第14章机械传动系统方案设计

机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社课后答案(1-18章全)机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第 1 章机械设计概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 1第 2 章摩擦、磨损及润滑概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????? 3第 3 章平面机构的结构分析??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 12第 4 章平面连杆机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 16第 5 章凸轮机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????36第 6 章间歇运动机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 46第7 章螺纹连接与螺旋传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 48第8 章带传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????60第9 章链传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????73第10 章齿轮传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????80第11章蜗杆传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????112第12 章齿轮系??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????124第13 章机械传动设计???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 131第14 章轴和轴毂连接??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 133第15 章轴承??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????????138第16 章其他常用零、部件??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 152第17 章机械的平衡与调速??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 156第18 章机械设计CAD 简介??????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????163第1章机械设计概述1.1 机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。

《汽车机械基础》习题参考答案第14章液压传动概论1．什么叫液压传动？试叙述液压传动的工作原理。

答：液压传动是以受压的流体（油或合成液体）作为工作介质，利用液体的压力传递运动和动力的一种传动方式。

液压传动的工作原理，其实就是利用液体在密闭容器中变化的压力来实现运动和动力传递的。

液压传动装置实质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，然后又将液压能转换为机械能做功。

2．试记述液压系统的组成。

答：液压传动系统一般由四部分组成。

（1）动力装置：是将电动机或发动机输出的机械能转换为油液的液压能的装置，常为液压泵。

（2）执行元件：是将油液的液压能转换为驱动工作部件的机械能的装置。

实现直线运动的执行元件叫液压缸；实现旋转运动的执行元件叫做液压马达。

（3）控制调节装置：用以控制调节液压系统中油液的流动方向、压力和流量的装置，如方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀等。

（4）辅助装置：包括油箱、滤油器、蓄能器、热交换器、压力表、管件和密封装置等。

3．液压有哪些优、缺点？答：液压传动的优点：（1）可以在大范围内实现无级调速，而且调速性能良好；（2）传动装置工作平稳、反应速度快、冲击小，能快速启动、制动和频繁换向；（3）在相同输出功率的情况下质量轻、体积小、结构紧凑；（4）易于实现自动化，特别是电、液联合应用时，易于实现复杂的自动工作循环；（5）液压传动工作安全性好，易于实现过载保护，同时因采用油液为工作介质，相对运动表面间能自行润滑，故使用寿命较长；（6）液压元件已标准化、系列化和通用化，便于设计、制造、维修和推广使用。

液压传动的缺点：（1）由于泄漏及流体的可压缩性，无法保证严格的传动比；（2）当油温或载荷变化时，往往不易保持运动速度的稳定；（3）液压元件制造精度要求高，使用维护比较严格；（4）系统的故障原因有时不易查明。

4．液压油的主要性质是什么？黏性的物理意义是什么？答：液压油的主要性质是可压缩性和黏性。

第十二章其他常用机构一、选择题：1、用单万向节传递两相交轴之间的运动时，其传动比为变化值；若用双万向节时，其传动比C。

(A) 是变化值；(B) 一定是定值；(C) 在一定条件下才是定值2、在单向间歇运动机构中， A 的间歇回转角在较大的范围内可以调节。

（A）槽轮机构(B) 棘轮机构（C）不完全齿轮机构(D) 蜗杆凸轮式间歇运动机构3、在单向间歇运动机构中， C 可以获得不同转向的间歇运动。

（A）不完全齿轮机构(B) 圆柱凸轮间歇运动机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构4、家用自行车中的“飞轮”是一种超越离合器，是一种 C 。

（A）凸轮机构(B) 擒纵轮机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构二、填空题：1、棘轮机构是由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪组成，可实现运动，适用于低速轻载的场合。

其棘轮转角大小的调节方法是：改变主动摇杆摆角的大小、加装一棘轮罩以遮盖部分棘齿。

2、槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮、机架组成，优点是：结构简单、外形尺寸小、机械效率高，能较平稳、间歇地进行转位，缺点是：存在柔性冲击，适用于速度不太高的场合。

3、擒纵轮机构由擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮及机架组成。

4、擒纵轮机构优点是结构简单，便于制造，价格低廉，缺点是振动周期不很稳定，故主要用于计时精度要求不高、工作时间较短的场合。

5、凸轮式间歇运动机构由主动轮和从动盘组成，主动凸轮作连续转动，通过其凸轮廓线推动从动盘作预期的间歇分度运动。

优点是：动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装置，定位精度高，结构紧凑，缺点是：加工成本高，装配与调整的要求严格。

6、不完全齿轮机构由一个或一部分齿的主动轮与按动停时间要求而作出的从动轮相啮合，使从动轮作间歇回转运动。

工作特点是：结构简单，制造容易，工作可靠，动停时间比可在较大范围内变化，但在从动轮的运动始末有刚性冲击，适合于低速、轻载的场合。

7、螺旋机构是由螺杆、螺母和机架组成，通常它是将旋转运动转换为直线运动。

第13章机械传动设计13.1简述机械传动装置的功用。

答： (1) 把原动机输出的速度降低或增速。

（2) 实现变速传动。

（3）把原动机输出转矩变为工作机所需的转矩或力。

（4）把原动机输出的等速旋转运动，转变为工作机的转速或其它类型的运动。

（5）实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机。

13.2选择传动类型时应考虑哪些主要因素？答：根据各种运动方案，选择常用传动机构时，应考虑以下几个主要因素：（1）实现运动形式的变换。

（2）实现运动转速（或速度）的变化。

（3）实现运动的合成与分解。

（4）获得较大的机械效益。

13.3常用机械传动装置有哪些主要性能？答：（1）功率和转矩；（2）圆周速度和转速；（3）传动比；（4）功率损耗和传动效率；（5）外廓尺寸和重量。

13.4机械传动的总体布置方案包括哪些内容？答：总体布置方案包括合理地确定传动类型；多级传动中各种类型传动顺序的合理安排及各级传动比的分配。

13.5简述机械传动装置设计的主要内容和一般步骤。

答：（1）确定传动装置的总传动比。

（2）选择机械传动类型和拟定总体布置方案。

（3）分配总传动比。

（4）计算机械传动装置的性能参数。

性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等。

（5）确定传动装置的主要几何尺寸。

（6）绘制传动系统图。

（7）绘制装置的装配图。

第14章轴和轴毂连接14.1轴按功用与所受载荷的不同分为哪三种？常见的轴大多属于哪一种？答：轴按功用与所受载荷不同可分为心轴、传动轴和转轴三类。

常见的轴大多数属于转轴。

14.2轴的结构设计应从哪几个方面考虑？答：轴的结构设计应从以下几方面考虑：（1）轴的毛坯种类；（2）轴上作用力的大小及其分布情况；(3)轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其它特殊要求。

14.3制造轴的常用材料有几种？若轴的刚度不够，是否可采用高强度合金钢提高轴的刚度？为什么？答：制造轴的常用材料有碳素钢和合金钢。

第三章部分题解参考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？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 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：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 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：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 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。

习题3-6(a)图 习题3-6(d)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。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F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)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)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。

解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。

当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。

14-1解I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。

14-2解圆整后取d=37 mm 。

14-3解14-4解按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。

14-5解这两个轴都是心轴，只承受弯矩。

两种设计的简化图如下：图14.5 题14-5 解图图14.6 （ a ）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4 % 。

得：图14.6 （ b ）中，14-6解故。

14-7解由题可知，，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（i = Ⅰ, Ⅱ,Ⅲ）设：，则，，14-8解1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为：图14.8 题14-8 解图2. 轴的空间受力情况如图14.8 （a ）所示。

3. 垂直面受力简图如图14.8 （b ）所示。

垂直面的弯矩图如图14.8 （ c ）所示。

4. 水平面受力简图如图14.8 （d ）所示。

水平面的弯矩图如图14.8 （ e ）所示。

B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：C 点右边的弯矩为：C 点左边的弯矩为：5. B 点和C 点处的合成最大弯矩为：6. 转矩图如图14.8 （f ）所示，其中。

7 ．可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗4% 后为：14-9解该题求解过程类似于题14-8 。

在此略。

14-10解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11解1. 求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。

2 ．计算减轻重量的百分率实心轴质量＝密度×体积空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为42.12% 。

机械设计手册机械传动机械设计手册是机械工程师必备的工具书，用于指导机械传动的设计和计算。

机械传动是将动力从一个部件传递给另一个部件的过程，它是机械系统运行的关键环节之一。

机械传动的设计对于机械系统的性能和可靠性具有重要影响。

机械传动可以分为多种类型，包括齿轮传动、带传动、链传动等。

每种传动类型都有其特点和适用范围。

齿轮传动是最常见和最普遍应用的机械传动形式之一。

它主要由两个或多个齿轮组成，通过齿轮的啮合将动力传递给其他部件。

齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定、传动精度高等优点，广泛应用于各个领域。

在机械传动的设计过程中，需要考虑多个因素。

首先是传动比的选择，传动比决定了传动输出转速和扭矩与输入转速和扭矩的关系。

传动比的选择要根据系统要求和传动部件的可靠性等因素进行合理确定。

其次是传动装置的布局和安装方式。

传动装置的布局应考虑机械的布局结构和空间限制等因素，合理安装传动装置可以提高机械系统的运行效率和可靠性。

机械传动的设计还需要考虑传动件的强度和寿命。

传动件的强度是指传动部件在工作过程中所能承受的最大载荷，而传动件的寿命则是指传动部件在规定工况下能够工作的时间。

在设计过程中，要根据传动装置的工作负荷和传动件的材料等因素，进行合理的强度计算和寿命评估。

此外，机械传动的设计还要考虑传动效率和噪声。

传动效率是指机械系统在能量传递过程中的损失程度，传动效率的高低直接影响着机械系统的能源利用效率。

而噪声是机械系统运行时产生的声音，对于某些应用领域，如航空航天、医疗器械等，噪声控制往往是设计的重要考虑因素之一。

综上所述，机械传动的设计是机械设计中重要的一部分，涉及到传动类型选择、传动比确定、布局和安装、传动件强度和寿命计算、传动效率和噪声控制等方面。

只有通过科学合理的设计和计算，才能够确保机械传动系统的正常运行和高效性能。

因此，机械设计手册中关于机械传动的内容是机械工程师在设计实践中必不可少的参考资料。

第14章 蜗杆传动1．运动分析: 正确啮合的条件，自锁条件，压力角α、导程角γ、螺旋角β2．齿轮材料: 蜗杆副选材原则，热处理工艺3．受力分析: F t 、F r 、F a ，失效形式，设计准则4．设计计算: 直径系数，主要参数，蜗轮疲劳强度，热平衡计算5．结构与润滑: 蜗杆、蜗轮结构型式，润滑方式【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______。

键对的轴向位移、径向位移、角位移或综合位移。

②万向联轴器1——主、从动轴的叉状接头；2——十字形连接件；3——轴销；4——中间轴，左右单万向联轴器。

=45°。

允许两轴线夹角αmax单万向联轴器：ω1恒定时，ω4变速，引起惯性力。

双万向联轴器：可使从动轴ω恒定。

条件——中间轴两叉头在同一平面内；两万向联轴器的夹角需相等。

应用：汽车、拖拉机、金属切削机床中。

组成：两个外表面带齿的套连）；两个内表面有（螺栓联工作时：转矩有齿轮传递。

14—4 非金属弹性元件挠性联轴器L sd1:10圆锥形孔圆柱形孔短圆柱形孔A12345A A§14—5 牙嵌离合器组成：左摩擦盘（联接主动轴）右摩擦盘（从动轴，可工作原理：依靠接触面上产生的摩擦力矩来传递特点：可平稳的接合、脱开；、多片式摩擦离合器外套筒内套筒内摩擦片主动轴从动轴特点：结构紧凑、轴向压力小，传递转矩大。

应用：机床变速箱、飞机、汽车及起重设备中。

自动离合器自动离合器是能根据机器运转参数（T,n ）的变化而自动完成接合和分离动作的离合器。

当传递的转矩达到一定值时，便能自动分离，具有防止摩擦式安全离合器二、离心式离合器套筒1与主动轴连，套筒2与从动轴连，外表面覆着石棉的闸块3，当转速大时，闸块3产生的离心力使闸块压向套筒2，产生摩擦力从而带动从动轴一起转。

相连，1内均有径向叶片，14—8 制动器。