1、 第 3次作业 一、简答题（本大题共 60 分，共 15 小题，每小题 4 分） 1. 一般闭式软齿面齿轮需进行哪些强度计算？ 2. 轮齿的失效形式有哪些？ 3. 蜗杆传动有何特点？宜在何种情况下使用？ 4. 带传动的主要失效形式有哪些？带传动的设计准则是什么？ 5. 普通圆柱蜗杆传动的标准模数 m和标准压力角 是在什么面内？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 6. 怎样选取蜗杆头数和涡轮齿数？ 7. 降低机器成本主要有哪些措施？ 8. 标记： 6-28236 GB/T 1144-2001的含义是什么？ 9. 提高轴疲 劳强度的措施有哪些？ 10. 变位齿轮传动的强度计算有什么特点？变位能否提高齿
2、轮的强度？ 11. 带传动一般应放在高速级还是低速级，为什么？ 12. 螺纹连接中，铜皮石棉垫片和 O型密封圈两种密封方案哪种对疲劳强度有利？为什么？ 13. 齿面胶合通常发生在什么工况下？产生的原因是什么？ 14. 对制造弹簧的材料有哪些要求？ 15. 为了避免带打滑，将带轮和带接触的工作表面加工粗糙些，以增大摩擦，这样解决是否合理？为什么？ 二、分析计算题（本大题共 40分，共 5 小题，每小题 8 分） 1. 有一阿基米德蜗杆 传动，已知比 i=18，蜗杆头数 z1=2，直径系数 q=10，分度圆直径 d1=80mm。试求： 1）模数 m、蜗杆分度圆柱导程角 、蜗轮齿数 z2及分度圆柱螺
3、旋角 ； 2）蜗轮的分度圆直径 d2和蜗杆传动中心距 a。 2. 某搅拌机用电动机驱动，低速级采用链传动，输入功率 P=15kW，转速n=50r/min，如使用双排 20A链条， z1=19， z2=57， a=1200mm，中等冲击载荷KA=1.3，试验算工作能力。已知 20A链条节距为 31.75mm，单排极限拉伸载荷FQ=87kN。 3. 某轴的转速 n=1000r/min，它 的支承为一对型号相同的深沟球轴承。已知：两支承上的径向载荷分别为 FR1=1000N， FR2=2000N，轴向载荷 Fa=350N 并指向轴承 1，试计算该对轴承的当量动载荷 Pr1和 Pr2各为多少？轴承寿命
4、为多少小时？注：该轴承的有关参数如下： e=0.19， Cr=20kN；当 FA/FRe 时： X=1， Y=0；当 FA/FR e时： X=0.56， Y=2.30。提示： 4. 图示为某拉杆连接结构，拉杆端部采用的普通螺纹连接，螺纹直径为 M12（小径 d1=10.106mm），拉杆材料的强度级别为 4.6，拉杆受的最大载荷F=16kN，载荷很少变动，拉杆安全系数 S=1.5，试问该螺纹连接的强度是否足够？ 5. 图示蜗杆传动，蜗杆为主动件。已知 m=2.5mm， d1=45mm，传动比 i=50，蜗轮齿数 z2=50。要求： 1）在图上蜗杆与蜗轮啮合处画出作用力（ Ft1， Fr1， F
5、a1，Ft2， Fr2， Fa2）的方向； 2）在图上画出蜗轮 n2的转向和螺旋线的方向； 3）计算出蜗杆的导程角 、传动的中心距 a。 答案： 一、简答题（ 60 分，共 15 题，每小题 4 分） 1. 参考答案： 一般闭式软齿面齿轮传动首先按齿 面接触强度进行设计，再按齿根弯曲强度验算。 解题方案： 闭式软齿面齿轮的强度计算进行分析 评分标准： 2. 参考答案： 轮齿的主要失效形式有轮齿折断和齿面损坏两类。轮齿折断有疲劳折断和过载折断两种情况。齿面失效主要有疲劳点蚀、磨损、胶合和塑性变形。 解题方案： 介绍轮齿的失效形式 评分标准： 3. 参考答案： 蜗杆传动可传递空间交错轴间的运动和动
6、力，具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，噪声小等优点，但蜗杆传动效率低，传动过程中易发热，较易磨损。反行程时有自锁作用。蜗杆传动一般可用于要求自锁、尺寸小、传 动比大，传递功率不大，间歇工作的场合。 解题方案： 说明蜗杆传动特点。 评分标准： 4. 参考答案： 带传动的主要失效形式是带的疲劳破坏和带的打滑。带的设计准则是：保证带传动工作时不打滑，同时又有足够的疲劳强度和寿命。 解题方案： 介绍带传动的主要失效形式 评分标准： 5. 参考答案： 普通圆柱蜗杆传动的标准模数 m和标准压力角 是在中间平面内。蜗杆传动的正确啮合条件同旋是： mx1=mt2=m， x1= t2=20，且 = ，两者旋向相
7、同。 解题方案： 说明普通圆柱蜗杆传动的啮合条件。 评分标准： 6. 参考答案： 蜗杆头数少，易于得到大传动比，易自锁，但传动效率低，发热大，故重载传动不宜用单头蜗杆。当蜗杆头数多，传动效率高，但制造困难。为保证传动平稳，蜗轮齿数应不少于 28，蜗轮越大，蜗杆越长，蜗杆刚度越小，所以蜗轮齿数最好不大于 80。 解题方案： 对蜗杆头数和涡轮齿数的选取方法分别进行介绍 评分标准： 7. 参考答案： 在保证机器必需的功能和可靠性条件下： 1）尽量采用简单的结构和机构，减少零件的数目和种类； 2）尽量采用标准件、廉价材料和廉价毛坯； 3）采用经济精度，尽量减少加工、装配和安装工时 。 解题方案： 从保
8、证机器必需的功能和可靠性条件下对机器成本控制进行分析。 评分标准： 8. 参考答案： 6-28236 表示矩形花键外径为 28mm，内径为 23mm，键宽 6mm，有 6个齿。GB/T 1144-2001为国标代号。 解题方案： 根据键的类型和尺寸进行回答 评分标准： 9. 参考答案： 提高轴疲劳强度的措施有：改善零件的结构，降低轴上的应力集中影响；选用疲劳强度高的材料和提高材料疲劳强度的热处理方法和强化工艺；提高轴的表面质量。 解题方案： 介绍提高轴疲劳强度的措施。 评分标准： 10. 参考答案： 在齿根弯曲疲劳强度计算中，因变位后齿形有变化，需按变位系数查取齿形系数和应力修正系数。在一定齿
9、数范围内，正变位后齿厚增加，尽管齿根圆角半径有所减小，但齿形系数和应力校正系数仍减小，故正变位可提高弯曲强度，负变位则降低弯曲强度。高变位可使两轮弯曲强度大致相等。在齿面接触疲劳强度计算中，高变位传动计算和标准齿轮传动完全相同，角变位时，区域系数计算式不同。正传动时，区域系数减小，从而提高了接触强度，负传动则降低了接触强度。 解题方案： 从齿根弯曲疲劳强度计算原理进行分析。 评分标准： 11. 参考答案： 带传动一般应放在高速级。置于高速级时，带速较高，在传递相同功率条件下，圆周力较小，有可能减少带的根数或采用剖面积较小的型号的带，因而传动结构紧凑，成本降低。 解题方案： 从带传动设计方法进行
10、解释。 评分标准： 12. 参考答案： 用 O型圈密封有利于螺栓的疲劳强度，因为被连接件强度较大，在相同的预紧力和工作载荷下，可以降低螺栓的最大拉力和力幅。 解题方案： 从螺栓受力分析入手 评分标准： 13. 参考答案： 齿面胶合常发生在高速重载的齿轮传动，又是齿轮速度不高，但发生停止供油等事故时， 也会出现齿面胶合。胶合是由于齿面压力大、速度高、润滑差，因而发热量大。当瞬时温度过高时，两齿面粘在一起，较软的齿面被较硬的齿面撕下，沿相对滑动方向形成伤痕。 解题方案： 从齿面胶合产生原理进行分析 评分标准： 14. 参考答案： 弹簧材料必须具有高的弹性机械性能和疲劳极限、足够的韧性和塑性、以及良
11、好的可热处理性。 解题方案： 根据弹簧的应用分析得到对弹簧材料的要求。 评分标准： 15. 参考答案： 不合理。因带传动过程有弹性滑动，带轮工作面粗糙将会加剧带的磨损，磨损后将降低张紧力，从而减小摩擦力。 解题方案： 从带传动的失效进行分析 评分标准： 二、分析计算题（ 40 分，共 5 题，每小题 8 分） 1. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 2. 参考答案： 链速 v=z1pn1/(601000)=19*31.75*50/60/1000=0.503m/s 0.6m/s， 所以按静强度验算链传动工作能力。 链条的有效拉力 F=P/v=15/0.503=29.82kN S=nFQ/(KAF)=2*87/1.3/29.82=4.49 4 所以合格。 解题方案： 通过计算链速对链的工作拉力 进行计算校核。 评分标准： 3. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 4. 参考答案： 解题方案： 评分标准： 5. 参考答案： 解题方案： 评分标准：
