机械设计16_齿轮2

机械设计基础第二版(陈晓南_杨培林)题解课后答案完整版从自由度，凸轮，齿轮，v 带，到轴，轴承第三章部分题解3-5 图 3-37 所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮 1 带动凸轮 2 旋转后，经过摆杆 3 带动导杆 4 来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有，应如何修改？解 画出该方案的机动示意图如习题 3-5 解图(a)，其自由度为：F = 3n - 2P 5 - P 4 = 3′3- 2′4-1= 0 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结图 3-37 习题 3-5 图构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题 3-5 解图(b)所示。

其自由度为：F = 3n - 2P 5 - P 4 = 3′4- 2′5-1=1②将一个低副改为高副，如习题 3-5 解图(c)所示。

其自由度为：F = 3n - 2P 5 - P 4 = 3′3- 2′3- 2 =1习题 3-5 解图(a) 习题 3-5 解图(b) 习题 3-5 解图(c)3-6 画出图 3-38 所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

(a)机构模型 (d) 机构模型图 3-38 习题 3-6 图 解(a) 习题 3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(a)解图(a)或习题 3-6(a)解图(b)的两种形式。

计算该机构自由度为：F = 3n - 2P 5 - P 4 = 3′3- 2′4-0 =1习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d)习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)、习题3-6(d)解图(b)、习题3-6(d)解图(c) 等多种形式。

- 1 -计算该机构自由度为：F = 3n- 2P5 - P4 = 3′3- 2′4-0 =1习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 习题3-6(d)解图(c)3-7 计算图3-39 所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

机械设计齿轮知识点齿轮是机械传动中常用的元件，其作用在于传递运动和功率。

了解机械设计齿轮的知识点对于进行机械设计和分析至关重要。

本文将介绍一些机械设计齿轮的基本知识点。

一、基本概念与术语1. 齿轮：齿轮是一种用于传递运动和功率的机械元件，由一个或多个齿齿相连形成。

根据齿轮的结构形式，可分为圆柱齿轮、斜齿轮、锥齿轮等。

2. 齿数：齿数是指齿轮上齿的个数。

齿数决定了齿轮的运动传动比。

常用表示齿数的符号为"N"。

3. 分度圆：齿轮的齿形是由以齿轮中心为圆心的一个圆周所规定的，这个圆称为分度圆。

分度圆的直径记为"D"。

4. 模数：模数是齿轮的标准参数之一，它是齿轮齿数与分度圆直径之比，用"M"表示。

模数决定了齿轮齿形的大小。

5. 压力角：齿轮的齿面与齿轮轴线之间的夹角称为压力角，用"a"表示。

压力角的大小取决于齿轮齿数和传动比例。

二、齿轮的传动原理1. 齿数比：齿数比是指两个齿轮的齿数之比，决定了齿轮传动的速度比。

齿数比为"N1/N2"时，第一个齿轮转动"N1"圈，第二个齿轮转动"N2"圈。

2. 传动效率：传动效率是指齿轮传动中输出功率与输入功率之比，用"η"表示。

传动效率受到齿轮的制造质量、润滑情况和传动比等因素的影响。

3. 齿轮组：由多个齿轮按一定的传动方式组合而成的传动装置称为齿轮组。

根据齿轮的布置形式，齿轮组可以分为并联齿轮组、串联齿轮组和复合齿轮组等。

三、齿轮的设计与计算1. 齿轮强度计算：齿轮强度的计算是为了保证齿轮在运动过程中不发生变形和破坏。

齿轮强度的计算涉及到齿轮材料的选择、载荷的估算以及弯曲应力和接触应力的计算等内容。

2. 齿轮传动误差：齿轮在制造和使用过程中会产生一定的传动误差，主要包括啮合间隙、啮合偏差和运动误差等。

减小齿轮传动误差对于提高齿轮传动的精度和稳定性具有重要意义。

机械原理作业齿轮1. 齿轮的基本原理齿轮是一种常用的机械传动装置，通过不同大小的齿轮间的啮合来实现动力的传递和转换。

齿轮传动具有传递能量高效、传递力矩稳定等优点，广泛应用于机械设备、车辆和工业生产中。

2. 齿轮的分类根据直径方向上的相对位置，齿轮可以分为平行轴齿轮和交叉轴齿轮。

平行轴齿轮是指两个齿轮的轴线平行，常用于平行轴传动；而交叉轴齿轮是指两个齿轮的轴线相交，常用于垂直轴传动。

3. 齿轮的主要参数齿轮的主要参数包括模数、齿数、齿宽和齿廓等。

模数决定了齿轮的尺寸和齿数，齿宽则决定了齿轮的强度和传动能力。

齿廓则根据不同的齿轮传动要求选择不同的曲线。

4. 齿轮的工作原理在齿轮传动中，驱动轮的转动将通过齿轮啮合将动力传递到被驱动轮上。

由于齿轮齿面的接触，驱动轮的转动会引起被驱动轮的转动，从而实现动力的传递。

这种传递过程中，驱动轮和被驱动轮的转速和转矩之间存在特定的关系，可以通过齿轮的齿数比来计算。

5. 齿轮的应用齿轮传动广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、船舶、工程机械等。

它可以实现不同转速和转矩的转换，提高机械设备的工作效率和性能。

6. 齿轮传动的优缺点齿轮传动具有传动效率高、传动特性稳定、传动精度高等优点。

同时，齿轮传动也存在噪音大、啮合间隙、需润滑等缺点。

因此，在实际应用中需要根据需求综合考虑其优缺点。

7. 齿轮的维护保养为了保证齿轮传动的正常工作，需要进行定期的检查和保养。

主要包括清洁齿轮表面、检查齿轮齿面是否磨损、检查齿轮的润滑情况等。

定期的维护保养可以延长齿轮的使用寿命并保证其传动效果。

8. 齿轮传动的改进为了进一步提高齿轮传动的性能，研究人员在齿轮设计和制造方面进行了许多改进。

如采用先进的材料、精密制造工艺和优化的齿轮结构等，以提高齿轮传动的效率和可靠性。

9. 高精度齿轮的应用高精度齿轮具有传动精度高、传动效率高等优点，被广泛应用于精密机床、航天器械等领域。

高精度齿轮的制造要求更高，需要采用先进的加工技术和测量手段来确保其质量。

长沙理工大学机械设计期末考试题库含答案机械设计试卷3一 选择填空题 （每空一分共20分）1在常用的螺纹连接中，自锁性能最好的螺纹是 普通螺纹 ，其牙型角60α= 。

2普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面，平键的剖面尺寸b h ⨯按 轴径 从标准中查取。

平键连接主要失效形式是 压溃 。

3带传动中，若1υ为主动轮圆周速度，2υ为从动轮圆周速度，υ为带速，则这些速度之间存在的关系是 12υυυ>> 。

4 V 带传动中，V 带截面楔角40ϕ= ，则V 带轮的轮槽角φ0应 < 40 。

5在设计V 带传动时，V 带的型号可根据 计算功率 和 小带轮转速 查选型图确定。

6对于一对材料相同的钢制软齿面齿轮传动，为使大小齿轮接近等强度，常用的热处理方法是小齿轮 调质 ，大齿轮 正火 。

7根据轴的承载情况，自行车的前轴承受弯矩作用应称为 心 轴。

中间轴应称为 转 轴。

8代号为6206的滚动轴承，其类型是 深沟球轴承，内径d= 30 mm 。

9温度和压力是影响粘度的主要因素，若温度升高，则 粘度降低（或减少） ，若压力升高，则 粘度增加（或变大）。

10 在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是 D 。

A 凸缘联轴器B 齿式联轴器C 万向联轴器D 弹性柱销轴器11在蜗杆传动中，规定蜗杆分度圆直径的目的是 减少蜗轮滚刀的数量，利于刀具标准化。

12普通平键连接工作时，平键的工作面是 侧面。

二 简答题(共5题，每题6分)1 简述齿轮传动的失效形式和开式齿轮传动的设计准则答：失效形式包括：轮齿折断（1分）、齿面疲劳点蚀（1分）、齿面磨损（1分）、齿面胶合（1分）、轮齿塑性变形（1分）。

开式齿轮传动的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后考虑磨损的影响将模数适当加大。

（1分）2 以框图形式说明转轴的设计过程。

3简述蜗杆传动的正确啮合条件。

答：中间平面上，蜗杆轴向模数与蜗轮端面模数相等，均为标准值（2分）；蜗杆轴面压力角与蜗轮端面压力角相等，且为标准值（2分）；蜗杆与蜗轮轮齿的螺旋线方向相同并且蜗杆分度圆柱上的导程角等与蜗轮分度圆柱上的螺旋角。

机械设计教案齿轮传动一、教学目标：1. 了解齿轮传动的基本概念、分类和特点。

2. 掌握齿轮传动的计算方法和工作原理。

3. 能够分析齿轮传动的设计要求和选择合适的齿轮材料。

4. 能够运用齿轮传动的知识解决实际工程问题。

二、教学内容：1. 齿轮传动的基本概念：齿轮、齿廓、齿轮副等。

2. 齿轮传动的分类：圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗杆齿轮等。

3. 齿轮传动的特点：传动平稳、承载能力强、精度要求高等。

4. 齿轮传动的计算方法：齿数、模数、压力角等参数的计算。

5. 齿轮传动的工作原理：齿轮的啮合、传动比、传动效率等。

三、教学方法：1. 采用多媒体教学，展示齿轮传动的相关图片和动画，增强学生的直观感受。

2. 利用公式和实例相结合的方法，讲解齿轮传动的计算方法。

3. 通过实物模型或仿真软件，演示齿轮传动的工作原理。

4. 开展小组讨论，让学生分析实际工程中的齿轮传动应用案例。

四、教学准备：1. 准备相关多媒体教学资料，包括图片、动画和视频。

2. 准备齿轮传动计算公式的讲解示例。

3. 准备实物模型或仿真软件，用于演示齿轮传动的工作原理。

4. 准备实际工程中的齿轮传动应用案例，用于小组讨论。

五、教学过程：1. 引入：介绍齿轮传动在机械工程中的应用，引导学生关注齿轮传动的重要性。

2. 讲解：讲解齿轮传动的基本概念、分类和特点，引导学生理解齿轮传动的基本知识。

3. 计算：讲解齿轮传动的计算方法，示例讲解，让学生掌握齿轮传动计算的关键步骤。

4. 演示：利用实物模型或仿真软件，演示齿轮传动的工作原理，让学生直观地了解齿轮传动的工作过程。

5. 应用：分析实际工程中的齿轮传动应用案例，让学生学会运用齿轮传动的知识解决实际问题。

6. 小组讨论：让学生分组讨论，分享自己的理解和心得，互相学习和交流。

7. 总结：对本节课的内容进行总结，强调重点和难点，提醒学生注意齿轮传动的设计要求和选择合适的齿轮材料。

8. 作业布置：布置相关练习题，让学生巩固所学知识。

题10-5 在图示的直齿圆柱齿轮传动中,齿轮1为主动齿轮,齿轮2为中间齿轮,齿轮 3为从动齿轮。

已知齿轮3所受的扭矩m N 983⋅=T ,其转速n 3=180r/min,Z 3=45,Z 2=25, Z 1=22,m=4mm 。

假设齿轮啮合效率及轴承效率均为1,试求:（1） 啮合传动时,作用在各齿轮上的圆周力F t 和径向力F r ,并将各力及齿轮转向标于图上；（2）说明中间齿轮2在啮合时的应力性质和强度计算时应注意的问题；（3）若把齿轮2作为主动齿轮,则在啮合传动时其应力性质有何变化,其强度计算与前面有何不同解答: 1．m N 444.54m N 4525983233232⋅=⋅⨯=⨯==z zT d d T T ；m N 911.47m N 2522444.542122121⋅=⋅⨯=⨯==z zT d d T TN9.1088N 224911.47200020002000111112=⨯⨯====mz T d T F F t t N3.39620tan tan 01112====t t r r F F F F αN 8.1158N 20cos 9.1088cos 0112====αt n n F F F ； 由齿轮2受力平衡条件得：N 9.1088,N 3.3962'22'2====t t r r F F F F ；3r F 与'2r F ,3t F 与'2t F 是作用力与反作用力的关系, ∴3r F ='2r F ,3t F ='2t F2．齿轮2在啮合传动时,齿轮根部弯曲应力:对称循环,双向受载。

齿面接触应力:脉动循环。

在校核弯曲强度时，应将齿根弯曲疲劳极限值乘以。

3．若齿轮2为主动,则其弯曲应力和接触应力都为脉动循环,但2轮每转一周时，轮齿同侧齿面啮合次数为2，则其应力循环次数增加2倍。

题10-5图 题解10-5图题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器,第一级斜齿轮的螺旋角1β的旋向已给出。

《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1－11－21－31－41－5自由度为：11 19211)0192(73')'2(3=--=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL或：1182632 3=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－6自由度为11)01122(93')'2(3=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL或：11 22241112832 3=--=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－10自由度为：1128301)221142(103')'2(3=--=--⨯+⨯-⨯=--+-=F P P P n F H L或：122427211229323=--=⨯-⨯-⨯=--=H L P P n F1－1122424323=-⨯-⨯=--=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 ⨯=⨯ωω11314133431==P P ω1－14：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=⨯===ω1－15：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 12P 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 ⨯=⨯ωω121214122421r P P ==ω 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=，s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。

在三角形ABC 中，BCAAB BC ∠=sin 45sin 0，52sin =∠BCA ，523cos =∠BCA ，45sin sin BC ABCAC =∠，mm AC 7.310≈s mm BCA AC P P v v P /565.916tan 1013141133≈∠⨯===ω1224212141P P P P ωω=s rad AC P P P P /9.21002101001122412142≈-⨯==ωω1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。

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习题与参考答案一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）1 一般开式齿轮传动的主要失效形式是。

A。

齿面胶合 B。

齿面疲劳点蚀C。

齿面磨损或轮齿疲劳折断 D。

轮齿塑性变形2 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。

A. 齿面胶合B. 齿面疲劳点蚀C。

齿面磨损 D. 轮齿疲劳折断3 45钢齿轮,经调质处理后其硬度值约为。

A. 45~50 HRCB. 220～270 HBSC. 160～180 HBS D。

320～350 HBS4 齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为。

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→滚齿→渗碳淬火→磨齿D. 齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火5 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是。

A。

45钢 B。

ZG340-640C。

20Cr D。

20CrMnTi6 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在。

A. 跑合阶段 B。

稳定性磨损阶段C。

剧烈磨损阶段 D. 齿面磨料磨损阶段7 对于开式齿轮传动,在工程设计中，一般 .A. 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度B. 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度C。

只需按接触强度设计D。

只需按弯曲强度设计8 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。