第14章机械传动系统方案设计分析

《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14章　链传动一、填空题1．链传动中，即使主动链轮的角速度是常数，也只有当______时，从动轮的角速度和传动比才能得到恒定值。

[西南交通大学1998研]【答案】z1=z2，中心距是链节距的整数倍【解析】当z1=z2，中心距是链节距的整数倍时，瞬时传动比为恒定值，且恒为1。

2．对于高速重载的套筒滚子链传动，应选用节距______的排链；对于低速重载的套筒滚子链传动，应选用______节距的链传动。

[华中理工大学1998研]【答案】小；大【解析】高速重载时，为了减轻多边形效应，应选小节距链；同时为了满足重载要求，须采用多排链。

低速重载时，由于速度低，由多边形效应带来的动载荷相对较小，因此优先考虑大节距链，以解决满足承载能力这一主要问题。

二、判断题1．链传动的平均传动比恒定不变。

（）[重庆大学2001研]【答案】对【解析】根据链传动平均传动比的定义i=n1/n2=z2/z1可知，平均传动比i只与大小链轮的齿数有关。

尽管链传动的平均传动比恒定，但其瞬时传动比却是时时变化的。

三、选择题1．有一减速装置由带传动、链传动和齿轮传动组成，其安排顺序以方案（）为好。

[山东大学2004研]A．带传动→齿轮传动→链传动B．链传动→齿轮传动→带传动C．带传动→链传动→齿轮传动D．链传动→带传动→齿轮传动【答案】A【解析】带传动通常放在传动系统的高速级，链传动不适合高速场合。

2．套筒滚子链传动中心距过小的缺点是（）。

[国防科技大学2000研]A．链条工作时颤动，运行不平稳B．链条运动不均匀性与冲击性作用增强C．链条磨损快，小链轮上的包角小D．容易发生“脱链”现象【答案】C【解析】中心距过小则单位时间内链条的绕转次数增多，链条曲伸次数和应力循环次数增多，因而加剧了链的磨损和疲劳，链寿命短；同时链条在小链轮上包角变小，轮齿受力大。

3．应用标准套筒滚子链传动的额定功率曲线，必须根据（）来选择链条的型号和润滑方法。

[上海交通大学2000研]A．链条的圆周力和传递功率B ．小链轮的转速和计算功率C ．链条的圆周力和计算功率D ．链条的速度和计算功率【答案】B四、简答题如图14-14所示为链传动与带传动组成的减速传动装置简图。

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。

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% 。

绪论第1章机械设计概述第2章润滑与密封概述第3章平面机构的结构分析第4章平面连杆机构第5章凸轮机构第6章间歇运动机构第7章螺纹连接第8章轴毂连接第9章带传动第10章链传动第11章齿轮传动第12章蜗杆传动第13章齿轮系第14章机械传动设计第15章机械的调速与平衡第16章轴第17章滚动轴承第18章滑动轴承第19章联轴器、离合器第20章弹簧目录绪论0．1机器的组成及特征0．2课程的内容、性质和任务0．3 学习方法复习题与练习题第1章机械设计概述1．1 机械设计的基本要求1．2机械设计的内容与过程1．3机械零件的失效形式及设计计算准则1．4机械零件的接触强度1．5机械零件的标准化1．6现代机械设计理论概述复习题与练习题第2章润滑与密封概述2．1摩擦与磨损2．2润滑2．3密封复习题与练习题第3章平面机构的结构分析 (25)3．1 机构结构分析的内容及目的…一253．2 运动副 (25)3．3 平面机构的运动简图 (27)3．4 平面机构的自由度与实例分析 (30)3．5 平面机构的组成原理与结构分析…………………．．……………．33复习题与练习题........................一36 第4章平面连杆机构 (39)4．1 概述 (39)4．2 用图解法作平面机构的运动分析 (39)4．3 用图解法作平面机构的力分析 (43)4．4铰链四杆机构的基本类型及其演化 (51)4．5铰链四杆机构的基本特性……．544．6 平面四杆机构的设计与实例分析 (58)复习题与练习题 (62)第5章凸轮机构 (64)5．1 概述..................”...............． (64)5．2从动件常用运动规律…………．665．3盘形凸轮轮廓设计…………一705．4 凸轮机构基本尺寸的确定 (74)复习题与练习题……………．……一76第6章间歇运动机构 (77)6．1棘轮机构……………………一776．2槽轮机构...........................一81 6．3 不完全齿轮机构 (85)6．4 凸轮式间歇运动机构…………一86复习题与练习题 (87)第7章螺纹连接 (88)7．1 螺纹连接的基本知识 (88)7．2 螺纹连接的预紧与防松 (91)7．3 单个螺栓连接的强度计算 (95)7．4 螺栓组连接的设计计算与实侈4分析 (101)7．5提高螺栓连接强度的措施…一1097．6 螺旋传动 (110)复习题与练习题………一…………‘·1 16课堂讨论题.................................一1 18 第8章轴毂连接 (119)8．1 概述......一 (119)8．2键连接……………………．1198．3花键连接…………………一1238．4销连接 (125)8．5过盈配合连接………………一126复习题与练习题 (127)第9章带传动 (128)9．1 概述 (128)9．2带和带轮..................-． (131)9．3 带传动的工作情况分析 (138)9．4 普通V带传动的设计与实例分析 (142)9．5 V带传动的张紧、正确安装与维护 (155)9．6 同步带传动设计 (157)复习题与练习题…………………．．165第10章链传动 (167)10．1 概述 (167)10．2链传动的结构和标准 (168)10．3链传动的工作情况分析 (170)10．4链传动的合理布置和润滑 (173)10．5 滚子链传动的设计计算与实例分析 (175)复习题与练习题…………………．．179第1l章齿轮传动 (181)11．1 齿轮传动的特点和基本类型 (181)11．2 齿廓啮合基本定律…………-18311．3渐开线及渐开线齿轮 (184)11．4渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算……]8911．5渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 (192)11．6 渐开线齿廓切削加工的原理 (196)11．7 渐开线齿廓的根切现象与标准外齿轮的最少齿数 (198)11．8 变位齿轮传动 (199)儿．9 齿轮传动的失效形式及设计准则 (203)儿．10齿轮的常用材料及许用应力 (206)11．1l 直齿圆柱齿轮传动的强度计算 (210)11．12平行轴斜齿圆柱齿轮传动 (215)11．13 交错轴斜齿圆柱齿轮传动 (220)儿．14直齿锥齿轮传动 (222)11．15 齿轮结构设计 (228)11．16齿轮传动的润滑与效率 (230)11．17标准齿轮传动的设计计算与实例分析…………………．231复习题与练习题 (239)课堂讨论题………………………．242第12章蜗杆传动 (243)12．1 蜗杆传动的特点与类型 (243)12．2 阿基米德蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 (245)12．3 蜗杆传动的相对滑动速度与效率 (250)12．4蜗杆传动的失效形式、材料与结构.....................．．.........．252 12．5 蜗杆传动的强度计算 (256)12．6 蜗杆传动的润滑与热平衡计算 (258)12．7 蜗杆传动的设计计算与实例分析 (260)12．8普通圆柱蜗杆传动的精度等级选择及安装与维护……．262复习题与练习题 (263)第13章齿轮系..............................．．265 13．1轮系的分类 (265)13．2定轴轮系传动比计算 (267)13．3周转轮系传动比计算 (269)13．4复合轮系传动比计算 (271)13．5轮系的应用 (272)13．6其他类型行星传动简介 (274)复习题与练习题…………………．．276第14章机械传动设计......................-279 14．1概述 (279)14．2机械传动的类型…………一28014．3机械传动的特性和参数 (283)14．4机械传动的方案设计 (287)14．5机械传动的设计程序 (292)复习题与练习题........................一292 第15章机械的调速与平衡 (293)15．1机械的运转过程及速度波动的调节 (293)15．2 飞轮的近似设计方法 (295)15．3机械的惯性载荷及平衡......．．298 15．4 刚性回转体的平衡 (300)复习题与练习题 (303)第16章轴 (305)16．1 概述 (305)16．2轴的材料及选择…………一30716．3轴的结构设计 (309)16．4轴的强度计算 (313)16．5轴的刚度计算 (317)16．6轴的设计计算与实例分析 (318)复习题与练习题 (329)附表 (330)第17章滚动轴承 (335)17．1 概述 (335)17．2滚动轴承的代号 (340)17．3 滚动轴承的工作情况分析 (343)17．4滚动轴承类型的选择 (346)17．5滚动轴承尺寸的选择.........．．348 17．6 滚动轴承组合设计 (358)17．7 滚动轴承的设计计算与实例分析 (366)复习题与练习题 (372)课堂讨论题 (373)第18章滑动轴承 (374)18．1 概述 (374)18．2 滑动轴承的结构 (374)18．3 滑动轴承的材料 (378)18．4滑动轴承的润滑 (380)18．5 非液体摩擦滑动轴承的设计计算与实例分析 (383)18．6液体动压润滑的形成及基本方程 (385)18．7 其他滑动轴承简介 (388)18．8 滚动轴承与滑动轴承性能比较 (389)复习题与练习题…………………一390第19章联轴器和离合器 (391)19．1联轴器 (391)19．2 离合器 (397)复习题与练习题........................一402 第20章弹簧 (403)20．1概述 (403)20．2 圆柱螺旋弹簧的结构和几何尺寸 (405)20．3 弹簧的材料与制造 (407)20．4 圆柱螺旋压缩(拉伸)弹簧的设计计算与实例分析 (409)复习题与练习题 (415)参考文献 (417)。

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______。