第10章_蜗杆传动

第14章 蜗杆传动【思考题】14-1 蜗杆传动的特点及应用场合是什么？14-2 为什么蜗轮的端面模数是标准值？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？ 14-3 蜗杆直径系数的含义是什么？为什么要引入蜗杆直径系数？14-4 蜗杆传动的传动比计算公式是什么？它是否等于蜗杆和蜗轮的节圆直径之比？ 14-5 如何进行蜗杆传动的受力分析？各力方向如何确定？与齿轮传动的受力有何不同？ 14-6 蜗杆传动的主要失效形式是什么？相应的设计准则是什么？14-7 在蜗杆传动的强度计算中，为什么只考虑蜗轮的强度？蜗杆的强度任何考虑？蜗杆的刚度在什么情况下才需要计算？14-8 蜗杆传动的效率受哪些因素影响？为什么具有自锁特性的蜗杆传动，其啮合效率通常只有40%左右？14-9 为什么蜗杆传动要进行热平衡的计算？采用什么原理进行计算？当热平衡不满足要求时，可以采取什么措施？A 级能力训练题1. 与齿轮传动相比较，不能作为蜗杆传动的优点的是______。

（1）传动平稳，噪音小 （2）传动比可以很大（3）在一定条件下能自锁 （4）传动效率高2. 蜗杆与蜗轮正确啮合条件中，应除去______。

（1）21t a m m = （2）21t a αα= （3）21ββ= （4）螺旋方向相同3. 蜗杆传动的主要失效形式是______。

（1）蜗杆断裂 （2）蜗轮轮齿折断（3）蜗轮齿面产生胶合、疲劳点蚀及磨损4. 蜗杆传动的失效形式与______因素关系不大。

（1）蜗杆传动副的材料 （2）蜗杆传动载荷性质（3）蜗杆传动的滑动速度 （4）蜗杆传动的散热条件5. 在润滑良好的情况下，减摩性最好的蜗轮材料是______。

（1）铸铁 （2）黄铜 （3）锡青铜 （4）无锡青铜6. 蜗杆传动较为理想的材料组合是______。

（1）钢和钢 （2）钢和青铜 （3）钢和铝合金 （4）钢和铸铁7. 在蜗杆传动设计中，除规定模数标准化外，还规定蜗杆直径d l 取标准，其目的是______。

第三章 机械零件的强度复习思考题1、单向稳定循环变应力的种类有哪些？2、分别写出最大应力σmax 、最小应力σmin 、应力循环特性γ的表达式。

3、综合影响因素K σ的表达式为何？如何作零件的简化极限应力图？4、机械零件疲劳破坏的特征有哪些？5、如何由σ-1、σ0和σs 三个试验数据作出材料的简化极限应力图？习题1．某材料的对称循环弯曲疲劳极限1801=-σMPa 。

取循环基数N 0=5×106，m =9，试求循环次数N 分别为7000、62000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

2．已知材料的机械性能为σs =260MPa ，σ-1=170MPa ，ψσ=0.2，试绘制此材料的简化根限应力线图。

3．圆轴轴肩处的尺寸为：D =54mm ，d =45mm ，r =3mm 。

如用上题中的材料，设其强度极限B =420MPa ，试绘制此零件的简化极限应力线图，零件的βσ=βq =1。

第五章 螺纹联接和螺旋传动复习思考题1、受横向转矩的螺栓组采用铰制孔时，每个螺栓所受的载荷是 。

①相等的；②与到几何中心距离成正比；③与到几何中心距离成反比；2、螺纹联接中摩擦防松、机械防松装置各有哪几种？（各举出二例）。

3、在受轴向载荷的紧螺栓强度计算公式][43.121σπσ≤=d Q ca ，Q 为 。

4、设计螺栓组时常把螺栓布置成轴对称的均匀的几何形状，这主要是为了 。

①美观；②受力最小；③联接方便；④接合面受力较均匀。

5、受轴向变载荷的普通螺栓联接的应力类型？可以采用什么措施减小螺栓的应力幅σa ？6、为什么大多数螺纹联接都要预紧？预紧力Q P 过小后果是什么？7、简述提高螺纹联接强度的四种措施：8、螺栓组受力分析的目的是什么，说明如何计算最大受载螺栓的载荷。

9、举二种常用螺纹联接的类型，并分别说明应用场合？10、螺旋传动有哪些类型？滚珠螺旋传动有何特点？习 题1．如图所示为某受轴向工作载荷的紧螺栓联接的载荷变形图：（1）当工作载荷为2000N 时，求螺栓所受总拉力及被联接件间残余预紧力。

第五章螺纹连接和螺旋传动1、普通螺栓、螺柱、螺钉是形螺纹，车床中传动丝杠采用形或形螺纹，原因是。

2．螺旋副的自锁条件是。

3、重要的联接螺栓直径不宜小于M12-M16，这是由于（）。

A、要求精度高B、减小应力集中C、便于装配D、防止拧紧时折断4、采用凸台或沉头座作为螺栓或螺母的支承面，是为了（）A、减少预紧力B、减少弯曲应力C、减少挤压应力D、便于放置垫圈5．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，宜采用（）A．螺栓联接 B．螺钉联接C．双头螺柱联接 D．紧定螺钉联接6．若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的（）A．螺距和牙形角 B．升角和头数 C. 导程和牙形角 D．螺距和升角7. 当两个被联接件不太厚时，宜采用( )。

A.紧定螺钉联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.螺栓联接8、.造成螺纹联接松脱的原因有哪些？写出两种螺纹联接防松方法。

9、图示刚性联轴器，螺栓孔分布圆直径为D，其传递的扭矩为T，若使用M16的普通螺栓（其螺纹小径为d1），联轴器接合面的摩擦系数为μ，可靠性系数为K，螺栓材料的许用应力为[σ]，试分析需要螺栓的个数z 的表达式。

10、(15分)图3-1示螺栓联接中,采用两个M20的普通螺栓，其许用拉应力[σ]＝l60N／mm2，联接件接合面间摩擦系数f＝0.20，防滑系数K s＝1.2，计算该联接件允许传递的静载荷F＝?(M20的螺栓d1＝17.294mm)(10分)第六章键连接1、常用的松键联接为，若该键的型号为A型，键宽为20㎜，键长为100㎜，国标代号为1096-79，则其键的标记为。

2、带传动一般将松边置于方，链传动一般将松边置于方。

带传动一般在传动系统中处于级，链传动一般置于级。

3、平键是靠键的上下两面与键槽间的摩擦力来传递载荷的。

（）4.键的剖面尺寸通常根据来选择。

A.传动转矩的大小B.传递功率的大小C.轮毂的长度D.轴的直径5.平键与楔键相比，它只能传递转矩，不能传递轴向力，其原因是。

第10章 齿轮机构及其设计一、填空题：1、一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为___________________________。

2、外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 ； ； 。

3、标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为__________。

4、锥齿轮传动中，以 面的参数作为标准值。

5、在蜗杆传动中，通常取____________为主动件，__________从动件。

6、渐开线齿轮中心距的可分性是指渐开线齿轮中心距安装略有误差时， 不变。

7、在模数、齿数、压力角相同的情况下，正变位齿轮与标准齿轮相比较，下列参数的变化是：分度圆齿厚 ；基圆半径 ；齿根高 。

8、渐开线斜齿圆柱齿轮的标准参数在 面上；在尺寸计算时应按 面参数代入直齿轮的计算公式。

9、一对圆柱直齿轮（020n α=，*1a h =）啮合时，最多只有 对齿在同时啮合。

10、采用标准齿条刀具加工标准齿轮时，其刀具的 线与轮坯 圆之间做纯滚动；加工变位齿轮时，其刀具的 线与轮坯 圆之间做纯滚动。

11、齿距P 与π的比值P/π称为 。

12、现有4个标准齿轮：m 1=4mm ，z 1=25；m 2=4mm,，z 2=50；m 3=3mm ，z 3=60； m 4=2.5mm ，z 4=40。

其中 齿轮的渐开线形状相同， 齿轮能正确啮合， 齿轮能用一把滚刀制造。

13、一对渐开线标准直齿轮非标准安装时，节圆与分度圆大小 ，分度圆的大小取决于 ，而节圆的大小取决于 。

14、在设计直齿圆柱齿轮机构时，首先考虑的传动类型是 ，其次是 ，在不得已的情况下如 ，只能选择 。

15、4mm m =，020α=的一对正常齿制标准直齿圆柱齿轮，标准安装时顶隙等于 ，侧隙等于 ；当中心距加大0.5mm 时，顶隙等于 ，侧隙 于零。

二、判断题：1、对于蜗杆蜗轮传动，如果二者的模数、压力角相同，就能啮合。

（ ）2、一对渐开线直齿圆柱齿轮能够正确啮合的条件是：分度圆齿厚=齿槽宽。

第10章轮系前面我们己经讨论了一对齿轮传动及蜗杆传动的应用和设计问题，然而实际的现代机械传动，运动形式往往很复杂。

由于主动轴与从动轴的距离较远，或要求较大传动比，或要求在传动过程中实现变速和变向等原因，仅用一对齿轮传动或蜗杆传动往往是不够的, 而是需要采用一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统将主动轴的运动传给从动轴。

这种由一系列相互啮合的齿轮(包括蜗杆、蜗轮)组成的传动系统称为齿轮系，简称轮系。

本章重点讨论各种类型齿轮系传动比的计算方法，并简要分析各齿轮系的功能和应用。

10.1 轮系的分类组成轮系的齿轮可以是圆柱齿轮、圆锥齿轮或蜗杆蜗轮。

如果全部齿轮的轴线都互相平行，这样的轮系称为平面轮系；如果轮系中各轮的轴线并不都是相互平行的，则称为空间轮系。

再者，通常根据轮系运动时各个齿轮的轴线在空间的位置是否都是固定的，而将轮系分为两大类：定轴轮系和周转轮系。

10.1.1定轴轮系在传动时所有齿轮的回转轴线固定不变的轮系，称为定轴轮系。

定轴轮系是最基本的轮系，应用很广。

由轴线互相平行的圆柱齿轮组成的定轴齿轮系，称为平面定轴轮系，如图10.1所示。

a)b)图10.1 平面定轴齿轮系包含有圆锥齿轮、螺旋齿轮、蜗杆蜗轮等空间齿轮的定轴轮系，称为空间定轴轮系，如图10.2所示。

图10.2 空间定轴轮系10.1.2 周转轮系轮系在运动过程中，若有一个或一个以上的齿轮除绕自身轴线自转外，其轴线又绕另一个齿轮的固定轴线转动，则称为周转轮系，也叫动轴轮系。

如图10.3所示。

a) 周转轮系结构图b)差动轮系c)行星轮系图10.3周转轮系其中齿轮2的轴线不固定，它一方面绕着自身的几何轴线O2旋转，同时O2轴线，又随构件H绕轴线O H公转。

分析周转轮系的结构组成，可知它由下列几种构件所组成：1.行星轮：当轮系运转时，一方面绕着自己的轴线回转(称自转)，另一方面其轴线又绕着另一齿轮的固定轴线回转(称公转)的齿轮称行星轮，如图10.3中的齿轮2。

《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同？1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件？1-3 机械设计过程通常分为几个阶段？各阶段的主要内容是什么？1-4 常见的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲劳点蚀？影响疲劳强度的主要因素有哪些？1-6 什么是磨损？分为哪些类型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的计算准则是如何得出的？1-8 选择零件材料时，应考虑那些原则？1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途：Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310－570 、QT600－3。

第2章现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。

2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。

2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。

2-4 优化设计的一般过程是什么？2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些？2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同？2-7 常用的可靠性尺度有那些？2-8 简述有限元法的基本原理。

2-9 机械创新设计的特点是什么？2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。

第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。

3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么?3-3 运动副分为哪几类？它在机构中起何作用？3-4 计算自由度时需注意那些事项？3-5 机构运动简图有何用途？怎样绘制机构运动简图？3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图，并计算机构的自由度。

3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图，并计算机构的自由度。

3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图，并计算机构的自由度。

3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。

若是，判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。

3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。

并判定它们的运动是否确定（图中标有箭头的构件为原动件）。

第五章螺纹连接和螺旋传动1、普通螺纹的公称直径指的是螺纹的大径，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的中径，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的小径。

2,、螺纹的升角Φ增大，则连接的自锁性（3）降低；传动的效率（1）提高；牙型角α增大，则连接的自锁性（1）提高，传动的效率（3）降低。

（1）提高（2）不变（3）降低3、在铰制孔用螺栓连接中，螺栓杆与孔的配合为（2）过渡配合（1）间隙配合（2）过渡配合（3）过盈配合4、在螺栓连接的破坏形式中，约有90％的螺栓属于疲劳破坏，疲劳断裂常发生在螺纹根部。

5、在承受横向载荷或螺旋力矩的普通紧螺栓组连接中，螺栓杆（3）。

（1）受切应力（2）受拉应力（3）受扭转切应力和拉应力（4）既可能只受切应力又可能只受拉应力6、紧螺栓连接受轴向外载荷。

假定螺栓的刚度Cb与被连接件的刚度Cm相等，连接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当外载荷F等于预紧力F0时，则（4）。

（1）被连接件分离，连接失效（2）被连接件即将分离，连接不可靠（3）连接可靠，但不能继续再加载（4）连接可靠，只要螺栓强度足够，还可以继续加大外载荷F第六章、键、花键、无键连接和销连接1、设计普通平键连接时，键的截面尺寸b×h根据（4）选择。

（1）所传递转矩的大小（2）键的标准（3）轮毂的长度（4）轴的直径2、普通平键连接的主要失效形式是工作面被压溃，导向平键连接的主要失效形式是工作面过度磨损。

3、与平键相比，楔键的主要缺点是：（4）（1）键的斜面加工困难（2）键安装时容易损坏（3）键楔紧后在轮毂中产生初应力（4）轴和轴上零件对中性差4、矩形花键连接采用小径定心，渐开线花键连接采用齿形定心。

5、型面曲线为摆线或等距曲线的型面连接与平键连接相比较，（4）不是型面连接的优点。

（1）对中性好（2）轮毂孔的应力集中小（3）装拆方便（4）切削加工方便第八章、带传动1、带传动正常工作时，紧边拉力F1和松边拉力F2满足关系（2）。

习题答案第三章 机械零件的强度3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N ζζN M P a 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N ζζN M P a 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N ζζN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 0012ζζζΦζ-=- ζΦζζ+=∴-121M P a33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-ζΦζζ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=ζζζq查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q ζζζζββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按①C r =②C ζ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

机械设计思考题第一章绪论1、一个机械系统一般包含机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统。

2、一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。

有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件。

有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件。

3、机械设计课程中“设计”的含义是指机械装置的实体设计，涉及零件的应力，强度的分析计算，材料的选择、结构设计，考虑加工工艺性、标准化以及经济性、环境保护等。

第二章机械设计总论1、一部机器的质量基本上决定于设计质量，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。

12、设计机器的一般程序：计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段。

3、对机器都要提出的基本要求：使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求、其它专用要求。

4、机械零件常见的失效形式有：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。

5、机器的零件满足以下要求：（1）避免在预定寿命期内失效的要求，应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。

（2）结构工艺性要求，设计的结构应便于加工和装配。

（3）经济性要求，零件应有合理的生产加工和使用维护的成本。

（4）质量小的要求，质量小则可节约材料，质量小则灵活、轻便。

（5）可靠性要求，应降低零件发生故障的可能性（概率）。

6、机械零件的设计准则（1）强度准则，确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。

（2）刚度准则，确保零件不发生过大的弹性变形。

（3）寿命准则，通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。

（4）振动稳定性准则，高速运转机械的设计应注重此项准则。

（5）可靠性准则，当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。

7、于机械设计有关的标准主要有：国际标准、国家标准、行业标准、企业标准等。

8、机械零件的设计准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。

9、零件的表面经淬火，渗氮，喷丸，滚子碾压等处理后，其疲劳强度_______。