°，带与带轮之间的当量摩擦因数= 0.51。试求带的紧边拉力，松边拉力，预紧力及最大有效圆周力（不考虑离心力）。

解：（1）因为，所以

（1）

其中： m/s= 7.64 m/s

根据欧拉公式 （2）联立求解式（1）与式（2），可得

（2）因为，所以

2、B型V带传动中，已知：主动带轮基准直径d1=180mm，从动带轮基准直径d2=180mm，两轮的中心距α=630mm，主动带轮转速=1450 r/min，能传递的最大功率P=10kW。试求：V带中各应力，并画出各应力、2、b1、b2及c的分布图。

附：V带的弹性模量E=130~200MPa；V带的质量q=0.8kg/m；带与带轮间的当量摩擦因数fv=0.51；B型带的截面积A=138mm2；B型带的高度h=10.5mm。

解题要点： V带传动在传递最大功率时，紧边拉力F1和松边拉力F2的关系符合欧拉公式，即F1/F2=。

带速

有效圆周力

V带中各应力：

紧边拉应力 MPa

离心力 N

离心拉应力 MPa

弯曲应力 MPa

最大应力 MPa

各应力分布如图所示。

3．图a所示为一对标准斜齿圆柱齿轮–蜗杆组成的二级传动，小齿轮为主动轮。已知： ①蜗轮的节圆直径d4，螺旋角β，端面压力角a； ②蜗轮传递的转矩T4 （N·mm）。

试求：

（1）蜗杆、齿轮1、2的螺旋线方向以及轴Ⅰ、Ⅱ的旋转方向（用箭头在图中标出）。

（2）Ft3、Fr3、Fa3及Ft4、Fr4、Fa4的方向已标于图b中。

4.图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴Ⅲ的转向，齿轮2的参数mn=3mm，z2=57，β2 =14°；齿轮3的参数mn=5mm，z3=21。试求：

（1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并在图b上标出齿轮2和齿轮3的螺旋线方向；

（2）在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向；

提示：轴Ⅱ用深沟球轴承。

解题要点：（1）根据轴Ⅲ转向nⅢ，可在图解a上标出nⅡ和nⅢ的转向。而齿轮2应为左旋，已标于图解b上。

（2）根据主动轮左、右手定则判断出Fa1、Fa3；根据齿轮2是从动轮，齿轮3是主动轮判断Ft2、Ft3；根据径向力指向各自轴心的原则，判断径向力Fr2、Fr3；的方向。Fa1、Fa3、Ft2、Ft3、Fr2、Fr3已在啮合点画出（图解b）。

5.图所示为直齿锥齿轮–斜齿圆柱齿轮减速器，齿轮1主动，转向如图示。锥齿轮的参数为mn=2mm，z1=20，z2=40，；斜齿圆柱齿轮的参数为mn=3mm，z3=20，z4=60。试求：

（1）画出各轴的转向；

（2）为使轴Ⅱ所受轴向力最小，标出齿轮3、4的螺旋线方向；

（3）画出轴Ⅱ上齿轮2、3所受各力的方向；

解题要点：（1）轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于图中；

（2）齿轮3、4的螺旋线方向已示于题图解中，即z3为右螺旋，z4为左螺旋；

（3）齿轮2、3所受各力 Ft2、Fr2、Fa2及Ft3、Fr3、Fa3已示于图解图中；

为什么连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？
　　答：由于蜗杆传动效率低，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，将因油温不断升高使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以进行热平衡计算。

6 在图中，标出未注明的蜗杆(或蜗轮)的螺旋线旋向及蜗杆或蜗轮的转向，并绘出蜗杆或蜗轮啮合点作用力的方向(用三个分力表示)。

7图示蜗杆传动，蜗杆1主动，其转向如图示，螺旋线方向为右旋。试决定： 1）蜗轮2的螺旋线方向及转向n2。2）蜗杆、蜗轮受到的各力（Ft、Fr、Fα）

题解分析：

1）蜗轮的螺旋线方向—右旋，蜗轮的转向n2—见题解图所示。

2）蜗杆受力Ft1、Fr1、Fα1及蜗累受力Ft2、Fr2、Fα2——见题解图所示。

8．图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动，螺旋线方向为左旋，转矩T1=2500N·mm，模数m=4mm，压力角，蜗杆头数Z1=2，蜗杆直径系数q=10，蜗轮齿数Z2=54，传动效率=0.75。试确定：

1）蜗轮2的转向及螺旋线方向；

2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的方向（在图中标出）。

解答： 1）蜗轮的转向——蜗轮按逆时针方向转动，蜗轮轮齿螺旋线方向——左旋

2）蜗杆、蜗轮上的各力方向如图