1、三 分析计算题1如图 a、b 分别为二级标准斜齿圆柱齿轮减速器的两种布置形式。已知齿轮 2 模数mn2=2.5mm， z2=57， 2=13；齿轮 3 模数 mn3=3mm， z3=19；齿轮 4 轮齿旋向为右旋。若主动轴 I 转向如图所示，试：1）图 a、b 两种布置形式哪种布置合理？并分析为什么？（2 分）2）为使中间轴的受力合理，试确定齿轮 2 轮齿旋向。 （2 分）3）在你认为齿轮布置合理的图上，画出各齿轮受力方向。 （3 分）4）为使轴的外部轴向力为零，试计算出齿轮 3 的螺旋角 3的值？（7 分）5）若主动轴 I 转向相反，轴的轴向力还是否为零？（1 分）图 a 图 b1）图 b
2、布置形式合理（1 分） 。理由：将齿轮布置在远离转矩输入端的位置， （1）可利用轴的弯曲和扭转变形的综合作用使齿轮的最大载荷降低；（2）也可使载荷分布不均状况得以改善（答对一个或两个理由都得 1 分） 。2）如本题答图 a、b 所示：a、b 两图中齿轮 2 皆为左旋。(2 分，每画对 1 个得 1 分)3）如本题答图 b 所示：（总计 6 对分力总计 3 分。每画对 1 对分力得 0.5 分）4）齿轮 2、3 的圆周力分别为：（1） （2 分）22223333 coscos/2/2zmTzmTdTFnInIIt nInIIt 齿轮 2、3 的轴向力分别为：（2 分）223taa为使轴 II 的
3、轴向力为零，应满足如下条件：（2） （1 分）223323 tantanaa FFF将（1）式代入（2）式中整理得：（1 分）)sinrcsi(sisin 2233223 zmzmnn所以， （1 分）。5491648.5)in57.19arci(3 6）即使轴 I 反转，轴 II 的轴向力仍为零。 （1 分）2（总 15 分）： 如图所示，一级斜齿圆柱齿轮减速器传动装置的小齿轮为悬臂布置形式。该齿轮的轴系采用一对角接触球轴承背对背安装的支撑形式。已知：轴承径向载荷Fr1、Fr2 方向如图所示，大小分别为：Fr1=5500N、Fr2=3000N，小齿轮轴向力A=1500N。轴承内部轴向力按 S
4、=0.4Fr 计算。1）分别计算图该对轴承的轴向力 Fa1、Fa2。 （8 分）2）若该对轴承的寿命为 8000 小时，现将载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少 2500 小时的工作要求？（7 分）1） S1=0.4Fr1 = 0.4x5500 = 2200(N) ，方向向左； （1 分）S2=0.4Fr2 = 0.4x3000 = 1200(N) ，方向向右； （1 分）根据轴的转向及小齿轮旋向判断出：小齿轮轴向力 A 向左。 （3 分）S1+A = 2200+1500 = 3700 (N) S2 = 1200 (N) （1 分）所以，Fa2 =
5、 S1+A = 3700 N （1 分）Fa1 = S1 = 2200 N (1 分)（以上步骤中公式正确、轴向力 A 方向判断正确，仅计算结果错误，只扣 1 分。 ）2） 。 。1)(2508/2 )3()260()2(10 36hPThLnfC结论：不满足。 （没有中间步骤和计算公式，只答不满足， “蒙对的”给 1 分）四 结构题1 下图分别用六角头 M16 的普通螺栓、六角头 M16 的铰制孔螺栓连接两块厚度为 20mm 的钢板，采用弹簧垫圈，补画出其余结构线条，并注明那个是普通螺栓连接，那个是铰制孔螺栓连接（4 分） 。答案：普通螺栓连接（2 分） 铰制孔螺栓连接（2 分）2 (结构设
6、计题)指出齿轮轴系结构图中的错误（指出并改正 8 处即可） ，说明错误原因，并在中心线上方画出正确结构（16 分） 。已知： 1）齿轮是油润滑，轴承是脂润滑；2）轴承为深沟球轴承。答案：任意标出 8 处错误，并在上部改正这 8 处错误（每处 2 分） 。错误 1：键槽的长度不能大于与其连接的联轴器轴毂的长度；错误 2：联轴器没有轴向定位；错误 3 ：没有密封；错误 4 ：密封处的轴径不能和轴承安装处的轴径相同；错误 5：轴承端盖作为轴承外圈的定位，其内圈直径不能小于轴承外环内径；错误 6：套筒作为轴承内圈的定位，其外径不能大于轴承内环外径；错误 7：螺栓连接处的画法不对，包括螺纹画法和光孔的画
7、法；错误 8：没有画剖面线；错误 9：用套筒对齿轮进行轴向定位时，套筒不能同时与轴肩和齿轮接触；错误 10：两个键槽的位置应在同一直线上，确保两个键槽一次装夹加工出来；错误 11：轴肩作为轴承内圈的定位，其直径不能大于轴承内环外径；错误 12：同错误 5；错误 13：没有画剖面线；错误 14：轴的伸出长度不应超过联轴器，这样无法实现两个半联轴器的连接；错误 15：联轴器没有实现轴向固定，可采用紧定螺钉或轴端挡圈固定；错误 16：齿轮是油润滑，轴承是脂润滑，因此应该有两个挡油环。三、分析题 1. 如图所示，1、2 是一对蜗杆蜗轮传动，3、4 是一对斜齿轮传动。已知 1 为原动件，4为输出件，各轮
8、转向如图所示。为了使中间轴上蜗轮 2 和斜齿轮 3 的轴向力互相抵消一部分，试确定 1、2、3、4 各轮的旋向；在图上标出 2 和 3 所受各力的方向。 1、2、3 轮左旋，4 轮右旋3、如图所示为带传动简图。轮 1 为主动轮。试问： （1）带传动的主要失效形式有哪些？带传动工作时为什么出现弹性滑动现象？能否避免弹性滑动？（2）带传动工作时，带处于图中哪一点应力最大？最大应力 max？ （5 分）解：带传动的主要失效形式有打滑和疲劳断裂。弹性滑动是由拉力差引起的，（只要传递圆周力，必然会产生弹性滑动） 。弹性滑动是正常的工作现象，不可避免。图中 A 点应力最大，四、计算题 1、某轴由一对代号为
9、30212的圆锥滚子轴承支承，其基本额定动载荷 C = 97.8 kN。轴承受径向力Fr1= 6000N，Fr2 =16500N。轴的转速 n =500 r/min，轴上有轴向力 FA = 3000 N，方向如图。轴承的其它参数见附表。动载荷系数 fd = 1，温度系数 ft= 1。试：（1）说明轴承代号的意义；（2）确定轴承的寿命。(以小时为单位) S Fa/Fre Fa/Fr e eX Y X YFr21 0 0.4 1.50.40解：3：轴承类型代号，圆锥滚子轴承；02：尺寸系列代号（0：宽度系列代号，2：直径系列代号） ；12：内径系列代号，内径为 60mm；公差等级为 0 级。1）求
10、内部派生轴向力 S1、 S2的大小方向N05.621YFrN1r方向如图所示。，1轴承被“压紧” ，2轴承被“放松” 。2150SFSA2）求轴承所受的轴向力Na21 N， 3）轴承的当量动载荷据： Fa1/ Fr1= 2500/6000 = 0.417 e = 0.40，得： X1 = 0.4， Y1 =1.5P1 = fd（ X1 Fr1 + Y1 Fa1）= 0.46000 + 1.52500 = 6150 N11max bc据： Fa2/ Fr2 = 5500/16500 = 0.33 e，得： X2 = 1， Y2 = 0P2 = fd（ X2 Fr2 + Y2 Fa2） = 165
11、00 N P2 P1，用 P2 计算轴承寿命。4）计算轴承寿命12562 h3106610 597801PCnLh2、一牵曳钩用2个M10( d1=8.376mm)的普通螺栓固定于机体上，如图所示。已知接合面间摩擦系数 f =0.15，可靠性系数 Kf=1.2，螺栓材料强度级别为6.6级，屈服极限 s=360MPa，安全系数 S=3。试计算该螺栓组连接允许的最大牵引力 R max=?（6分）解：许用应力:360/3=120MPa预紧力为由公式4*1.3Fd求出预紧力： F=5083.7N最大牵引力与预紧力关系公式为 RKzmff最大牵引力为 R=1271N五、改错题 试分析如图所示轴系结构中的
12、错误，并加以改正。（指出错误之处，并编上号，简述其错误原因，并改正之。）（至少改正 5 处）指出错误之处，并编上号，简述其错误原因（略） 。改正为：三计算题1 如图所示二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，I、III 轴分别为输入和输出轴。已知 1 轮的转向和螺旋线旋向，欲使 II 轴上两轮的轴向力抵消一部分，要求：1）画出 2、3、4 轮螺旋线旋向；2）画出 2、3 轮的圆周力、轴向力和径向力的方向及 2 轮的转向。解：如图所示2 如图所示螺栓联接中采用两个 M20 的螺栓，其小径 d117. 294mm，螺栓许用拉应力，被联接件结合面的摩擦系数MPa60f0.20，可靠性系数 。试计算联接2.1f
13、K容许传递的静载荷 Q。解：由结合面不滑移得：(4 分)Fmzffs0由螺栓强度得： （5 分）3.1420dF其中 m=2, z=2 （1 分）解得 （2 分）NQ19733.某矿车自重 1 吨，载重 3 吨，矿车的两根同样的车轴各支承在同样的一对车轮上，支承距 a=600mm，轨距 b=900mm，若车轴材料的许用弯曲应力=70N/mm 2，试画出车轴的弯矩图并确定车轴危险断面的直径 d。解：车轴弯矩图如下图 Fr1 Fr2Fr3 Fr4Fa1Fa2 Fa3Fa4Ft1Ft2Ft3Ft4M最大弯矩 (4 分)NmM150)231(2609车轴危险断面的直径 (4 分)d 7.201.1.0
14、334一工程机械中的传动装置，根据工作条件决定采用一对圆锥滚子轴承，并暂定轴承型号为 30308，已知轴承载荷 R12400N， R25000N，轴上的轴向载荷 Fa800 N，轴转速n=500r/min，运转中取载荷系数 fp1.5，预期寿命 Lh12000 小时，试求：（1） 两轴承的轴向力 A1，A 2 （4 分）（2） 两轴承的径向载荷系数 x1, x2以及轴向载荷系数 y1,y2（4 分）（3） 两轴承的当量动载荷 P1，P 2（4 分）（4） 该轴承是否满足寿命要求？（2 分）（注：30308 轴承：额定动载荷 C90800N，额定静载荷 C0r108000N， e=0.35， y
15、=1.7。当 时， x=0.4,y=1.7；当 时， x=1， y=0）eRAeR解： S1 R1/(2Y)=2400/(21.7)705.8N S2 R2/(2Y)=5000/(21.7)=1470.6N 因 FA + S2=800+1470.6=2270.6 S1 所以 A1= Fa+ S2=2270.6N A2= S2=1470.6N 取 ft1， fp1.5A1/R1=2270.6/2400=0.94e X1=0.4 Y1=1.7 900600A2/R2=1470.6/5000=0.09428.768mm）2、如图所示，a)、b)分别为斜齿圆柱齿轮的悬臂布置和对称布置的支承形式。图 1
16、)、2) 分别为一对角接触球轴承背对背、面对面安装支承形式。1）请合理选择斜齿轮不同布置形式下，一对角接触球轴承的支承形式，你认为正确的，在“”中打“”：图 a)所示悬臂布置宜采用： 图 1)； 图 2) （1 分）图 b)所示对称布置宜采用： 图 1)； 图 2)。 （1 分）2）根据 1）中的选择结果计算图 a）所示情况下，轴承的轴向力 Fa1、Fa2。已知：轴承径向载荷 Fr1、Fr2、齿轮的轴向力 A 方向如图所示，大小分别为：Fr1=4000N、Fr2=2000N，A=2000N。轴承内部轴向力 S=0.4Fr。 （4 分）解：S1=0.4Fr1 = 0.4x4000 = 1600(
17、N) ，方向向左； （1 分）S2=0.4Fr2 = 0.4x2000 = 800(N) ，方向向右； （1 分）S2+A = 800+2000 = 2800 (N) S1 = 1600 (N) （1 分）所以，Fa1 = S2+A = 2800 N （1 分）Fa2 = S2 = 800 N3）若该对轴承的寿命为 5000 小时，现将当量动载荷加大一倍，将转速减小一半，试计算后确定该对轴承能否满足载荷及转速改变后寿命至少 1000 小时的工作要求？（4 分）标准答案：结论：此轴承能够满足寿命至少 1000 小时要求。3、在图示传动系统中，件 1 和 2 均为斜齿圆柱齿轮，件 3 为蜗杆，件 4 为蜗轮。已知齿轮 1 轮齿螺旋线方向为左旋，其转向如图所示，试回答下列问题：分 ）（小 时小 时 分分1)(01258/ )1()260()(0136hPTLnfC
