常用机构与零件设计习题集

常用机构与零件设计-习题集(学习情景三常用机械传动结学习情景三:常用机械传动结构与设计

任务一带传动的结构与设计

1、如图所示的V带在轮槽中的三种安装情况，哪种正确,

(1) (2) (3) 答案:(1)

2、单项选择题 (选一正确答案，并将其符号填入题中空白处) (1)标准V带型号的选定取决于C。

A(带的线速度 B(带的有效拉力 C(带传递的功率和小轮转速 (2)设计V带传动，限制带轮最小直径是为了限制C。

A(小轮包角α B(带的长度 C(带的弯曲应力

(3)V带传动的实际中心距a一般与设计时初定中心距a0不一致，这主要是由于A。

A(要满足标准带长 B(存在安装误差 C(使用前要张紧 (4)带传动中，若产生打滑现象，是A。

A(沿小轮先发生 B(沿大轮先发生 C(沿两轮同时发生 (5)带轮的结构形式取决于B。

A(带轮材料 B(带轮直径 C(传递功率 (6)采用张紧轮张紧V带传动时通常应安装在C。

A(紧边内侧靠近小轮 B(松边内侧靠近小轮 C(松边内侧靠近大轮。 3、简答题

(1)带传动的带速V为什么规定在5~25m/s范围内,

答:因P=FV/1000KW，故当P确定，V过小时，F过大使带的根数过多，故V不宜小于5m/s。而V过大时，由于离心力过大，带与轮间正压力减小，摩擦力严重下降，容易使得F?F产生打滑，且此时抖动严重，故V不宜大于25m/s。 fmax

(2)带传动为什么要限制最大中心距、最大传动比、最小带轮直径,

答:中心距过大，将引起严重抖动。在中心距一定条件下，传动比大，小带轮包角过小。带轮直径过小弯曲应力则过大。故应对三个参数加以限制。

4、单根V带(三角带)传动的初拉力F0=354N，主动带轮的基准直径

dd1=160mm，主动轮转速n1=1500r/min，主动带轮上的包角α1=150?，带与带轮上的摩擦系数为

;(忽略带的离心拉力的影响) (2)Vf=0.485。试求:(1)V带紧边、松边的拉力

F1和F2

带传动能传递的最大有效圆周力F及最大功率P0。

5、一带传动的大、小带轮的基准直径d1=100mm，d2=400mm，小带轮转速

n1=1460r/min，滑动率ε=0.02，传递功率P=10KW。求带速、有效拉力、大带轮实际转速各为多少,

6、测得一普通V带传动的数据如下:n1=1460r/min，中心距a=400mm，小带轮直径d1=140mm，大带轮直径d2=400mm，B型带共3根，传动水平布置，张紧力按标准规定，采用电动机传动，一班制工作，工作平稳，试求允许传递的最大功率。

7、设计用电动机驱动破碎机的普通V带传动。已知电动机额定功率P=5.5kw，转速

n1=960r/mim，带传动传动比i=2，两班制工作，要求轴间中心距a,600mm。

任务二齿轮传动的结构与设计 2-1、已知一对渐开线直齿圆柱齿轮以标准中心距啮合传动，其中心距a=175mm,模数m=5mm,

**h=1,α=20?,c=0.25，传动比i=2.5，试求:(1)这对齿轮的齿数(2)计算小齿轮的分a12

度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。

答案:

)这对齿轮的齿数 (1

由中心距公式和传动比公式可得: 1,amzz,(，),1751,12,zz，

5(，),1752,12,2,, z2,,i,,2.5z122,,2.5,z1,,z1,

解得 z=20, z=50 12

(2)计算小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径; d,mz,5，

20,100mm11

* d,mz，2hm,100，2，1，5,110mmaa11

**d,mz,2m(h，c),100,2，5，(1，0.25),87.5mmfa1

2-2、设一对渐开线标准直齿轮传动中，若传动比i=3，中心距a=180mm，模数*z=30,z=90m=3mm,ha=1, c*=0.25，α=20?,求:(1)小齿轮的分度圆、顶圆、基圆、根圆12

直径;(2)小齿轮顶圆上的压力角和曲率半径;(3)若传递功率P=15kw,小齿轮转速1n=2000r/min，求转矩T和T;(4) 求在(3)的条件下，此对齿轮传动的圆周力和径向力。 112

答案:

(1)小齿轮的分度圆、顶圆、基圆、根圆直径;

d,mz,30，3,90mm1

* d,mz，2hm,90，2，1，3,96mmaa1

d,dcos,90cos20:,84.57mm,b11

**d,mz,2m(h，c),90,2，3，(1，0.25),82.5mmfa1

(2)小齿轮顶圆上的压力角和曲率半径。

r84.57dbb11,cos,,,a96rdaa11

,,28.24:a

229684.57,,,,22 ,,,,,rr,,,,aab22,,,,

,22.7

(3)若传递功率P=15kw,小齿轮转速n=2000r/min，求转矩T和T; 1112

P15661 T,9.55，10，,9.55，10，,71625N.mm1n20001

T,Ti,71625，3,214875N.mm 21

(4) 求在(3)的条件下，此对齿轮传动的圆周力和径向力。

2T2，716251 F,,,1591.7Ntd901

oF,Ftan,,1591.7tan20,579.3N rt

2-3、技术革新需要传动比i=3的一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，现有三个压力角相等的渐

开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数分别为z=20，z=z=60, 齿顶圆直径分别为d=44mm、123a1*d=124mm、d=139.5mm,正常齿制，外啮合，h=1,c*=0.25。试通过计算说明哪两个齿轮可a2a3a

啮合?为什么,啮合后中心距等于多少,

答案:

(1)计算每个齿轮的模数

1齿轮d,mz，2m,20m，2m,44得m,2mma1111111 2齿轮d,mz，2m,60m，2m,124得m,2mma2222222

3齿轮d,mz，2m,60m，2m,139.5得m,2.25mma3333333

(2)由于1和2两个齿轮模数相等，所以此两齿轮可采用

11 中心距a,m(z，z),，2，(20，60),80mm1222

2-4、设一对渐开线标准直齿轮传动中，若小齿轮的齿顶圆直径d=81mm,齿数

z=25，大齿a11**轮的齿数z=100，h=1,α=20?,c=0.25求:(1)这对齿轮的模数和传动比;(2)小齿轮的2a

分度圆、基圆、根圆直径;(3)若传递功率P=3kw,小齿轮转速n=1440r/min，求小齿轮的11转矩;(4)求作用在小齿轮上的圆周力。

答案:

(1)这对齿轮的模数和传动比;

,d,m(z，2h),m(25，2),81 得=3mm ma11a

z1002 i,,,412z251

(2)小齿轮的分度圆、基圆、根圆直径;

d,mz,25，3,751 d,dcos,75cos20:,70.5,b1

**d,mz,2m(h，c),75,2，3，(1，0.25),67.5faPT,9.55，10，(3)若传递功率

p=3kw,小齿轮转速n=1440r/min，求小齿轮的转矩 1161n1

13 ,9.55，10，61440

,19895.8(N.mm)

(4)求作用在小齿轮上的圆周力

2T1 :F,1td1

219895.8，2530.56()5.310(),,N,，N75

任务三蜗杆传动的结构与设计

3-1、有一阿基米德蜗杆传动，已知:传动比i = 18，蜗杆头数Z = 2，直径系数q = 8，1分度圆直径d= 80 mm 。试求: 1

(1) 模数m、蜗杆分度圆柱导程角γ、蜗轮齿数Z2及分度圆柱螺旋角β; (2) 蜗轮的分度圆直径d 和蜗杆传动中心距a 。 2

3-2、图示蜗杆传动，已知:蜗杆, 主动，其转向如图所示，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、 Fa)的方向。

答案:

3-3、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=25000 N?mm，模数m =4 mm ，压力角α=20?，蜗杆头数Z1= 2，蜗杆直径系数q =10 ，蜗轮齿数Z2 =54 ，传动效率η= 0.75。试确定:

(1)蜗轮2的转向及螺旋线方向;

(2)作用在蜗杆、蜗轮上的各力的大小和方向(在图中标出)。

答案:

3-4、在图示传动系统中，1为蜗杆，2为蜗轮，3和4为斜齿圆柱齿轮，5 和6为直齿锥齿轮。若蜗杆主动，要求输出齿轮6的回转方向如图所示。试决定:

(1) ?、?轴的回转方向(并在图中标示);

(2) 若要使?、?轴上所受轴向力互相抵消一部分，蜗杆、蜗轮及斜齿轮3 和4的螺旋线方向;

(3) ?、?轴上各轮啮合点处受力方向(Ft 、Fr 、Fa在图中画出)。

答案:

3-5、图示为由斜齿圆柱齿轮与蜗杆传动组成的两级传动，小齿轮1由电机驱动。已知:蜗轮4的螺旋线方向为右旋，转向n?如图示。要求:

(1) 确定?、?轴的转动方向(直接绘于图上);

(2) 若要使齿轮2与蜗杆3所受轴向力Fa 2 、Fa 3 互相抵消一部分，确定齿轮1、2和蜗杆3的轮齿螺旋线方向;

(3) 蜗杆、蜗轮分度圆直径分别为d3 、d4，传递的扭矩为T3、T4(N(mm)，压力角为α，求蜗杆啮合点处所受各力Ft 3 、Fr 3 、Fa 3的大小(用公式表示，忽略齿面间的摩擦力); (4) 在图中用箭头画出?轴上齿轮2与蜗杆3所受各力

Ft 、Fr 、Fa的方向。答案:

1(n?，n? 见图所示。

2(齿轮1为左旋，齿轮2为右旋;蜗杆3为右旋。

3(蜗杆啮合点处所受各力Ft 3 、Fr 3 、Fa 3的大小根据蜗轮与蜗杆啮合点处各力之间关系可得:

4(?轴上齿轮2与蜗杆3受力见题解图所示。

任务四螺纹连接的结构与设计

4-1、常用螺纹按牙型分为哪几种,各有何特点,各适用于什么场合,连接螺纹用什么牙型,传动螺纹主要用哪些牙型,为什么,

答:根据牙型，螺纹可以分为三角形、矩形、梯形、锯齿形等。选用时要根据螺纹连接的工作要求，主要从螺纹连接的效率和自锁条件两个方面考虑，结合各种螺纹的牙形特点。例如三角形螺纹，由于它的牙形角α较大，当量摩擦角ρ也较大

分析螺纹的效率和自锁条件可知三角形螺纹效率较低，但自锁条件较好，因此用于连接。同理可知矩形、梯形和锯齿形螺纹等当量摩擦角较小，效率较高，自锁条件较差，因此用于传动。

4-2、从自锁和效率的角度比较不同线数螺纹的特点，为什么多线螺纹主要用于传动,螺纹线数一般控制在什么范围内,为什么,

答:当螺纹副的当量摩擦系数一定时，螺纹线数越多，螺纹升角越大，效率越高，越不易自锁，故多线螺纹主要用于传动。但是螺纹线数过多时加工困难，所以螺纹线数n=1,4。

任务五齿轮系组成与传动比计算

5-1、图示轮系中，设z=1，z=40，z=20，z=20，z=70，z=18,求i并根据z的转动方12345616，1

向依次标出其它齿轮的转动方向。答案:

1

z2z5zzz

i,z3246zzz16z6z413540201872，， ,,120707，，

5-2、图示定轴轮系中，重物上升。(1)判断手柄的转向，并依次标出其他齿轮的转向。(2)

,,,设求i。 z,30,z,60,z,10,z,15,z,1,z,50,z,20,z,45,1512233445

答案:

zzzz60，15，50，452345i,,,337.515 ,,,zzzz30，10，1，201234

5-3、某外圆磨床的进给机构如图所示，已知各齿轮的齿数

为:z=28,z=56,z=38,z=57,手轮1234与齿轮一固连，横向丝杠与齿轮4固连，其丝杠螺距为3mm，求:(1)传动比i。(必须标注14方向)(2) 当手轮转动0.01转时，砂轮架的横向进给量是

答案:

(1)计算传动比 (2)当手轮转动0.01转时，砂轮架的横向进给量s

n1 当n=0.01时，n= 14i14

3，0.013n,,0.01mm所以 s= 43

,,z,185-4、图示的轮系中，已知各齿轮的齿数z,20，z,40，，，，

z,15z,6031223z,18，，蜗杆头数为1(左旋)。齿.轮1为主动轮，转向如图所示。(1)在图z,4046

中依次标注各轮的转向;(2)求出齿轮1至蜗轮6的传动比i。16

答案:

nzzzz40，60，18，4023461 i,,,,32016,,nzzzz20，15，18，161235

5-5、图示轮系中，设z=20,z=30,z=1,z=40,z=20,z=50,求i，并根据z的转动方向依12345616，1

次标出其它齿轮的转动方向。

答案:

nzzz1246i,, 16nzzz6135

zz11zz66手柄手柄zz22手柄手柄

zz33

zz55zz4430，40，50, 20，1，20

,150

5-6、在图示微动进给机构中，已知z=z =16, z=48, 丝杠螺距h=4mm,求手轮回转一周套123筒移动的距离S。

ZZ23i,1，H1ZZ12

48,1，,416 答案:

n11由i,,4得手轮转一圈时，丝杠转，所以套筒移动距离为:H1n4H

1S,4，,1mm4

,,5-7、图示轮系中，设，求i，15，

z,20,z,30,z,20,z3,70,z,20,z,18,z,35122345

并根据z的转动方向依次标出其它齿轮的转动方向。1

答案:

zzzz30，70，18，352345i,,,9.215,,zzzz20，20，20，181234