（a ）圆柱蜗杆传动 （b ）环面蜗杆传动 （c ）锥面蜗杆传动
图8.2 蜗杆传动的类型
第八章 蜗杆传动
具体内容 蜗杆传动特点和类型；蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算；蜗杆传动的效率、热平衡计算及润滑；蜗杆传动受力分析和计算载荷；蜗杆传动失效形式和设计准则；蜗杆传动材料和许用应力；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算；蜗杆传动的结构设计。
重点 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算；蜗杆传动受力分析；蜗杆强度计算；蜗杆刚度计算。
难点 蜗杆传动受力分析。
第一节 蜗杆传动的特点和类型
蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成（图8.1），用于传递交错轴之间的运动和动力，通常两轴间的交错角?=∑90。通常蜗杆1为主动件，蜗轮2为从动件。
一、蜗杆传动的特点
1、优点
传动比大；工作平稳，噪声低，结构紧凑；在一定条件下可实现自锁。
2、缺点
发热大，磨损严重，传动效率低（一般为0.7～0.9）；蜗轮齿圈常采用铜合金制造，成本高。
二、蜗杆传动的类型
根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为圆杆蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动三种类型，如图8.2所示。
图8.1 蜗杆传动 1－蜗杆，2－蜗轮
根据加工方法不同，圆柱蜗杆传动又分为阿基米德蜗杆传动（ZA型）、法向直廓蜗杆传动（ZN型）、渐开线蜗杆传动（ZI型）和圆弧圆柱蜗杆传动（ZC型）等。前三种称为普通圆柱蜗杆传动，见图8.3所示。
（a）阿基米德蜗杆（b）法向直廓蜗杆
（c）渐开线蜗杆
图8.3 普通蜗杆的类型
第二节圆柱蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
在普通圆柱蜗杆传动中，阿基米德蜗杆传动制造简单，在机械传动中应用广泛，而且也是认识其他类型蜗杆传动的基础，故本节将以阿基米德蜗杆传动为例，介绍蜗杆传动的一些基本知识和设计计算问题。
一、蜗杆传动的基本参数
通过蜗杆轴线并垂直于蜗杆轴线的平面称为中间平面，见图6.4。在中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于齿条和齿轮的啮合。因此，设计圆柱蜗杆传动时，均取中间平面上的参数和几何尺寸作为基准。
图8.4 阿基米德蜗杆传动
1、模数m 和压力角α
在中间平面上蜗杆传动的正确啮合条件是
?
?
?
?
???=?=====旋向相同βγααα202121t a t a m
m m 8.1
式中，1a m —蜗杆的轴向模数；
2t m —蜗轮的端面模数； m —标准模数，按表6.1选取；
1a α—蜗杆的轴向压力角； 2t α—蜗杆的端面压力角； α—标准压力角；
γ—蜗杆的导程角；
β—蜗轮分度圆柱上的螺旋角。
表8.1 常用标准模数值
第一系列 1 1.25 1.6 2 2.5 3.15 4 5 6.3 8 10 12.5 16 20 25 31.5 40
第二系列
1.5 3 3.5 4.5 5.5 6 7 12 14
2、蜗杆的导程角γ和蜗杆分度圆直径1d
蜗杆分度圆柱螺旋线上任意一点的切线与端面所夹的锐角就称为导程角γ。见图6.4所示，将蜗杆分度圆展开，设1z 为蜗杆的头数，S 为蜗杆螺旋线的导程，1a p 为蜗杆的轴向齿距，则
??
?
??
===
==111
1
11111tan d z d p z d S
m z p z S a a ππγπ 8.2
图8.4 蜗杆分度圆柱展开示意图
国家标准规定蜗杆分度圆直径1d 为标准值，且与模数m 有一定的搭配关系，详教材上表8－1所列。
3、蜗杆头数1z 、蜗轮齿数2z 和传动比i
蜗杆头数1z ，即蜗杆螺旋线的线数，通常1z 为1、2、4、6。单头蜗杆传动比大，但传动效率低；多头蜗杆则正好相反。一般1z 根据传动比按表8.2（教材上表8－2）选取。
表8.2 蜗杆头数的选取
传动比i 5～8 7～16 15～32 30～80 蜗杆头数1z
6
4
2
1
蜗轮齿数12iz z =。为了避免蜗轮轮齿发生根切，为了保证传动平稳性，2z 不应小于28；但2z 过大，蜗杆直径大，蜗杆支承跨距大，蜗杆刚度减小易挠曲、啮合精度降低。所以，一般取80~282=z 。
蜗轮传动比i 是蜗杆转速1n 与蜗轮转速2n 之比。蜗杆传动中，蜗杆转动一周，蜗轮转过1z 个齿，即转过2
1
z z 转，所以传动比i 也是蜗轮齿数2z 与蜗杆头数1z 之比。
1
2
21z z n n i ==
8.3 二、蜗杆传动的几何尺寸计算
蜗杆传动的几何尺寸计算见教材上表8－3。
第三节 蜗杆传动的效率、热平衡计算及润滑
一、蜗杆传动的效率
闭式蜗杆传动的总效率η由啮合效率1η、轴承效率2η和搅油效率3η三部分组成，即
321ηηηη= 8.4
其中，当蜗杆主动时，啮合效率()
v ργγ
η+=tan tan 1；一般取97.0~95.032=ηη。所以，
蜗杆传动的总效率为
()
()
v ργγ
η+=tan tan 97.0~95.0 8.5
式中，v ρ为当量摩擦角，其值与蜗杆和蜗轮的材料、表面硬度、滑动速度有关，可查表得到（如陈良玉、吴瑞祥等人所编写的机械设计基础中均有数据表）。
设计蜗杆传动时，若按12T i T η=计算蜗轮转矩，总效率η可按蜗杆头数1z 估取，见p135。
表8.3 蜗杆传动效率估计
二、蜗杆传动热平衡
由于蜗杆传动摩擦损失大，工作时发热量很大。在闭式传动中，若不及时散热，箱体内的工作温度急剧升高，润滑油的粘度极大降低，润滑油膜因此被破坏，磨损随之加剧。所以，对于连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算，以保
证油温t 处于规定的范围内。即
()[]t A
K P t t t ≤-+
=η1100010 8.6
式中，t 为环境温度，一般取20℃；1P 为蜗杆传动功率（kW ）；t K 为箱体表面散热系数，通常取10～17W/m 2·℃；A 为箱体的散热面积（m 2），指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积；[]t 为允许温度，一般为75～85℃。 如果油温超过限制温度或箱体散热面积不足时，可采用下列措施提高散热能力：
（1）增加散热面积。在箱体外增加散热片，散热片面积按总面积的50％计算。 （2）在蜗杆的端部安装风扇，加速空气流通，散热系数，此时刻取28~20=t K W/m 2·℃。
（3）在箱体油池中装置蛇形冷却水管，用循环水冷却。 （4）采用压力喷油润滑，润滑油循环冷却。 三、蜗杆传动的润滑
闭式蜗杆传动一般采用油池润滑或喷油润滑，可参考表6.4选用。当滑动速度
s v >4m/s 时，应采用上置式蜗杆，蜗轮带油润滑，这时，蜗轮的浸油深度为1/3的
蜗轮顶圆直径。
开式蜗杆传动采用定期加润滑剂的润滑方式。
表8.4 蜗杆传动的润滑方法
第四节 蜗杆传动载荷、受力分析、失效形式和设计准则
一、蜗杆传动的受力分析
图8.5所示为蜗杆传动的受力情况。作用在齿面上的法向力n F 可分解为三个互相垂直的分力：圆周力t F 、径向力r F 和轴向力a F 。由图6.4中关系得
?
??
???
?
?
?????≈
=-==-==-==
αγαβαcos cos cos cos tan 222
21
22122
221
1
1t n t n r t r a t a t F F F F F F F d T F F d T F 法向力
轴向力径向力圆周力 N 8.7 式中，1T 、2T —分别作用在蜗杆和蜗轮上的转矩，N ·mm ； 12T i T η=
圆周力1t F 、2t F 各自产生的转矩方向与蜗杆、蜗轮外加转矩方向；轴向力a F 方向可按左右手法则来判定，径向力1r F 、2r F 分别指向各自的中心。
图8.4 蜗杆传动的受力分析
二、计算载荷 计算载荷计算式为
n nc KF F = 8.8
式中，载荷系数K 一般取1.1～1.3之间值，工作载荷变化大，蜗杆圆周速度较高时，取大值。
三、蜗杆传动失效形式和设计准则 1、蜗杆传动失效形式
由于蜗杆的螺齿强度总是大于蜗轮轮齿的强度，所以蜗杆传动失效一般发生在蜗轮轮齿上。
蜗轮齿面的主要失效形式是齿面胶合、磨损和点蚀。 2、设计准则
对磨损、胶合和点蚀失效尚缺少较完善的计算方法，所以目前在设计过程中对于闭式蜗杆传动，通常按齿面接触疲劳强度进行设计，避免蜗轮齿面的胶合和点蚀；只有当802>z 。或采用负变位的传动时，才进行轮齿的弯曲强度计算；考虑胶合的因素，还应进行热平衡计算。对于开式蜗杆传动，只进行蜗轮轮齿的弯曲疲劳强度计算。
蜗杆工作中的强度计算，可以根据轴的强度计算方法进行危险截面应力计算；为避免蜗杆的变形过大引起失效，对支承跨距大的蜗杆轴，须进行蜗杆的刚度验算。
第五节 蜗杆传动的材料和许用应力
一、蜗杆传动所用材料
蜗杆传动失效形式可知，蜗杆、蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度和刚度，同时必须具有良好的耐磨性、减磨性和抗胶合性。
蜗杆常用材料为碳钢和合金钢，见表 6.5所示。高速重载及重要的蜗杆常用15Cr 和20Cr ，并经渗碳淬火；也可用45钢、40Cr ，并经淬火。不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45钢，并经调质处理。
蜗轮材料通常是指蜗轮轮缘部分的材料，需要选用减磨性和耐磨性较好的材料，通常采用铜合金和铸铁，详见表 6.6。锡青铜具有良好的耐磨性，适用于
3≥s v m/s 和持续运转的场合。铝青铜机械强度高，减磨性稍差，一般用于4≤s v m/s
的传动。灰铸铁仅适用于2
表8.4 蜗杆常用材料
表8.5 蜗轮常用材料
二、材料的许用应力 1、许用接触应力 见教材表8－4。
第六节 蜗杆传动的设计计算
一、蜗杆强度计算 1、齿轮接触疲劳强度计算 接触疲劳强度的校核公式
[]H E
H z m d KT Z σσ≤=2
2
212
64.9 MPa 8.9 接触疲劳强度的设计公式
[]2
2
21264.9???
? ??≥Z
Z KT d m H E
σ mm 3 8.10 式中，E Z —材料的弹性系数，钢制蜗杆与青铜或铸铁配对时，MPa 160=E Z 。
由式8.10计算出12d m 值，用教材上表8－1确定模数m 和蜗杆分度圆直径1d 的标准值。
2、蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度校核公式
[]F Fa F Y z d m KT σσ≤=
2
12
2
3.1 MPa 8.11 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度设计公式
[]
F Fa
z Y KT d m σ22123.1≥
mm 3 8.12
式中，Fa Y —蜗轮齿形系数，按蜗轮的当量齿数γ32cos z z v =查表。
用式8.12设计时，导程角γ可根据蜗杆头数估取，然后计算求得12d m 值，用教材上表8－1确定模数m 和蜗杆分度圆直径1d 后，再校验γ的值。
二、蜗杆刚度计算 校核公式
[]y L EI
F F y r t ≤+=
321
21148 8.13
式中，E —蜗杆材料的弹性模量，N/mm 2，钢制蜗杆取2.07×105N/mm 2； I —蜗杆危险截面惯性矩，mm 4
，64
41
f d I π=
；
L —蜗杆两支承间距离，mm ，由结构设计确定，初算时可取29.0d L =
[]y —许用挠度，mm ，可取[]()10025.0~001.0d y =。
第七节 蜗杆传动的结构设计
一、蜗杆的结构
蜗杆一般加工成与轴一体的蜗杆轴，当蜗杆直径比轴的直径大得很多时，蜗
杆和轴分开制造，然后装配成一体。按蜗杆螺旋部分的加工方法的不同可分为铣制蜗杆和车制蜗杆。
（a ）铣制蜗杆
（b）车制蜗杆
图8.5 蜗杆的结构
二、蜗轮的结构
蜗轮多用青铜制造，但青铜价格高。为节省起见，轮缘（齿圈）用青铜而轮芯用铸铁。这样蜗轮的结构根据齿圈与轮芯的装配方式有以下几种形式：
1、轮箍式见图8.6（a），一般采用青铜轮缘与铸铁轮芯，为防止轮缘滑动，加台阶和4～6个螺钉固定。
2、螺栓连接式见图8.6（b），用铰制孔螺栓连接。
3、镶铸式见图8.6（c），青铜轮缘镶铸在铸铁的轮芯上，轮芯上预制出槽。
4、整体式见图6.6（d），适用于直径小于100mm的青铜蜗轮和任意尺寸的铸铁蜗轮。
（a）轮箍式（b）螺栓连接式（c）镶铸式（d）整体式
图8.6 蜗轮结构
《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5
自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10
自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω
1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω
机械设计基础期末试卷A（含参考答案） 一、填空题( 每空1分, 共分) 2. 一般闭式齿轮传动中的主要失效形式是( )和( )。 齿面疲劳点蚀, 轮齿弯曲疲劳折断 3. 开式齿轮的设计准则是( )。 应满足，σF≤σFP 一定时，由齿轮强度所4. 当一对齿轮的材料、热处理、传动比及齿宽系数 d 决定的承载能力，仅与齿轮的( )或( )有关。 分度圆直径d1或中心距 5. 在斜齿圆柱齿轮设计中，应取( )模数为标准值；而直齿锥齿轮设计中，应取( )模数为标准值。 法面；大端 6. 润滑油的油性是指润滑油在金属表面的( )能力。 吸附 7. 形成流体动压润滑的必要条件是( )、( )、( )。 ①两工作表面间必须构成楔形间隙；②两工作表面间必须充满具有一定粘度的润滑油或其他流体；③两工作表面间必须有一定的相对滑动速度，其运动方向必须保证能带动润滑油从大截面流进，从小截面流出。 8. 滑动轴承的润滑作用是减少( )，提高( )，轴瓦的油槽应该开在( )载荷的部位。 摩擦：传动效率；不承受 9. 蜗杆传动中，蜗杆所受的圆周力F t1的方向总是与( )，而径向力 F rl的方向总是( )。 与其旋转方向相反，指向圆心 10. 由于蜗杆传动的两齿面间产生较大的( )速度，因此在选择蜗杆和蜗轮材料时，应使相匹配的材料具有良好的( )和( )性能。通常蜗杆材料选用( )或( )，蜗轮材料选用( )或( )，因而失效通常多发生在( )上。 相对滑动；减摩、耐磨；碳素钢或合金钢，青铜或铸铁；蜗轮 11. 当带有打滑趋势时，带传动的有效拉力达到( )，而带传动的最大有效拉力决定于( )、( )、( )和( )四个因素。 最大值；包角；摩擦系数；张紧力及带速 12. 带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而( )，随包角的增大而( )，随摩擦系数的增大而( )，随带速的增加而( )。 增大；增大；增大；减小 13. 在设计V带传动时，为了提高V带的寿命，宜选取( )的小带轮直径。 较大
第一章平面机构的自由度和速度分析1-1至1-4绘制出下图机构的机构运动简图 答案：
1-5至1-12指出下图机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度。
1-5解 滚子是局部自由度，去掉 n=6 p 8l = p 1h = F=3×6-2×8-1=1 1-6解 滚子是局部自由度，去掉 n 8= 11l P = 1h P = F=3×8-2×11-1=1 1-7解 n 8= 11l P = 0h P = F=3×8-2×11=2 1-8解n 6= 8l P = 1h P = F=3×6-2×8-1=1 1-9解 滚子是局部自由度，去掉 n 4= 4l P = 2h P = F=3×4-2×4-2=2 1-10解 滚子时局部自由度，去掉右端三杆组成的转动副，复合铰链下端两构件组成的移动副，去掉一个. n 9= 12l P = 2h P = F=3×9-2×12-2=1
1-11解最下面齿轮、系杆和机架组成复合铰链 n 4= 4l P = 2h P = F=3×4-2×4-2=2 1-12解 n 3= 3l P = 0h P = F=3×3-2×3=3 第2章 平面连杆机构 2-1 试根据2-1所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 （a ）40+110<90+70 以最短的做机架，时双曲柄机构，A B 整转副 （b ）45+120<100+70 以最短杆相邻杆作机架，是曲柄摇杆机构，A B 整转副 （c ）60+100>70+62 不存在整转副 是双摇杆机构 （d ）50+100<90+70 以最短杆相对杆作机架，双摇杆机构 C D 摆转副 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。
《机械设计基础》答案 一、填空（每空1分，共20分） 1、渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 2、凸轮机构的种类繁多，按凸轮形状分类可分为：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。 3、 V带传动的张紧可采用的方式主要有：调整中心距和张紧轮装置。 4、齿轮的加工方法很多，按其加工原理的不同，可分为范成法和仿形法。 5、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a 为机架，则该四杆机构为双曲柄机构。 6、凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮轮廓曲线所决定的。 7、被联接件受横向外力时，如采用普通螺纹联接，则螺栓可能失效的形式为__拉断。 二、单项选择题（每个选项0.5分，共20分） （）1、一对齿轮啮合时 , 两齿轮的 C 始终相切。 (A)分度圆 (B) 基圆 (C) 节圆 (D) 齿根圆 （）2、一般来说， A 更能承受冲击，但不太适合于较高的转速下工作。 (A) 滚子轴承 (B) 球轴承 (C) 向心轴承 (D) 推力轴承 （）3、四杆机构处于死点时，其传动角γ为A 。 （A）0°（B）90°（C）γ>90°（D）0°<γ<90° （）4、一个齿轮上的圆有 B 。 （A）齿顶圆和齿根圆（B）齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆 （C）齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆（D）分度圆，基圆和齿根圆 （）5、如图所示低碳钢的σ－ε曲线，，根据变形发生的特点，在塑性变形阶段的强化阶段(材料恢复抵抗能力)为图上 C 段。 （A）oab （B）bc
（C）cd （D）de （）6、力是具有大小和方向的物理量，所以力是 d 。 （A）刚体（B）数量（C）变形体（D）矢量 （）7、当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采 用。 (A) 带传动 (B)一对齿轮传动 (C) 轮系传动（D）螺纹传动 （）8、在齿轮运转时，若至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮固定几何轴线转动，则轮系称为 A 。 (A) 行星齿轮系 (B) 定轴齿轮系 (C)定轴线轮系（D）太阳齿轮系 （）9、螺纹的a 被称为公称直径。 (A) 大径 (B)小径 (C) 中径（D）半径 （）10、一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓曲线称 为 D 。 (A) 齿轮线 (B) 齿廓线 (C)渐开线（D）共轭齿廓 （ B ）11、在摩擦带传动中是带传动不能保证准确传动比的原因，并且是不可避免的。 (A) 带的打滑 (B) 带的弹性滑动 (C) 带的老化（D）带的磨损 （ D）12、金属抵抗变形的能力，称为(D) 。 (A) 硬度 (B)塑性 (C)强度（D）刚度 （ B）13、凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是 B。 （A）转动副(B) 高副 (C) 移动副（D）可能是高副也可能是低副 （）14、最常用的传动螺纹类型是 c 。 （A）普通螺纹(B) 矩形螺纹(C) 梯形螺纹（D）锯齿形螺纹 （）15、与作用点无关的矢量是 c 。 （A）作用力(B) 力矩 (C) 力偶（D）力偶矩 （）16、有两杆，一为圆截面，一为正方形截面，若两杆材料，横截面积及所受载荷相同，长度不同，则两杆的 c 不同。
n P t P α γ C D A B ω P 12δδt h s = 12ωδt h v = 2=a 21222δδt h s =12 1 24δδωt h v =22 124t h a δω=2122)(2δδδ-- =t t h h s )(4121 2δδδω-=t t h v 22124t h a δ ω-=绪论：机械：机器与机构的总称。机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。机构：是具有确定相对运动的构件的组合。用来传递运动和力的有一个构件为机架的用构件能够相对运动的连接方式组成的构件系统统称为机构。构件：机构中的（最小）运动单元一个或若干个零件刚性联接而成。是运动的单元，它可以是单一的整体，也可以是由几个零件组成的刚性结构。零件：制造的单元。分为：1、通用零件，2、专用零件。 一：自由度：构件所具有的独立运动的数目称为构件的自由度。 约束：对构件独立运动所施加的限制称为约束。运动副：使两构件直接接触并能产生一定相对运动的可动联接。高副：两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。低副：两构件通过面接触而构成的运动副。根据两构件间的相对运动形式，可分为转动副和移动副。F = 3n- 2PL-PH 机构的原动件（主动件）数目必须等于机构的自由度。复合铰链：三个或三个以上个构 件在同一条轴线上形成的转动副。由m 个构件组成的复合铰链包含的转动副数目应 为（m-1）个。虚约束：重复而不起独立限制作用的约束称为虚约束。计算机构的自由度时，虚约束应除去不计。局部自由度: 与输出件运动无关的自由度，计算机构自由度时可删除。 二：连杆机构：由若干构件通过低副（转动副和移动副）联接而成的平面机构，用以实现运动的传递、变换和传送动力。优点：(1)面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传力大。(2)低副易于加工，可获得较高精度，成本低。(3)杆可较长，可用作实现远距离的操纵控制。(4)可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。缺点：(1)低副中存在间隙，精度低。(2)不容易实现精确复杂的运动规律。铰链四杆机构：具有转换运动功能而构件数目最少的平面连杆机构。整转副：存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。构成：整转副是由最短杆及其邻边构成。类型判定：(1）如果：lmin+lmax ≤其它两杆长度之和，曲柄为最短杆；曲柄摇杆机构：以最短杆的相邻构件为机架。双曲柄机构：以最短杆为机架。双摇杆机构：以最短杆的对边为机架。(2)如果： lmin+lmax ＞其它两杆长度之和；不满足曲柄存在的条件，则不论选哪个构件为机架，都为双摇杆机构。急回运动：有不少的平面机构，当主动曲柄做等速转动时，做往复运 动的从动件摇杆，在前进行程运行速度较慢，而回程运动速度要快，机构的这种性质就是所谓的机构的“急回运动”特性。 压力角：作用于C 点的力P 与C 点绝对速度方向所夹的锐角α。传动角：压力角的余角γ，死点：无论我们 在原 动件上施加 多大的力都不能使机构运 动，这种位置我们称为死点γ=0。解决办法：（1）在机构中安装大质量的飞轮，利用其惯性闯过转折点；（2）利用多组机构来消除运动不确定现象。即连杆BC 与摇杆CD 所夹锐角。 三：凸轮: 一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。从动件: 被凸轮直接推动的构件。机架: 固定不动的构件(导路)。凸轮类型：(1)盘形回转凸轮(2)移动凸轮 (3)圆柱回转凸轮 从动件类型：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件(1)直动从动件 (2)摆动从动件 1基圆：以凸轮最小向径为半径作的圆，用rmin 表示。2推程：从动件远离中心位置的过 程。推程运动角δt ；3远休止：从动件在远离中心位置停留不动。远休止角δs ；4回程:从动件由远离中心位置向中心位置运动的过程。回程运动角δh ；5近休止:从动件靠近中心位置停留不动。近休止角δs ˊ；6行程:从动件在推程或回程中移动的距离，用 h 表示。7从动件位移线图：从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线称为从动件位移 线图。1.等 速运动规 律: 1、特点：设计简单、匀速进给。始点、末点有刚性冲击。适于低速、轻载、从动杆质量不大，以及要求匀速的情况。 2、等加速等减速运动规律: 推程等加速段运动方程： 推 程 等减速段运动方程： 柔 性冲击:加速度发 生有限值的突变（适用于中速场合） 3、简谐运动规律: 柔性冲击 四：根切根念：用范成法加工齿轮时，有时会发现刀具的顶部切入了轮齿的根部，而把齿根切去了一部分，破坏了渐开线齿廓，如图这种现象称为根切。 根切形成的原因：标准齿轮：刀具的齿顶线超过了极限啮合点N 。 不根切的条件可以表示为： 不根切的最少齿数为： 标准齿轮：指m 、α、ha*、c* 均取标准值，具有标准的齿顶高和齿根高，且分度圆齿厚s 等于齿槽宽e 的齿轮。 成型法：加工原理：成形法是用渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形。加工：(a) 盘形铣刀加工齿轮。(b)指状铣刀加工齿轮。缺点：加工精度低；加工不连续，生产率低；加工成本高。优点：可以用普通铣床加工。 范成法：加工原理：根据共轭曲线原理，利 用一对齿轮互相啮合传动时，两轮的齿廓互为包络线的原理来加工。加工：(a)齿轮插刀:是一个齿廓为刀刃的外齿轮。(b)齿条插刀（梳齿刀）:是一个齿廓为刀刃的齿条。原理与用齿轮插刀加工相同，仅是范成运动变为齿条与齿轮的啮合运动。(c)滚刀切齿:原理与用齿条插刀加工基本相同,滚刀转动时，刀刃的螺旋运动代替了齿条插刀的展成运动和切削运动。 九：失效：机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。类型：（1）断裂。在机械载荷或应力作用下(有时还兼有各种热、腐蚀等因素作用)，使物体分成几个部分的现象，通常定义为固体完全断裂，简称断裂。静力拉断、疲劳断裂。（2）变形。由于作用零件上的应力超过了材料的屈服极限，使零 1 1PN PB ≤2 sin sin * α α mz m h a ≤ α 2* min sin 2a h z = )]cos(1[212δδπt h s -=)sin(2112δδπδωπt t h v =)cos(2122122δδπ δωπt t h a =
机械设计基础期末复习 第1章绪论 1、机械是和的总称。 2、零件是机器中不可拆卸的单元；构件是机器的单元。 第4章联接 1、普通平键的工作面是，静联接主要失效形式是。 2、普通楔键的工作面是左右两侧面。 ( ) 3、弹簧垫圈防松属机械防松。 4、松键联接的工作面是( )。 A 上下两面 B 左右两侧面 C 有时为上下面，有时为左右面 5、普通平键静联接的主要失效形式是( )。 A 挤压破坏 B 磨损 C剪断 6、设计键联接的主要内容是：①按轮毂宽度确定键的长度，②按使用要求确定键的类型， ③按轴径选择键的截面尺寸，④对联接进行强度校核。在其体设计时，一般按下列( )顺序进行。 A ①-②-③-④ B ②-③-①-④ C ③-④-②-① 7、螺旋副中，一零件相对于另一个零件转过一周，则它们沿轴线方向相对移动的距离是（）。 A 一个螺距 B 线数×导程 C 线数×螺距 8、两被接件之一太厚，需常拆装时，宜采用（）联接。 A 螺栓 B 螺钉 C 双头螺柱 D 紧定螺钉 9、梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹常用于（）。 A 联接 B 传动 C 联接和传动 10、被联接件之一太厚且不常拆装的场合，宜选用（）。 A螺栓 B 螺钉 C 双头螺柱 D 紧定螺钉 11、属摩擦力防松的是（）。 A 对顶螺母、弹性垫圈 B 止动垫圈、串联钢丝 C 用粘合剂、冲点 12、凸缘联轴器、套筒联轴器属（）联轴器。 A 刚性 B 弹性 C 安全 13、下面几种联轴器，不能补偿两轴角度位移的是( )联轴器。 A套筒 B弹性柱销 C 齿轮 14、为减少摩擦，带操纵环的半离合器应装在( )。 A主动轴上 B从动轴上 15、螺距P，线数n，导程Pz的关系是( )。 A P=nPz B Pz=nP C n=PPz 16、下列几种螺纹，自锁性最好的是( )螺纹。 A三角形 B梯形 c锯齿形 D矩形 17、万向联轴器属于( )式联轴器。 A刚性固定 B刚性可移 C弹性可移式 第5章挠性传动 1、V带型号中，截面尺寸最小的是型。 2、在相同的压紧力下，V带传动与平带传动相比，承载能力较高的是传动。 3、链传动中，节距越大，运动的平稳性越。 4、V带传动中，弹性滑动是不可避免的。 ( ) 5、链传动与带传动相比，过载保护性能好的是链传动。 ( ) 6、为了便于内外链板的联接，链节数一般应取偶数。 7、设计带传动时，限制带轮的最小直径，是为了限制( )。
机械设计基础复习资料 一、基础知识 0、零件（独立的机械制造单元）组成（无相对运动）构件（一个或多个零件、是刚体；独立的运动单元）组成（动连接）机构（构件组合体）；两构件直接接触的可动连接称为运动副；运动副要素（点、线、面）；平面运动副、空间运动副；转动副、移动副、高副（滚动副）；点接触或线接触的运动副称为高副（两个自由度、一个约束）、面接触的运动副称为低副（一个自由度、两个约束，如转动副和移动副） 0.1曲柄存在的必要条件：最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和。 连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 0.2在四杆机构中，不满足曲柄存在条件的为双摇杆机构，满足后，若以最短杆为机架，则为双曲柄机构；若以最短杆相对的杆为机架则为双摇杆机构；若以最短杆的两邻杆之一为机架，则为曲柄摇杆机构 0.3 凸轮从动件作等速运动规律时，速度会突变，在速度突变处有刚性冲击，只能适用于低速凸轮机构；从动件作等加等减速运动规律时，有柔性冲击，适用于中、低速凸轮机构；从动件作简谐运动时，在始末位置加速度也会变化，也有柔性冲击，之适用于中速凸轮，只有当从动件做无停程的升降升连续往复运动时，才可以得到连续的加速度曲线（正弦加速度运动规律），无冲击，可适用于高速传动。 0.4凸轮基圆半径和凸轮机构压力角有关，当基圆半径减小时，压力角增大；反之，当基圆半径增大时，压力角减小。设计时应适当增大基圆半径，以减小压力角，改善凸轮受力情况。 0.5.机械零件良好的结构工艺性表现为便于生产的性能便于装配的性能制造成本低 1.按照工作条件，齿轮传动可分为开式传动两种。 1.1．在一般工作条件下，齿面硬度HB≤350的闭式齿轮传动，通常的主要失效形式为【齿面疲劳点蚀】 1.2对于闭式软齿面来说，齿面点蚀，轮齿折断和胶合是主要失效形式，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按齿面弯曲疲劳强度进行校核。 1.3闭式齿轮传动中的轴承常用的润滑方式为飞溅润滑 1.4. 直齿圆锥齿轮的标准模数规定在_大_端的分度圆上。 2．开式齿轮传动主要的失效形式是『磨损』开式齿轮磨损较快，一般不会点蚀 2.1. 轮齿疲劳点蚀通常首先出现在齿廓的节线靠近齿根处部位。 在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30一50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄．为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些 2.12. 根据齿轮设计准则，软齿面闭式齿轮传动一般按接触强度设计，按弯曲强度校核；硬齿面闭式齿轮传动一般按弯曲强度设计，按接触强度校核。 2．13在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但硬度不同，则两齿轮工作中产生的齿面接触应力相同，材料的许用接触应力不同，工作中产生的齿根弯曲应力不同，材料的许用弯曲应力不同。 标准模数和压力角在齿轮大端；受力分析和强度计算用平均分度圆直径。 2.15、在齿轮传动中，大小齿轮的接触应力是相等的，大小齿轮的弯曲应力是不相等的。 2.16、直齿圆柱齿轮作接触强度计算时取节点处的接触应力为计算依据，其载荷由一对轮齿承担。
机械设计基础期末复习题 一、判断题 1、任何一个机构中，必须有一个、也只能有一个构件为机架。（+ ） 2、如果铰链四杆机构中具有两个整转副，则此机构不会成为双摇杆机构。（__ ） 3、在实际生产中，机构的“死点”位置对工作都是不利的，处处都要考虑克服。（__） 4、力偶的力偶矩大小与矩心的具体位置无关。（ + ） 5、加大凸轮基圆半径可以减小凸轮机构的压力角，但对避免运动失真并无效果。（—） 6、衡量铸铁材料强度的指标是强度极限。（ + ） 7、齿轮传动的重合度越大，表示同时参与啮合的轮齿对数越多。（+ ） 8、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，若安装不准确而产生了中心距误差，则其传动比的大小也会发生变化。（—） 9、带传动中，带的打滑现象是不可避免的。（—） 10、将通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为中间平面。（+ ） 11、紧定螺钉对轴上零件既能起到轴向定位的作用又能起到周向定位的作用。（+ ） 12、向心球轴承和推力球轴承都适合在高速装置中使用。（—） 13、机构都是可动的。（＋） 14、通过离合器联接的两轴可在工作中随时分离。（＋） 15、在平面连杆机构中，连杆与曲柄是同时存在的，即有连杆就有曲柄。（－） 16、凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。（－） 17、外啮合槽轮机构，槽轮是从动件，而内啮合槽轮机构，槽轮是主动件。（－） 18、在任意圆周上，相邻两轮齿同侧渐开线间的距离，称为该圆上的齿距。（＋） 19、同一模数和同一压力角，但不同齿数的两个齿轮，可以使用一把齿轮刀具进行加工。（＋） 20、只有轴头上才有键槽。（＋） 21、平键的工作面是两个侧面。（+） 22、带传动中弹性滑动现象是不可避免的。（+） 二、选择题 1．力F使物体绕点O转动的效果，取决于（ C ）。 A．力F的大小和力F使物体绕O点转动的方向 B．力臂d的长短和力F使物体绕O点转动的方向 C．力与力臂乘积F·d的大小和力F使物体绕O点转动的方向 D．力与力臂乘积Fd的大小，与转动方向无关。 2．为保证平面四杆机构良好的传力性能，（ B ）不应小于最小许用值。 A．压力角B．传动角C．极位夹角 D．啮合角 3．对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取（ B ）为机架，一定会得到曲柄摇杆机构。 A．最长杆 B．与最短杆相邻的构件 C．最短杆 D．与最短杆相对的构件 4．凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮的（D）所决定的。A．压力角B．滚子C．形状D．轮廓曲线5．一对齿轮啮合时，两齿轮的（ A ）始终相切。 A．节圆 B．分度圆 C．基圆 6．带传动的弹性滑动现象是由于（ A ）而引起的。 A．带的弹性变形B．带与带轮的摩擦系数过小C．初拉力达不到规定值D．小带轮的包角过小7．两轴在空间交错900的传动，如已知传递载荷及传动比都较大，则宜选用（ C ）。 A.直齿轮传动 B.直齿圆锥齿轮传动 C. 蜗轮蜗杆传动 8．当两轴距离较远，且要求传动比准确，宜采用( C )。 A．带传动B．一对齿轮传动 C．轮系传动D．槽轮传动 9．采用螺纹联接时，若一个被联接件厚度较大，在需要经常装拆的情况下宜采用( D )。 A．螺栓联接B．紧定螺钉联接 C．螺钉联接D．双头螺柱联接 10．键联接的主要用途是使轮与轮毂之间( C )。 A．轴向固定并传递轴向力 B．轴向可作相对滑动并具由导向性 C．周向固定并传递扭矩 D．安装拆卸方便 11．在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是（ B ）。A．滚动体碎裂 B．滚动体与滚道的工作表面产生疲劳点蚀C．保持架破坏 D．滚道磨损 12．按照载荷分类，汽车下部由变速器通过万向联轴器带动后轮差速器的轴是( A )。 A．传动轴B．转轴C．固定心轴D转动心轴 四、简答题 1．铰链四杆机构有哪几种类型？如何判别？它们各有什么运动特点？ 答：铰链四杆机构有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构等三种类型。 其运动特点是： 曲柄摇杆机构连架杆之一整周回转，另一连架杆摆动；双曲柄机构两连架杆都作整周回转； 双摇杆机构两连架杆均作摆动。 判别方法： 若最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则取最短杆的相邻杆为机架时，得曲柄摇杆机构；取最短杆为机架时，得双曲柄机构；取与最短杆相对的杆为机架时，得双摇杆机构。 若最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和，则不论取何杆为机架时均无曲柄存在，而只能得双摇杆机构。2．带传动的弹性滑动和打滑有何区别？它们对传动有何影响？
第八章蜗杆传动 主要内容 1.蜗杆传动的类型、特点及应用场合； 2.蜗杆传动的主要参数及其几何尺寸计算； 3.蜗杆传动的常用材料、结构形式及润滑方式； 4.蜗杆传动的受力分析、失效形式； 5.蜗杆传动的设计准则及强度计算； 6.蜗杆传动的效率及热平衡计算。 重点内容 1．蜗杆传动的特点及应用 蜗杆传动是传递空间两交错轴间运动和动力的一种传动机构，两轴的交错角通常为90°。蜗杆传动是啮合传动，通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面称为蜗杆传动的中间平面，在中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合，相当于斜齿轮与直齿条相啮合。因此，在受力分析、失效形式及强度计算等方面，它与齿轮传动有许多相似之处。另一方面，蜗杆传动与螺旋传动有相似之处，具有传动平稳、传动比大，并可在一定条件下实现可靠的自锁等优点。但由于在啮合处存在相当大的滑动，因而其主要失效形式是胶合、磨损与点蚀，且传动效率较低，所以在材料与参数选择、设计准则及热平衡计算等方面又独具特色。由于传动效率较低，故不适合于大功率传动和长期连续工作的场合。但是随着加工工艺技术的发展和新型蜗杆传动技术的不断出现，蜗杆传动的优点正在得到进一步的发扬，而其缺点正在得到很好的克服。因此，蜗杆传动已普遍应用于各类传动系统中。 2.蜗杆传动的正确啮合条件 在蜗杆传动的中间平面内，蜗杆与蜗轮的啮合相当于斜齿轮与直齿条相啮合，因此正确的啮合条件是：蜗杆轴向模数m a1与压力角αa2κ分别等于蜗轮端面模数m t2及压力角αt2，此外，由于蜗杆与蜗轮的轴线在空间交错成90°，所以蜗杆分度圆柱导程角γ1应等于蜗轮分度圆上螺旋角β2，且螺旋线方向相同（蜗杆和蜗轮同为右旋或同为左旋）。即正确啮合条件为m a1=m t2=m ακ1=αt2=α γ1=β2 3.蜗杆的分度圆直径d1
《机械设计基础》知识要点绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械第1 章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算第2 章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3 章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4 章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p / n的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5 章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9 章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。了解：常用材料的牌号和名称。 第10章：1）螺纹参数d、d i、d2、P、S、2、a、B及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺 纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11 章： 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章：1）蜗杆传动基本参数：m ai、m t2、丫、B、q、P a、d i、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章： 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、a1、 a 2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、（T 1、（T 2、b C、（T b及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章： 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章： 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章： 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章： 1）联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，
第八章 1．试述松键联接的常用类型和工作特点。 松键联接有平键、半圆键和花键联接。工作特点：以键的两个侧面为工作面，键与键槽的侧面需要紧密配合，键的顶面与轴上键联接零件间留有一定的间隙。松键联接时轴与轴上零件的对中性好，尤其在高速精密传动中应用较多。松键联接不能承受轴向力，轴上零件需要轴向固定时，应采用其他固定方法。 2．螺旋传动紧键联接有哪几种类型？ 紧键联接有楔键和切向键两种类型 3．销有哪些种类？销联接有哪些应用特点？ （1）定位销：主要用于零件间位置定位，常用作组合加工和装配时的主要辅助零件。 （2）联接销：主要用于零件间的联接或锁定，可传递不大的载荷。 （3）安全销：主要用于安全保护装置中的过载剪断元件。 4．螺纹的联接有哪几种类型？ 螺栓联接；双头螺柱联接；螺钉联接；紧定螺钉联接； 5．螺栓联接为什么要防松？常用的防松方法有哪些？ 在冲击、振动、变载或高温时，螺纹副间摩擦力可能会减小，从而导致螺纹联接松动，这时需要防松。防止螺纹副在受载时发生相对转动。 方法：（1）双螺母防松；（2）弹簧垫圈防松；（3）串联金属丝和开口螺母防松；（4）止动垫圈防松；（5）焊接和冲点防松。 6．说明螺纹的类型，试述它们的特点。 螺纹的类型有三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等几种，三角形螺纹主要用于联接，矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动。 7．液压缸的普通螺栓连接，布置有10个螺栓，材料为45钢。气缸内径D = 160 mm，油P = 4MPa，安装时要控制预紧力，试确定螺杆的直径。 8．已知轴径d = 108 mm，轮毂长165 mm，轴和毂的材料均为碳钢。如为静联接且许用挤压应力均为［ p］=100 MPa，试比较用标准普通平键和用标准矩形花键时，两种联接所能传递的转矩。（超出教材范围，没有讲花键的计算） 9．一普通螺栓，已知：大径d = 20 mm，中径d2= 18.376 mm，小径d1= 17.294 mm，螺
淄博市技师学院2016 —2017学年第二学期期末考试机械工程系2016级技师班《机械设计基础》试卷（闭卷） 考试时间：60分钟 一、填空题（每空1分，共20分） 1、一般开式齿轮传动的主要失效形式是弯曲疲劳和齿面磨损。 2、开式齿轮的设计准则是按齿根弯曲疲劳强度计算。 3、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。 4、直尺锥齿轮强度计算时，应以大端当量为计算依据。 5、斜齿轮的当量齿轮是指假想圆柱的直齿轮。 6、啮合弧与齿距之比称为重合度，用。 7、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮的模数和压力角分别相等。 - 8、渐开线齿轮按原理可分为成形法和范成法两类。 9、齿轮的常见失效形式有齿面点蚀、轮齿折断、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。 10、渐开线蜗杆适用于高转速、大功率和要求精密的多头螺杆传动。 二、选择题（每题2分，共20分） 1、用标准齿条刀具加工正变位渐开线直齿圆柱外齿轮时，刀具的中心与齿轮的分度圆。 A.相切 B.相割 C.分离 2、一对渐开线圆柱齿轮的齿数少于17时，可采用的办法来避免根切。 A.正变位 B.负变位 C.减少切削深度 3、增加斜齿轮传动的螺旋角，将引起。 A.重合度减小，轴向力增加 B.重合度减小，轴向力减小 C. 重合度增加，轴向力增大 《 4、一对渐开线齿轮啮合传动时，两齿廓间。 A.保持纯滚动 B.各处均有相对滑动 C.除节点外各处均有相对滑动 5、齿轮采用渗碳淬火处理方法，则齿轮材料只可能是。 钢 6、一对标准直齿圆柱齿轮，若Z1 =18，Z2 =72，则这对齿轮的弯曲应力。 A.σF1 >σF2 B.σF1 =σF2 C.σF1 <σF2 7、齿面硬度为56 62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程。 A.齿坯加工—淬火—磨齿—滚齿 B.齿坯加工—淬火—滚齿—磨齿 C. 齿坯加工—淬火—滚齿—磨齿 8、对于齿面硬度≤350HBS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.小齿轮正火，大齿轮调质 9、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于。 A.分度圆 B.基圆 C.节圆 10、滚动轴承的主要失效形式是。 A.疲劳点蚀 B.磨损和塑性变形 C.疲劳点蚀和塑性变形 三、判断题（每题2分，共20分） 1、（N ）基圆内存在渐开线。 2、（）与标准齿轮相比，负变位齿轮的齿根厚度及齿顶高减小，抗弯曲能力下降。 3、（N ）渐开线蜗杆齿轮传动适用于高转速、大功率和要求精密的单头蜗杆传动。 4、（Y ）闭式蜗杆齿轮传动中，蜗轮齿多发生齿面胶合或点蚀而失效。 & 5、（N ）渐开线的形状取决于分度圆的大小。
第8章 蜗杆传动答案 一、 思考题（略） 二、 习题 1．标准蜗杆传动，已知：m =6.3mm ，i =20，z 1=2，d 1=50mm ，试计算蜗轮分度圆直径、蜗轮和蜗杆的齿顶圆直径，蜗杆导程角γ及中心距a 。 解：1)d mz mz i 22163220252===??=.mm 2)d d m a1mm =+=+?=1250263626.. d d m a2mm =+=+?=222522632646.. 3)γ==?='''arctan arctan 6.32 50 mz d 11140839 4)a d d = +=+=122502522 151mm 2．图示传动中，蜗杆传动为标准传动：m =5mm ，d 1=50mm ，z 1=3(右旋)，z 2＝40；标准斜齿轮传动：m n =5mm ，z 3=20，z 4=50，要求使轴II 的轴向力相互抵消，不计摩擦，蜗杆主动，试求： 1）斜齿轮3、4的螺旋线方向。 2）螺旋角β的大小。 解：1）斜齿轮3为右旋，斜齿轮4为左旋。 2）F F T d a2t1== 21 1 F F T d T d a3t3== =tan tan tan βββ223323
T T i 211=η，d m z 33 = n cos β 因为 a2a3F F =，所以 n 221123T d T m z = ?tan cos ββ，T d T m z 1123 =sin β n sin .βη = ?==???=T T m z d m z d i 12313 11520 503 1 015n n β=?=?'''862683737. 3．试分析图示二级蜗杆传动，已知蜗轮4螺旋线方向为右旋，轴I 为输入轴，轴III 为输出轴，转向如图示，为使轴Ⅱ、Ⅲ上传动件的轴向力能相抵消，试在图中画出： 1）各蜗杆和蜗轮齿的螺旋线方向。 2）轴I 、II 的转向。 3）分别画出蜗轮2、蜗杆3啮合点的受力方向。
《机械设计基础》知识要点 绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械 第1章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算 第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p /π的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。 了解：常用材料的牌号和名称。 第10章: 1）螺纹参数d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11章: 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章: 1）蜗杆传动基本参数：m a1、m t2、γ、β、q、P a、d1、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章: 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、α1、α2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章: 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章: 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章: 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。 滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章: 1）联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。
机械设计基础复习题（二） 第八章蜗杆传动复习题 ⒈判断题 (1) 所有蜗杆传动都具有自锁性。（×） (2) 蜗杆传动的接触应力计算，其目的是为防止齿面产生点蚀和胶合失效。（√） (3) 蜗杆传动中，为了使蜗轮滚刀标准化、系列化，新标准中，将蜗杆的分度圆直径定为标准值。（√） ⒉选择题 1. 两轴线 C 时，可采用蜗杆传动。 a．相交成某一角度 b．平行 c．交错 d．相交成直角 2 计算蜗杆传动比时，公式 C 是错误的。 a．i＝ω1/ ω2 b．i＝z2/ z1 c．i＝d2/ d1 3. 轴交角为90?的阿基米德蜗杆传动，其蜗杆的导程角γ＝8?8?30?（右旋），蜗轮的螺旋角应 为 B 。 a．81?51?30? b．8?8?30? c．20? d．15? 4. 对于重要的蜗杆传动，应采用 B 作蜗轮齿圈材料。 a．HT200 b．ZCuSn10Pb1 c．40Cr调质 d．18CrMnTi渗碳淬火 5. 当蜗杆头数增加时，传动效率 B 。 a．减小 b．增加 c．不变 ⒊问答题 (1) 蜗杆传动有哪些特点？适用于哪些场合？为什么？大功率传动为什么很少用蜗杆传动？ (2) 何谓蜗杆传动的中间平面？何谓蜗杆分度圆直径？ (3) 一对阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮的正确啮合条件是什么？ (4) 蜗杆传动的传动比等于什么？为什么蜗杆传动可得到大的传动比？为什么蜗杆传动的效率低？ (5) 蜗杆传动中，为什么要规定d1与m 对应的标准值？ 第九章轮系复习题 1 选择题 (1) _C___轮系中的两个中心轮都是运动的。 a．行星 b．周转 c．差动 (2) __A__轮系中必须有一个中心轮是固定不动的。 a．行星 b．周转 c．差动 (3) 要在两轴之间实现多级变速传动，选用A轮系较合适。 a．定轴 b．行星 c．差动 (4) 自由度为1的轮系是B。 a．周转 b．行星 c．差动 (5) 差动轮系的自由度为 C 。
机械设计基础试题库 一、判断(每题一分) 1、一部机器可以只含有一个机构，也可以由数个机构组成。……（√） 2、机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。（×） 4、机构是具有确定相对运动的构件组合。………………………………（√） 5、构件可以由一个零件组成，也可以由几个零件组成。………………（√） 6、整体式连杆是最小的制造单元，所以它是零件而不是构件。……（×） 7、连杆是一个构件，也是一个零件。………………………（√） 8、减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。………………………………（×） 二、选择(每题一分)。 1、组成机器的运动单元体是什么？（ B ）。 A．机构 B．构件 C．部件 D．零件 2、机器与机构的本质区别是什么？（ A ）。 A．是否能完成有用的机械功或转换机械能 B．是否由许多构件组合而成 C．各构件间能否产生相对运动 D．两者没有区别 3、下列哪一点是构件概念的正确表述？（ D ）。 A．构件是机器零件组合而成的。 B．构件是机器的装配单元C．构件是机器的制造单元D．构件是机器的运动单元 4、下列实物中，哪一种属于专用零件？（ B ）。 A．钉 B．起重吊钩 C．螺母 D．键 5、以下不属于机器的工作部分的是（ D ）。 A．数控机床的刀架 B．工业机器人的手臂 C．汽车的轮子 D．空气压缩机 三、填空(每空一分) 1、根据功能，一台完整的机器是由（动力系统）、（执行系统）、（传动系统）、（操作控制系统）四部分组成的。车床上的主轴属于（执行）部分。 2、机械中不可拆卸的基本单元称为（零件），它是（制造）的单元体。 3、机械中制造的单元称为（零件），运动的单元称为（构件），装配的单元称为（机构）。 4、从（运动）观点看，机器和机构并无区别，工程上统称为（机械）。