习题册(上)答案09 - 图文

机械设计基础 习题册(上)

机械设计基础课程组

目 录

第1章 静力学基本概念和受力分析....................................3 第2章 平面汇交力系的合成.........................................6 第3章 力矩与力偶..................................................8 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章

平面任意力系 .............................................10 平面机构的结构分析.........................................12 平面连杆机构...............................................17 凸轮机构...................................................22 齿轮传动 ................................................25 蜗杆传动 ................................................33

1

第1章 静力学基本概念和受力分析

一、填空题

1.所谓平衡,是指物体相对参考系保持 静止 或做 匀速直线 运动。 2.力是物体间的 相互机械 作用,力的国际制单位是 牛 。

3.力的作用效果取决于力的三要素,即:力的 大小 、力的 方向 和力的 作用点 。 4.物体的受力分析有两个步骤:一是取 分离体 ,二是画 受力图 。

5.刚体受两个力处于平衡状态的充要条件是:这两个力 大小相等 、 方向相反 ,且作用在 同一直线上 上。

6.柔性约束的约束反力只能是 拉 力,作用在连接点,作用线沿绳索方向,且 背离 物体。

7.光滑面约束的约束反力沿接触面的 法线 方向,且 指向 物体。 8.铰链支座的约束反力通过圆销的 中心 。活动铰链支座的约束反力 垂直 支承面;而固定铰链支座的约束反力方向一般不能确定,通常用两个 正交 的分力来表示。

9.作用于刚体上的力,可沿其 作用线 移动到刚体内任意点,而不会改变力的作用效果,这称为力的可传性原理。

二、选择题

1.约束反力方向不能直接确定的约束是 C 。

A.柔体约束 B.光滑面约束 C.固定铰链支座 D.活动铰链支座 2.二力平衡公理说明了 B 。

A.力永远是成对出现的 B.同一物体上两力的平衡条件 C.两物体间的的相互关系 D.都不正确

3.在静力分析时,通常忽略物体的变形对受力平衡的影响,即把物体视为 A 。 A.刚体 B.质点 C.平衡体 D.二力构件

4.力对物体的作用效应有两种,其中使物体的运动状态发生改变,称为力的 D 。 A.内效应 B. 运动效应 C.变形效应 D .外效应 5.力可沿其作用线移动到刚体任意一点,而不会改变该力对物体的作用效果,该定理称为 C 。

2

A. 加减平衡力系公理B.平行四边形公理 C.力的可传性定理 D.力的平移公理 6.工程上常将受两个力作用而平衡的构件称为 A 。

A.二力构件 B.平衡构件 C.对称构件 D.以上都不正确 7.光滑面约束的约束反力的方向是沿接触面 A ,并指向物体。 A.公法线 B.公切线 C.垂线 D.中心线 8.在国际制单位中,力的单位是 A 。

A.牛顿 B.千克 C.帕 D.吨 9.在图 1.1中 B 是平衡力。

A.G和N B.G和N/ C.N和N/ D.都不正确 10.在图 1.1中 A 是作用力与反作用力。

A.N和N/ B.N和G C.N/和G D.都不正确 图 1.1

三、判断题

1.刚体受两个力,大小相等方向相反且作用在同一线上,则物体处于平衡状态。(√ ) 2.作用在刚体上的力,可沿其作用线在刚体上任意移动,而不改变作用效果。(√ ) 3.力对物体的作用效果,只会使物体改变运动形式,即产生外效应。(× ) 4.力系的合力肯定比各个分力大。(× )

5.若刚体受到不平行的三力作用且平衡,则此三力的作用线必汇交于一点。(√ ) 6.两分力一定,则其合力大小和方向也一定;反之亦然。(× ) 7.若两个力大小相等,则这两个力就等效。(× )

8.作用力与反作用力定律是指作用于同一物体上的两个力,若大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,则物体处于平衡状态。(× )

9.固定铰链约束的约束反力方向一般不能直接确定。(√ )

10.力对物体的效应不仅决定于它的大小,而且还决定于它的方向,所以力是矢量。(√ ) 11.力对物体的作用效果不仅与它的大小有关,还与力的方向有关,因此力是矢量。(√ ) 12.只受两力的物体,都称之为二力构件,且这两个力必然是相等的。(× ) 13.二力构件上的两个力,力的方向必在两作用点的连线上。(√ )

14.固定铰链的约束反力方向不能确定,是用一个力偶和两个正交分力来表示。(× ) 15.约束反力的方向总是与阻碍的运动方向相反。(√ )

3

三、画物体受力图。

1.画出图1-2中球和杆的受力图。题中d)、e)、f)、g)、h)杆的自重不计。

a) b) c)

d) e) f)

g) h)

图 1.2

4

2.画出图1-3中杆和销的受力图,杆自重不计。

图 1.3

5

第2章 平面汇交力系的合成

一、填空题

1.通过力的合成,平面汇交力系最终的简化结果是:一个 力 。

2.平面汇交力系平衡的充要条件是: 合力为0 ;解析条件是: ∑Fx=0 、 ∑Fy=0 。

二 、选择题

1.汇交二力,其大小相等并与其合力一样大,此二力之间的夹角必为 C 。 A.0° B.90° C.120° D.180° 2.一物体受到两个共点力的作用,无论是在什么情况下,其合力 C 。 A.一定大于任意一个分力 B.至少比一个分力大 C.不大于两个分力大小的和,不小于两个分力大小的差 D.随两个分力夹角的增大而增大

3.有作用于同一点的两个力,其大小分别为6N和4N,今通过分析可知,无论两个力的方向如何,它们的合力大小都不可能是 D 。

A.4N B.6N C.10N D.1N

4.平面内三个共点力分别为3N、9N和6N,其合力的最大值和最小值分别为 B 。 A.24N和3N B.18N和0 C.6N和6N D.12N和9N 5.力与轴 C 时,则力在该轴上的投影为零。

A.平行 B.相交 C.垂直 D.以上均不正确 6.作用于平面内的力,可分解成两个共点力。力的分解可以有 D 解。 A.一个 B.两个 C.几个 D.无穷多

三.判断题

1.当力与坐标轴垂直时,力在该坐标轴上的投影为零。(√ )

2.若两个力在同一轴上的投影相等,则这两个力的大小必定相等。(× ) 3.合力不可能小于力系中最小的那个分力。(× )

4.作用于平面内的力,可分解成两个共点力,且分解结果是唯一的。(× ) 5.平面汇交力系的平衡方程有两个,可求解两个未知量。(√ )

6

四.计算题

1.如图2.1所示,已知各力F= 240N,α=30°,试计算各力在x轴和y轴上的投影。 解:F1X??F1??240N F1y?0

F2x?0 F2y??F2??240N

F?3X?F3.cos30?240?32?1203N F3y?F3.sin30??240?12?150N FF?34X??4.cos30??240???1203N 2Fn3?0?240?14y?F4.si2?120N F15X??F5.sin30???240???120N 2F5y?F?35.cos30?240??1203N 2 F6X??F6.cos30???240?3??1203N ?12F6y??F6.sin30??240?2??120N

2.如图2.2所示,已知各力F1= 200N,F2= 180N,G= 300N,FT= 240N,,试计算各力在坐标轴上的投影。

解:F1X?F1?200N F1y?0

F2x?0 F2y?F2?180N

Gx?0 Gy??G??300N 图 2.2

F?3 4X??F4.cos30??240? 2??1203NF?Ty?FT.sin30?240?12?120N

*3.系如图2.3所示的平面汇交力。已知各力F1=600N,F2=300N,F3=400N,求力系的合力。

解:略。

图 2.3

7

第3章 力矩与力偶

一、填空题

1.力对物体的转动效应是用 力矩 来度量。

2力矩的大小等于力的大小与 力臂 乘积,其国际制单位是 N.m 。 3.力矩是代数量,通常规定:力使物体绕矩心作 逆时针 方向转动时,力矩为正。 4.当力的作用线通过 矩心 时,力对点之矩为零。

5.一对等值、反向、不共线的平行力所组成的力系称为 力偶 。

6.力偶无合力,因此力偶不能用一个 力 来平衡。力偶对刚体只会产生 转动 效应,而不会产生移动效应。

7.力偶对物体的转动效应取决于力偶矩的 大小 、转向和力偶作用平面三要素。

二、判断题

1.所谓力臂,是指矩心到力的作用线的垂直距离。(√ ) 2.同力矩一样,力偶矩的国际制单位也为N.m。(√ )

3.当力的作用线通过了矩心,无论力的大小如何,力矩肯定等于零。(√ ) 4.力偶对物体不仅会产生转动效应,而且会产生移动效应。(× ) 5.力偶的三个要素是:力偶矩的大小、方向和作用点。(× ) 6.力偶无合力,力偶不能用一个力来代替,也不能用力来平衡。(√ )

三、计算题

1.如图3-1所示,已知F=350N,a=1500mm,b=500mm,分别求力F对杆左端点之矩。

a) b)

解:力的作用线通过O点,故: 解: MD(F)=F.(a.sin60°)

Mo(F)=0 ?350?1.5?3

2=45.5N.m

8

c) d)

图 3.1

解:ME(F)=F.a 解:MA(F)=-F.b =350×1.5 =-350×0.5 =525 N.m =-175 N.m

2.如图3-2所示,F=200N,a=1200mm,b=500mm,试利用合力矩定理分别求力F对A点之矩。

图 3.2

31?解:FX?F.cos30?200??173.2N 解:FX?F.cos60??200??100N

223? Fy?F.sin30??200?1?100N Fy?F.sin60?200??173.2N

22MA(F)= MA(Fx)+ MA(Fy) MA(F)= MA(Fx)+ MA(Fy)

=-Fx.b+Fy.a =Fx.0+Fy.2a

=-173.2×0.5+100×1.2 =173.2×2.4 =33.4 N.m =415.68N.m *3.如图3-3所示,分别求力F对A、B、C、D点之矩。

图 3.3

9

第四章 平面任意力系

一、填空题

1.作用在刚体上的力,可平移到刚体上的任意一点,但必须附加一个 力偶 。 2.平面任意力系向平面内任意点简化,可得到一个 力 和一个 力偶 ,分别称之为主矢和主矩。

3.固定端约束的约束反力是用两个 正交分力 和一个 力偶 来表示。 4.平面任意力系平衡的充要条件是:力系简化后的 主矢 与 主矩 同时等于零。

二、判断题

1.力可在刚体上沿作用线滑移,或平行移动,力的作用效果不会产生改变。(× ) 2.平面任意力系可简化到平面内任意点,其简化的结果是:一个合力。(× ) 3.固定端约束的约束反力的方向不确定,一般用两个正交分力来表示。(× ) 4.平面任意力系,只要简化后的主矢和主矩均为零时, 则该力系一定处于平衡。(√ ) 5.固定端约束同时限制了物体的移动和转动,因此其约束反力既有力,也有力偶。(√ )

三、计算题

1.如图4.1所示,已知重物G=8KN,α=60°,β=30°,求绳AB和AC的拉力。 解(1)取点A为研究对象,画受力图:

(2)建立坐标系,如图所示: (3)列平衡方程: ΣFX =0: FAC-Gcos300=0 ΣFY=0: FAB-Gsin300=0 解方程得:

FAB=4kN, FAC=5.7kN

2.如图4.2所示,已知力F=10KN,求A点和B两点的约束反力。 解(1)取杆AB为研究对象,画受力图: (2)建立坐标系,如图所示: (3)列平衡方程: ΣFX =0: FAX-Fcos450=0 ΣFY=0: FAY+FB-Fsin450=0

ΣMA(F)=0: -F.(sin450*0.6)+FB*0.9=0 (4)解方程得:

FAX=7.1kN, FAY=2.4kN FB=4.7KN

10

3.如图4.3所示,已知重物W=12KN,杆件自重不计,求A点和B两点的约束反力。

解(1)取销C为研究对象,画受力图 (2)建立坐标系,如图所示: (3)列平衡方程: ΣFX =0: -FAB-FBCcos600=0 ΣFY=0: -W+FBC-Fsin600=0 (4)解方程得:

FAB=6.9 kN,FBC =13.8kN

4.如图4.4所示,已知重物G=8KN,杆件自重不计,求绳AC的拉力和B点的约束反力。 解(1)取杆AB为研究对象,画受力图: (2)建立坐标系,如图所示: (3)列平衡方程: ΣFX =0: FBX-FTcos300=0 ΣFY=0: FBY+FTsin300-G=0

ΣMB(F)=0: FT(sin300*0.5)-G*0.3=0 (4)解方程得:

FBX=8.3 kN,FBY=3.2 kN,FT=9.6 kN

5.柱式起重机臂AB的A端用铰链连接在柱上,端用绳索BC拉住,已知G=2kN,不计AB自重,求绳索的拉力及臂AB所受的力。

解(1)取臂AB为研究对象,画受力图: (2)建立坐标系,如图所示: (3)列平衡方程:

ΣFX =0: FA-T cos450- G cos300=0 ΣFY=0: T sin450-Gsin300=0 (4)解方程得:

T=2 KN , FA=3+1kN

11

6.图示支架,已知重物W=24KN作用,杆件自重不计,试分别求支架B端的约束反力及CD杆所受的力。

解(1)取杆AB为研究对象,画受力图:

(2)建立坐标系,如图所示: (3)列平衡方程:

ΣFX =0: FBX-FCDcos300=0 ΣFY=0: FBY-W+FCDsin300=0 ΣMB(F)=0: 4W-FCD*3 sin300=0 (4)解方程得:

FBX=323 kN,FBY= -8kN,FCD =64 KN

7.简易起重机用钢丝绳吊起重W=2000N的重物,各杆自重不计,A、B、C三处简化为铰链连接,求杆AB和AC受到的力。(滑轮尺寸和摩擦不计)

解(1)取轮A为研究对象,画受力图: (2)建立坐标系,如图所示: (3)列平衡方程:

ΣFX =0: -FBA-FCAcos600=0 ΣFY=0: FCAsin600-w=0 (4)解方程得:

FBA=23/3kN,FCA=43/3 kN

8.已知杆AB上的作用力F=15kN,M=3kN.m,杆自重不计,求A、B处支座反力 解(1)取AB杆为研究对象,画受力图:

(2)建立坐标系,如图所示: (3)列平衡方程: ΣFY=0: FA- FB-F=0 ΣMA(F)=0: FB*3-M-F*2=0 (4)解方程得:

FA=4 kN,FB=11 kN

12

第5章 平面机构的结构分析

一、填空题

1.两构件直接接触又能产生确定相对运动的连接,称为 运动副 。

2.运动副是两构件之间的一种 可动 连接,根据接触形式不同,它可分为___低副___和___高副___,齿轮副和凸轮副是属于 高副 。

3.平面内的自由构件具有 3 个自由度;平面机构自由度的计算公式为 F=3n-2PL-PH 。 4.低副是指两构件之间作_ 面__接触的运动副,一个平面低副会引入 2 个约束。 5.转动副和移动副都属于 低 副,引入一个转动副或移动副会限制 2 个自由度。 6.高副是指两构件之间作__点或线 接触的运动副,一个平面高副会引入 1 个约束。 7.机构具有确定运动的条件是机构自由度的数目 大于 零,且 等于 原动件的数目。 8.机构是具有确定相对确定相对运动的 构件 的组合,因此构件和 运动副 是组成机构的两个要素。

9.机构是由机架、主动件和 从动件 组成,其中的固定不动的构件,称为 机架 。 10.自由度计算公式F=3n-2PL-PH ,其中的n表示机构中的 活动构件 数目。 11.机械是 机器 和 机构 的总称。

12.机器中的每一个独立的运动单元体,称为 构件 ,即运动单元;而机器中的制造单元称为 零件 ;独立的装配组合体称为 部件 。

二、选择题

1.具有确定相对运动构件的组合称为 C 。

A.机器 B.机械 C.机构 D.构件

2.机构总是由若干个 B 通过运动副连接在一起,各实体之间具有确定的相对运动。 A.零件 B.构件 C.部件 D.机械 3.机构中构件之间的可动联接,称为 D 。

A.零件 B.构件 C.机构 D.运动副 4.凸轮副属于 A 。

A.高副 B.低副 C.移动副 D.转动副 5.当机构的自由度数F大于原动件数目时,机构将会__B___。

A.具有确定运动 B.运动不确定 C.构件被破坏 D.无影响

13

6.一个平面低副限制了 B 个自由度。

A.1 B.2 C.3 D.4

7.机构要具有确定运动所需的自由度数目应 A 机构中主动件的数目。 A.等于 B.大于 C.小于 D.不大于

8.平面机构自由度与组成机构的构件数目、运动副的数目性质的关系为 A 。 A.F=3n-2PL-PH B.F=3n-PL-2PH C.F=3n-2PL-2PH D. F=3n+2PH+PL 9.一个转动副引入 C 个约束,限制了 个自由度。

A.1、2 B.2、1 C.2、2 D.1、3 10.在机构运动中始终静止不动的是 A 。

A.机架 B.机构 C.主动件 D.从动件 11.当K个构件通过铰链连接在一起时,其组成转动副数目为 B 个。 A.K B.K-1 C.K+1 D.2 12.从机构结构观点来看,以下不属于机构组成的三部分是 B 。 A.机架 B.机器 C.主动件 D.从动件 13.无论运动副的具体结构如何,但凡是低副,两构件总是以 C 相接触。 A.点 B.线 C.面 D.螺旋 14.下列运动副中,接触面积小,单位面积受力较大的是 B 。 A.移动副 B.高副 C.转动副 D.螺旋副 15.火车轮与铁轨的接触是属于 B 。

A.移动 B.高 C.低 D.转动 16.机构引入一个高副,机构的自由度将减少 A 个。

A.1 B.2 C.3 D.0 17.机器中的独立装配单元称为 C 。

A.零件 B.构件 C.部件 D.机器 18.机构的运动特性与下列因素中的 C 有关。

A.构件的形状 B.运动副的具体结构 C.各运动副的位置 D.以上均无关 19.若复合铰链处有4个构件汇集在一起,应有 B 个转动副。 A.4 B.3 C .2 D.5 20.公式F=3n-2PL-PH 中的n表示机构中的 D 数目。

A.转动副 B.高副 C.低副 D.自由构件

三.判断题

1.从运动的观点来看,机构和机器之间并无区别,因此我们把两者总称为机械。(√ ) 2.不管何种机器,它都可以实现能量转换,或完成有用的机械功。(√ )

14

3.就功能而言,一台机器不管其内部结构如何,一般都由四个部分组成。(√ ) 4.机器中的每一个独立运动的实体,称为零件。( ) 5.在机器中,独立的装配单元称为部件,如滚动轴承等。(√ ) 6.机械中普遍使用的零件叫做通用零件,如螺栓、螺母等。(√ ) 7.构件可以是单一的零件,也可以是多个零件组成的刚性结构。(√ ) 8.简单来说,运动副是构件之间的可动联接。(√ )

9.相对运动为移动的运动副即称为移动副,它是高副的一种。(× ) 10.由于从动件相对凸轮能作相对转动,所以凸轮副是转动副。(× ) 11.轴与轴承所组成的运动副为转动副,是一种高副。(× ) 12.两个齿轮是作相对转动,故齿轮副为转动副。(× ) 13.虚约束是重复约束,因此在实际机构中完全可以不要。(× ) 14.转动副属于高副,又称铰链。(× ) 15.高副是点接触,低副是线接触。(× )

16.低副是面接触,通常接触面积大,单位面积受力较小,故承载能力大,耐磨损。(√ ) 17.任何机构中必有一个构件固定不动,成为机架。(√ )

18.组成机构的各构件是通过运动副而彼此相连,以保证具有确定的相对运动。(√ ) 19.机构中的原动件又称为主动件,原动件的数目只可能有一个。(× ) 20.机构运动简图可以不按照比例尺来画。(× )

21.机构的运动取决于运动副的类型、运动副的位置,而与构件的外形、运动副的具体结构无关。(√ )

22.当机构的自由度数目大于0时,机构就具有确定的运动。(× )

23.若机构有一个原动件、机构的自由度为1,则机构一定具有确定运动。(√ ) 24.机构自由度为0,说明各构件间没有相对运动,不具备运动性。(× ) 25.平面活动构件具有两个自由度,即平面内的转动和平面内的移动。(× ) 26.无论是引入转动副还是移动副,都会个入一个约束。(× ) 27.平面机构引入一个高副将引入2个约束。(× ) 28.凸轮副属于低副,它会限制2个自由度。(× )

29.平面机构自由度公式中的n是指组成机构的所有构件的数目。(× ) 30.复合铰链转动副的数目应是在该处汇交构件(包括固定件)的数目。(× )

15

四.综合题。

1、试画出图5.1所示各平面机构的运动简图。

(a) (b) (c)

图5.1

2.计算图5.2所示平面机构的自由度,圆弧箭头表示机构中的原动件。

解:F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×4-2×5 -1 =3×5-2×7 -0 =3×3-2×4 -1 =1 =1 =0

解:F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×5-2×7 -0 =3×5-2×7 -0 =3×4-2×5 -1 =1 =1 =1

16

解:F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×7-2×10 -0 =1

解:F=3n-2PL-PH =3×5-2×7 -0 =1

解:F=3n-2PL-PH =3×8-2×11 -1 =1

=3×6-2×8 -1 =1 F=3n-2PL-PH =3×4-2×4 -2 =2

F=3n-2PL-PH =3×5-2×7 -0 =1 =3×5-2×7 -0 =1

F=3n-2PL-PH =3×6-2×8 -1 =1

F=3n-2PL-PH =3×3-2×3 -2 =1 17

解:F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×8-2×11 -1 =3×6-2×8 -1 =1 =1

图5.2

解:F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×9-2×12 -2 =3×7-2×9 -2 =1 =1 3.计算图5.3所示机构的自由度,并判断它们的运动是否确定。

a) b)

图5.3

解:F=3n-2PL-PH F=3n-2PL-PH =3×7-2×9 -1 =3×10-2×14 -0 =2 =2

因机构自由度数目大于0,且自由度 因机构自由度数目大于0,且自由度 数目等于原动件数目,故运动确定。 数目等于原动件数目,故运动确定。

18

*4.试问图5.4所示各机构在组成上是否合理?如不合理,请针对错误提出修改方案。

解:F=3n-2PL-PH =3×5-2×7 -1 =0 机构无法运动,不合理 修改方案略。

5.4

F=3n-2PL-PH =3×5-2×7-1 =0

机构无法运动,不合理 修改方案略。 19

第6章 平面连杆机构

一、填空题

1.所有运动副均为 转动 副的四杆机构称为铰链四杆机构。它可分为三种基本形式,分别是 曲柄摇杆机构 、 双曲柄机构 和 双摇杆机构 。

2.铰链四杆机构中不与机架直接相连的称为 连杆 ,而与机架通过运动副直接相连的杆称为 连架杆 。

3.曲柄摇杆机构中,通常以 曲柄 为原动件,作 回转 运动。也可以以 摇杆 为主动件,如缝纫机的脚踏板机构。

4.一曲柄摇杆机构,摇杆往复运动的速度相等,则机构行程速比系数k= 1 ,极位夹角θ =0 ,机构 无 急回特性。

5.传动角γ是压力角α的 余角 ,其值愈 大 ,则传动性能愈好 。 6.铰链四杆机构中,连架杆的运动形式有两种,其中作连续转动的称为 曲柄 ,作摆动的称为 摇杆 。

7.机构的死点位置,是在从动件与 连杆 共线的位置。在死点位置,机构的压力角α为 90 °。曲柄摇杆机构只有以 摇杆 为主动件时才存在“死点”位置。

8.行程速比系数K是指空回行程的平均速度与 工作 行程的平均速度的比值。行程速比系数k值愈 大 ,机构急回特性愈显著,当k= 1 时,机构无急回特性。

9.铰链四杆机构要存在曲柄,最短杆与最长杆长度之和 小于或等于 其余两杆长度之和,且 机架 或 连架杆 必有一杆是最短杆。

10.在双曲柄机构中, 机架 肯定是最短杆,而在曲柄摇杆机构中,其最短杆肯定是 曲柄 。

11.在铰链四杆机构中,最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时,不论取哪一杆作为机架,均为 双摇杆 机构。

12.曲柄摇杆机构的最小传动角γmin出现在曲柄与 机架 共线的位置。而曲柄滑块机构最小传动角γmin出现在曲柄与导路相 垂直 的位置。

13.在铰链四杆机构中,在满足杆长和的条件下,若以最短杆的相邻杆为机架,可以组成 曲柄摇杆 机构,若以最短杆的相对杆为机架,可以组成 双摇杆 机构。

14.内燃机和冲床是 曲柄滑块 机构在工程中的应用实例。

15.曲柄摇杆机构中,摇杆往复运动不等的特性称为 急回特性 。该特性可用极位夹角或 行程速比系数 来衡量。

16.平面连杆机构中,从动件的受力方向与速度方向的夹角,称为机构的 压力角 。其值愈 小 ,机构的传力性能愈好。

20

二、选择题

1.曲柄滑块机构只有以 A 为主动件才存在死点位置。

A.摇杆 B.曲柄 C.连杆 D.滑块 2.曲柄摇杆机构中最短杆为 A 。

A.曲柄 B.摇杆 C.机架 D.连杆 3.为保证四杆机构良好的传动性能,应使机构的最小___B___大于其许用值。 A.压力角 B.传动角 C.极位夹角 D.应力 4.曲柄摇杆机构中,在 B 时,会出现死点位置;

A .曲柄与连杆共线 B. 摇杆与连杆共线 C .摇杆与曲柄共线 D.曲柄与机架垂直 5.缝纫机脚踏板机构属于 A 机构在工程中的应用。

A.曲柄摇杆 B.双曲柄 C.双摇杆 D.曲柄滑块 6.平面连杆机构,当极位夹角θ> A 时,机构有急回特性。 A.0 B.1 C.2 D.3 7.双曲柄机构中最短杆为 C 。

A.曲柄 B.摇杆 C.机架 D.连杆 8.当行程速比系数k B 1时,机构无急回特性。

A.= B.> C.< D.≥

9.在曲柄摇杆机构中,若曲柄为主动件作等速转动时,则从动件摇杆一般作 C 。 A.往复等速转动 B.往复变速转动 C.往复变速摆动 D.往复等速摆动 10.铰链四杆机构中,曲柄是作 A 运动。

A.整周回转 B.往复摆动 C.往复直线 D.间歇转动 11.在铰链四杆机构中,若连杆为最短杆,则该机构一定为 C 机构。

A.曲柄摇杆 B.双曲柄 C.双摇杆 D.曲柄滑块 12.机构极位夹角θ A ,行程速比系数k愈大,机构急回特性愈显著。 A.愈大 B.愈小 C.等于0 D.等于1 13.在铰链四杆机构中,只要 B 作为机架,便可得到双摇杆。

A.最短杆 B.最短杆的相对杆 C.最长杆 D.最短杆相邻杆 14.若连杆机构的极位夹角θ=60°,则行程速比系数K= D 。 A.1.2 B.1.4 C.1.6 D.2 15.机构传力性能的好坏不能用 B 来衡量。

A.压力角 B.极位夹角 C.传动角 D.都可以 16.铰链四杆机构从动件的接触点的受力方向和速度方向的夹角称为 A 。 A.压力角 B.传动角 C.楔角 D.极位夹角

17.为了便于观察和测量,工程上常以 C 来衡量连杆机构的传动性能。

21

A.极位夹角θ B.包角α C.传动角γ D.以上都可以 18.机构压力角α愈 B ,传动角γ愈大,机构传力性能愈好。

A.大 B.小 C.接近20° D.接近30° 19.曲柄摇杆机构以 B 为主动件时,机构具有急回特性。

A.摇杆 B.曲柄 C.连杆 D.滑块

20.铰链四杆机构满足杆长和的条件,若以最短杆的相邻杆为机架,可以得到 A 机构。 A.曲柄摇杆 B.双摇杆 C.双曲柄 D.曲柄滑块

21.在 B 机构中,当运动到各构件共线时,机构会出现运动的不确定性。 A.一般双曲柄 B.平行双曲柄 C.反平行双曲柄双摇杆 D.以上都有可能 22.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时,若机架为最短杆,则该机构为 B 机构。

A.曲柄摇杆 B.双曲柄 C.双摇杆 D.曲柄滑块 23.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时,若机架的相邻杆为最短杆,则该机构为 A 机构。

A.曲柄摇杆 B.双曲柄 C.双摇杆 D.曲柄 24.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时,若机架的相对杆为最短杆,则该机构为 C 机构。

A.曲柄摇杆 B.双曲柄 C.双摇杆 D.曲柄滑块

25.滑块机构是由 A 机构演化而来的。 A.曲柄摇杆 B.双曲柄 C.双摇杆 D.导杆

26.最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时,该机构一定为 C 机构。 A.曲柄摇杆 B.双曲柄 C.双摇杆 D.曲柄滑块 27.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时 若其中一连架杆为最短杆,则得到 A 机构。

A.曲柄摇杆 B.双曲柄 C.双摇杆 D.曲柄滑块 28.铰链四杆机构中传动角γ为 D ,传动效率最大,传力性能最好。 A.γ=0° B.γ=20° C.γ=45° D.γ=90° 29.为保证机构的传力性能良好设计时须限定最小 C 。

A.极位夹角θ B.压力角α C.传动角γ D.以上都要限制 30.在铰链四杆机构中,连杆和从动件所夹的锐角等于机构的 C 。

A.极位夹角θ B.压力角α C.传动角γ D.以上都不是

三、判断题

1.在铰链四杆机构中,取最长杆作为机架,则可得到双摇杆机构。(× )

22

2.当机构处于死点位置时,从动件会出现卡死或出现运动不确定现象。(√ ) 3,铰链四杆机构中,曲柄一定是最短杆。(× )

4.传动角是压力角的余角,它们都能反映机构的传力性能的好坏。 (√ ) 6.链四杆机构是低副机构,单位面积受力较小,耐磨损,可用于传递较大的载荷。(√ ) 7.压力角是指从动件的接触点的受力方向和速度方向的夹角。(√ ) 8.曲柄摇杆机构以摇杆为主动时,有急回特性。(× )

9.行程速比系数K=1时,表示从动件往复运动相等,机构无急回特性。(√ ) 10.铰链四杆机构,当极位夹角θ=1,机构无急回特性。(× )

11.全部由移动副和转动副联接的平面机构称为铰链四杆机构。(× ) 12.在铰链四杆机构中,只要以最短杆作为机架,则能得到双曲柄机构。(× ) 13.铰链四杆机构中,与机架直接相连的杆称为连架杆,它都是作往复摆动。(× ) 14.若要使机构受力良好,运转灵活,希望其传动角?大一些好。(√ ) 15.曲柄滑块机构一定具有急回运动性质。(× ) 16.行程速比系数k值愈大,机构急回特性愈显著。(√ ) 17.铰链四杆机构中,若存在曲柄,其曲柄一定是最短杆。(× ) 18.曲柄滑块机构只有以曲柄为主动件时才存在“死点”位置。(× )

19.在铰链四杆机构中,最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆长度之和时,不论取哪一杆作为机架,均为双摇杆机构。(√ )

20.为了保证机构传动性能良好,设计时应使机构的压力角α

min≥[α

]。( × )

21.飞机起落架和某些夹具都是利用死点位置来工作,工作可靠。(√ )

22.曲柄滑块机构一般以曲柄为主动件,但也有一些机械是以滑块为主动件。(√ )

四、综合题:

1.判断如图6.1所示铰链四杆机构的类型,并说明理由。

图6.1

解:45+90<70+80 45+1200<65+100 15+100<60+75 50+100>65+75 且机架最短 且连架杆最短 但连杆最短 故为双摇杆机构 故为双曲柄机构 故为曲柄摇杆机构 故为双摇杆机构

23

2.判断如图6.2所示铰链四杆机构的类型。若:(1)当固定构件AD时它属于那一类机构?(2)当固定构件AB时它又属于那一类机构?(3)当固定构件CD时它又属于那一类机构?

解:220+480<390+400,满足杆长各条件:

(1)若固定构件AD,则连架杆最短,属于曲柄摇杆机构; (2)若固定构件AB,则机架最短,属于双曲柄机构;

(3)若固定构件CD,则连杆最短,属于双摇杆机构;

图6.2

3.如图6.3所示铰链四杆机构,已知:LBC=50mm,LCD=35mm,LAB=30mm,AD为机架,试问: ⑴ 若此机构为双曲柄机构,求LAD的范围?

⑵ 若为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄, LAD的范围又为多少? 解:⑴要成为双曲柄机构,须机架AD最短,即满足: LAD≤30mm 同时要满足杆长和条件,LAD + 50≤30+35 即有: LAD≤15mm 故,LAD的范围为:LAD≤15mm

⑵ 若为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄,须AB最短,即满足:

LAD≥30mm,同时要满足杆长和条件: 图6.3 ①若BC最长(须LAD≤50mm):30+ 50≤LAD+35 即有:LAB≥45mm LAD的范围为 45mm≤LAD≤50mm

或②AD最长(须LAD≥50mm):30+ LAD≤50+35 即有:LAD≤55mm LAD的范围为 50mm≤LAD≤55mm ∴ LAD总的范围为:45mm≤LAD≤55mm

4.如图6.4所示铰链四杆机构,AD为机架,已知LAB=40mm,LBC=95mm,LCD=90mm,若要形成曲柄摇杆机构,且BC杆最长,试确定AD的取值范围。

解:⑴要成曲柄摇杆机构,须某连架杆最最短,即AB最短: LAD ≥ LAB=40mm 由于BC杆最长,所以:LAD ≤ LBC=95mm 同时要满足杆长和条件, 40+ 95 ≤ LAD +90 即有: LAD ≥ 45mm

故,LAD的范围为:45 ≤ LAD ≤95mm

图6.4

24

4.如图6.5所示曲柄摇杆四杆机构,试作出:⑴ 图示位置的压力角和传动角;⑵ 机构的两个极限位置,量出摇杆CD的最大摆角ψ和机构的极位夹角θ。

图6.5

5.如图6.6所示为一偏置式曲柄滑块机构,若曲柄为原动件,用作图法求该机构的最小传动角rmin。

图6.6

6.一铰链四杆机构,已知摇杆长LCD = 0.1m,摆角ψ=45°,机架长LAD = 0.07m,行程速比系数K=1.4,试用图解法求曲柄和连杆的长度。

解:略。

25

第7章 凸轮机构

一、填空题。

1.凸轮机构由 凸轮 、 从动件 和机架三部分组成。

2.凸轮机构按照凸轮的形状分为 盘形 凸轮、 移动 凸轮和圆柱凸轮。 3.凸轮机构从动件,按结构形式可分为 尖底 从动件、 滚子 从动件和平底从动件。 4.凸轮机构中,当从动件 等速 规律运动时,会产生刚性冲击。

5.以凸轮理论轮廓的最小半径所作的圆,称为凸轮的 基圆 。而从动件上升的最大位移h称为 行程 。

6.凸轮机构从动件的运动规律取决于凸轮的 轮廓曲线 。常用的运动规律有 等速 运动规律、 等加速等减速 运动规律和简谐运动规律等

7.按锁合方式的不同,凸轮机构可分为力锁合凸轮和 形锁合 凸轮。

二、选择题。

1.属于凸轮机构的应用的是 A 。

A.内燃机的配气机构 B.缝纫机脚踏板机构 C.汽车自动卸料机构 D.内燃机的曲柄连杆机构 2.以下属于凸轮优点的是 D 。

A.传力较大 B.适用于低速场合 C.高副接触,易磨损 D.能实现复杂的运动规律

3. C 凸轮机构,从动件受力方向始终不变,且易形成油膜,多用于高速的场合。 A.尖底从动件 B.滚子从动件 C.平底从动件 D.曲面从动件 4.在凸轮机构运动规律中,从动件产生刚性冲击的是 A 。

A.等速运动 B.等加速等减速运动规律C.简谐运动规律 D.以上都不是 5. A 凸轮机构,从动件易磨损,多用于传力较小,速度较低的场合。 A.尖底从动件 B.滚子从动件 C.平底从动件 D.曲面从动件 6. 凸轮机构从动件以等加速-等减速运动规律运动时,会产生 B 。

A.刚性冲击 B.柔性冲击 C.剧烈冲击 D.以上都不正确

26

7.为保证机构具有良好的传力性能,应使凸轮轮廓上的最大 C 不超过许用值。 A.传动角 B.极位夹角 C.压力角 D.推程运动角 8.从动件与凸轮之间属于滚动摩擦的是 B ,它耐磨损,可以承较大载荷。 A.尖底从动件 B.滚子从动件 C.平底从动件 D.曲面从动件

三、判断题。

1.从改善受力情况,提高传动效率的观点看,凸轮机构的压力角越小越好。(√ ) 2.凸轮机构中,从动件通常作直线往复运动或摆动。(√ )

3.凸轮机构是高副接触,易于磨损,一般用于传力不大的场合。(√ )

4.凸轮机构只要设计出适当的凸轮轮廓,就可以使从动件实现预期的运动规律。(√ ) 5.移动凸轮是相对机架作直线运动。(√ )

6.圆柱凸轮属于空间凸轮机构,它通常是作等速的直线往复运动。(√ )

7.尖顶从动件能与任意形状的凸轮轮廓保持接触,从而保证从动件实现复杂的运动规律。(√ )

8.平底从动件不能用于有内凹轮廓的凸轮机构中,其运动规律受到一定的限制。(√ ) 9.凸轮转动90度,从动件移动的距离称为行程。( × )

10.在凸轮机构中,等速运动规律中从动件是作等速上升和等速下降,故传动平稳,不会产生冲击。( × )

11.等加速等减速运动规律是指从动件在推程作等加速运动,回程作等减速运动。( × ) 12.凸轮机构中从动件的简谐运动规律存在柔性冲击,只适用于中速场合。(√ )

四、分析题。

1.如图7.1所示的偏心圆凸轮机构,试在图中标出:⑴ 凸轮的基圆和从动件的行程h ;⑵凸轮转过90°时从动件的位移s;⑶ 运动到从动件与凸轮B点或D点接触时的压力角。

图7.1

27

解:

*2.图解法设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。凸轮顺时针匀速转动,基圆半径rb=40 mm,h=30mm,从动件的运动规律为:

? 运动规律 0~90° 等速上升 90°~180° 停止 180°~240° 等加速等减速下降 240°~360° 停止

28

第8章 齿轮传动部分

一、填空题

1.用 展成 法加工齿轮时,若齿轮齿数过少,则会产生根切现象。

2.标准直圆柱齿轮的三个主要参数 齿数 、 模数 、 压力角 。 3.对于闭式软齿面齿轮传动, 齿面点蚀 是其主要失效形式,设计时应先按 齿面接触疲劳 强度进行设计计算,然后按 齿根弯曲疲劳 强度进行校核。

4.对于闭式硬齿面齿轮传动, 轮齿折断 是其主要失效形式,设计时应先按 齿根弯曲疲劳 强度进行设计计算,然后按 齿面接触疲劳 强度进行校核。

5.当用 范成法 法加工齿轮时,若齿轮齿数过少,则会产生根切现象。标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为 17 。

6.标准齿轮在 分度 圆上的压力角为标准值,且我国规定一般α= 20° 。 7.考虑到齿轮制造和安装误差,通常取大齿轮b2齿宽比小齿轮齿宽b2 宽 5mm~10mm。

8.直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是: 模数相等 和 压力角相等 。 9.标准齿轮的分度圆在 齿厚 与 齿槽宽 相等的地方。

10.用 展成 法加工齿轮时,只要模数和压力角相同,无论被加工的齿轮的齿数是多少,都可以采用同一把刀具来加工。

11.模数是齿轮的重要参数,它是指齿轮的 齿距 与 π 的比值。

12.渐开线上各点的压力角不等,越远离基圆,压力角越 大 ,基圆上的压力角为 0 。 13.斜齿轮的压力角有 法面 压力角和 端面 压力角两种,其中 法面 压力角符合标准值。

14.按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱齿轮,节圆与齿轮的 分度圆 圆重合。 15.齿轮的润滑方式有 浸油润滑 和 喷油润滑 两种。齿轮的润滑方式一般根据齿轮 圆周速度 来确定。

16.高速重载的齿轮传动,散热不良,其主要的失效形式是: 齿面胶合 。 17.直齿圆锥齿轮 大端 的模数和压力角符合标准值。

18.标准斜齿轮的正确啮合条件是: 法面模数相等 、 法面压力角相等 29

和 螺旋角大小相等旋向相反 。

19.在开式齿轮传动中,主要发生的失效形式是: 齿面磨损 。

20.斜齿轮的模数有 法面 模数和 端面 模数两种,其中 法面 模数符合标准值。 21.直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是: 大端模数相等 和 大端压力角相等 。 22.齿轮齿面接触疲劳强度主要与齿轮的 分度圆直径 或中心距有关,而与模数无关。 23.两个直齿圆柱齿轮要正确啮合在一起,其 模数 和 压力角 必须相等。 24.有一齿轮传动,如果Z1=20,Z2=50,则传动比i12= 2.5 ,如果n1=800r/min,则n2= 320r/min 。

25.对齿轮材料的基本要求是:齿面应具有足够的 硬度 ,齿芯具有足够的强度和较好的 韧性 。

26.斜齿圆柱轮的压力角有 法面 和 端面 之分,其中 法面 压力角为标准值。

27.齿轮的加工方法有 仿形法 和 展成法 两种。

28.斜齿圆柱齿轮要正确啮合,两齿轮的螺旋角必须大小 相等 、方向 相反 。 29.当齿轮圆周速度小于12m/s时,通常采用 浸油 润滑;圆周速度小于12m/s时,通常采用 喷油润滑 润滑。

30.为使两齿轮的轮齿接近等强度,在软齿面齿轮设计中,通常小齿轮的齿面应比大齿轮的齿面 硬 一些,两齿轮的齿面硬度一般相差 30~50 HBS。

31.齿轮轮齿常见的失效形式有 轮齿折断 、 齿面点蚀 、 齿面胶合 、 齿面磨损 和 塑性变形 五种。

32.齿轮的齿根弯曲疲劳强度主要与齿轮的 模数 有关。

33.设计硬齿面齿轮,可选用中碳钢经 表面淬火 处理,或采用低碳钢经 渗碳淬火 处理。

34.齿轮传动在安装时,中心距略有变化,而不会改变传动比的大小,此特性称为中心距的 传动的可分离性 。

35.若齿轮的接触疲劳强度不够,可增大齿轮的 分度圆直径 或齿轮传动中心距。若要提高齿根弯曲疲劳强度,可在保持分度圆直径不变的情况下,将其 模数 增大。

36.一直齿圆柱齿轮,齿数z=24,齿距p=12.56mm,则齿轮的模数m= 4 mm,分度圆直径d= 96 mm。

30

二、选择题

1.按接触疲劳强度设计一般闭式齿轮传动是为了免 A 失效。 A.齿面胶合 B.齿面磨损 C.轮齿折断 D.齿面点蚀 2.对于硬度≥350HBS的闭式硬齿面齿轮,设计是一般 B 。 A.先按接触疲劳强度计算 B.先按弯曲疲劳强度计算 C.先按磨损条件计算 D.先按胶合条件计算 3.机械行业中最常用的是 A 。

A.渐开线齿轮 B.摆线齿轮 C.圆弧齿轮 D.特殊齿形齿轮4.直齿圆锥齿轮 C 的模数和压力角符合标准值。

A.法面 B.端面 C.大端 D.主平面 5.瞬时传动比准确的传动是 A 。

A.齿轮传动 B.带传动 C.链传动 D.三种都是 6.标准齿轮 B 上的压力角和模数为标准值。

A.基圆 B.分度圆 C.齿顶圆 D.齿根圆 7.设计一对软齿面齿轮传动时,从等强度要求出发,应使 B 。 A.两者硬度相等 B.小齿轮硬度高于大齿轮硬度 C.大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D.不确定

8.标准齿轮,在齿厚和齿槽宽相等的处的圆是 B 。 A.基圆 B.分度圆 C.齿顶圆 D.齿根圆 9.国家规定,标准齿轮的压力角一般为 B 。

A.α=10° B.α=20° C.α=30° D.α=40° 10.闭式软面齿轮传动中,主要发生的失效形式是 D 。 A.齿面胶合 B.齿面磨损 C.轮齿折断 D.齿面点蚀 11.用范成法加工齿轮时,根切现象发生在 A 场合。 A.齿数太少 B.模数太小 C.齿数太多 D.模数太大 12.渐开线的形状取决于 B 的大小。

A.分度圆 B.基圆 C.齿根圆 D.齿顶圆 13.高速重载的齿轮传动,当润滑不良时,主要的失效形式是 A 。 A.齿面胶合 B.齿面磨损 C.轮齿折断 D.齿面点蚀

31

14.斜齿圆柱齿轮 A 的模数和压力角符合标准值。

A.法面 B.端面 C.大端 D.主平面 15.设计软齿面齿轮传动时,通常小齿轮的齿面硬度比大齿轮高 C 。 A.0 B.20~50HBS C.30~50HBS D.80HBS 16.针对齿面点蚀的失效形式,应对齿轮进行 B 疲劳强度计算。

A.弯曲疲劳强度 B.接触疲劳强度 C.挤压强度 D.剪切强度 17.设计软齿面齿轮传动时,通常两齿轮的齿面硬度 C 。 A.大齿轮高30~50HBS B.相等 C.小齿轮高30~50HBS D.以上都不对 18.齿轮的润滑方式一般根据齿轮 C 的来确定。

A.模数 B.转速 C.圆周速度 D.齿数 19.能把主动件的旋转运动变为从动件的直线运动的传动是 D 传动。 A.圆柱齿轮 B.圆锥齿轮 C.蜗杆传动 D.齿轮齿条 20.一般开式齿轮传动,其主要的失效形式是 B 。 A.齿面胶合 B.齿面磨损 C.轮齿折断 D.齿面点蚀 21.一对齿轮要正确啮合,它们的 A 必须相等。

A.模数 B.齿数 C.分度圆直径 D.转速 22.对于硬度≤350HBS的闭式软齿面齿轮,设计是一般 A 。 A.先按接触疲劳强度计算 B.先按弯曲疲劳强度计算 C.先按磨损条件计算 D.先按胶合条件计算 23.一对齿轮要正确啮合,它们的 D 必须相等。

A.直径 B.宽度 C.齿数 D.压力角 24.用范成法加工标准直齿圆柱齿轮,不发生根切的最少齿数是 C 。 A.10 B.14 C.17 D.25 25.圆锥齿轮传动所传递空间两轴的位置关系是 B 。 A.平行 B.相交 C.相错 D.都不是 26.按齿根弯曲疲劳强度设计一般闭式齿轮传动是为了避免 C 失效。 A.齿面胶合 B.齿面磨损 C.轮齿折断 D.齿面点蚀

27.斜齿圆柱齿轮螺旋角β越大,传动越平稳,一般螺旋角β的取值范围为 B 。 A.β=30° B.β=8~15° C.β=20~45° D.β=2~5°

32

28.针对轮齿折断的失效形式,应对齿轮进行 A 疲劳强度计算。

A.弯曲疲劳强度 B.接触疲劳强度 C.挤压强度 D.剪切强度 29.斜齿圆柱齿轮要正确啮合,两齿轮的螺旋角方向必须 A 。 A.相反 B.相同 C.相等 D.没有要求 30.对于单个齿轮来说, A 是不存在。

A.节圆 B.分度圆 C.齿顶圆 D.齿根圆 31.在批量生产中,应采用范成法加工齿轮,常用的加工设备是 C 。 A.普通车床 B.万能铣床 C.滚齿机 D.牛头刨床 32.有一对硬齿面齿轮传动,齿轮可采用 C 。

A.20Cr钢正火 B.20Cr钢调质 C.20Cr钢渗碳淬火 D.20Cr退火 33.一对相啮合的齿轮传动,两齿轮所受的接触应力满足 A 。 A.σ

H1=σH2

B.σH1>σH2 C.σH1<σH2

D.σ

H1≤σH2

34.对标准直齿园柱齿轮传动,模数为2mm,齿数分别为20、30,则两齿轮传动的中心距为 C 。

A.100 mm B.200 mm C.50mm D.25 mm

三、判断题

1.齿轮的润滑方式一般根据齿轮的模数来确定。( × ) 2.齿面接触疲劳强度计算是针对轮齿折断的失效形式。(× ) 3.对闭式硬齿面齿轮传动,齿面磨损是其主要的失效形式。(× )

4.不论用何种方法加工齿轮,当齿数小于17齿时,肯定将发生根切现象。( ×) 5.齿根弯曲疲劳强度是针对齿面点蚀的失效形式。(× ) 6.模数越大,齿轮轮齿尺寸越大,承载能力越强。(√ )

7.国家规定,标准齿轮分度圆上的压力角为标准值,一般α=30°。(× ) 8.国家规定,圆锥齿轮法面的参数为标准值。(× )

9.对于硬度≤350HBS的闭式软齿面齿轮,设计时一般先按弯曲疲劳强度计算。(× ) 10.齿轮传动能保证瞬时传动比恒定。(√ )

11.无论何种齿轮,只要两齿轮的压力角和模数相等,就能保证两齿轮正确啮合。(× ) 12.齿轮的加工一般是在普通车床上进行。(× ) 13.模数是齿距p与π的比值。( )

33

14.对于硬度≥350HBS的闭式硬齿面齿轮,设计是一般先按弯曲疲劳强度计算。( ) 15.斜齿圆柱齿轮传动用来传递空间两相交轴之间的运动和动力。(× ) 16.齿轮加工时,如果模数过小,则会产生根切现象。(× ) 17.对开式齿轮传动 ,齿面磨损是其主要的失效形式。(√ )

18.一对渐开线直齿圆柱齿轮只要齿距相等:p1=p2,就能正确啮合。(× ) 19.与直齿轮相比,斜齿轮工作更平稳,承载能力更强。( √)

20.若保持模数m不变,而增大齿轮分度圆直径d,可提高齿轮接触疲劳强度。(√ ) 21.设计软齿面齿轮传动时,小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面软一些。(× ) 22.一对齿轮传动,两齿轮所受的接触应力不相等,小齿轮受的力一般要大些。(× ) 23.标准齿轮的分度圆在齿厚与齿槽宽相等的地方。(√ )

24.斜齿圆柱齿轮要正确啮合,两齿轮的螺旋角必须大小相等、方向相同。(× ) 25.一对齿轮传动,两齿轮所受的弯曲应力相等。(× )

26.用范成法加工标准齿轮时,若齿数小于17,则会发生根切现象。(× ) 27.模数是齿轮的主要参数之一,是没有单位的。(× ) 28.国家规定斜齿圆柱齿轮法面参数为标准值。(√ ) 29.对开式齿轮传动,齿面点蚀是其主要的失效形式。(× )

30.设计软齿面齿轮传动时,为使两齿轮的轮齿接近等强度,小齿轮的齿面与大齿轮的齿面的硬度应相等。(× )

31.从结构来看,单对齿轮传动不宜用于距离较大的两轴间的运动传递。(√ ) 32.在成批生产中,齿轮的加工需专门的设备,故齿轮传动制造成本高。(√ ) 33.人字齿圆柱齿轮是用来传递两相交轴之间的运动和动力。(× ) 34.内啮合圆柱齿轮传动,主动轮和从动轮的转向相同。(√ ) 35.为满足传动比的要求,齿轮的齿廓曲线只能是渐开线齿轮。(× )

36.标准安装的直齿圆柱齿轮传动,两齿轮的基圆相切,节圆与基圆重合。(× ) 37.齿轮传动在制造和安装过程中,中心距的微小变化,不会影响其瞬时传动比。(√ ) 38.与圆柱齿轮相比,直齿圆锥齿轮制造和安装较困难,一般用于轻载、低速场合。(√) 39.斜齿圆柱齿轮在传动时会产生轴向力,影响支承的寿命。(√ )

40.保持齿轮分度圆直径d1不变,增大齿轮模数m,可提高齿轮接触疲劳强度。(× ) 41.两齿轮的许用接触应力[σH]1和[σH]2一般不等,接触疲劳强度计算时,应代入较大值进行计算。(× )

34

四、分析计算题

1.已知一标准直齿圆柱齿轮的齿数z=30,测得齿根圆直径df=194mm,试确定齿轮模数m,并计算分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿距p和齿厚s。

解:df = m(z -2.5)所以m=7.05mm 查表取标准值m=8mm

分度圆d = mz=...=240mm 齿顶圆da =m(z+2) =...=256mm 齿距P =πm=...=25.12mm 齿厚s =p/2 =...=12.56mm

2.已知一标准直齿圆柱齿轮,测得齿距p=9.56mm,分度圆直径d=96mm。试确定齿轮的模数m和齿数z、并计算齿顶高ha、全齿高h、齿根圆直径df和齿顶圆直径da。

解:P=πm得m=3.04mm 查表取标准值m=3mm

*由分度圆d = mz 得z=32 齿顶高ha = ha m=...=3mm

齿根圆df = m(z -2.5) =...=280.5mm 齿顶圆da =m(z+2) =...=306mm 3.已知一标准直齿圆柱齿轮传动的中心距a=250mm,主动轮的齿数z1=20,模数m=5mm,转速n1=1450r/min,试求从动轮的齿数z2,传动比i12,转速n2,分度圆的直径d2,齿根圆直径df2。和齿距p.

解:a =m(z1 +z2)/2得 齿数z2=80

传动比i12= Z2/Z1=... =4 转速n2= n1 / i12=...=362.5r/min 分度圆d2=mz2==...400mm 齿根圆df2 =m(z2-2.5) =...=387.5mm 4.某车产修复旧齿轮(标准直齿外齿轮),实测全齿高h=8.96mm,齿顶圆直径da=135.90mm,试确定齿轮的齿数z和模数m,并计算其分度圆直径d、齿顶圆直径da、齿根圆直径df和基圆直径db。

* 解:h =(2ha+c*)m =2.25 m所以m=3.98 mm查表取标准值m=4mm

由da =m(z+2)得z =32 分度圆d = mz=...=128mm

齿顶圆da =m(z+2) =...=136mm 齿根圆 df = m(z -2.5) =...=118 mm 5.一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动,标准安装,中心距a=112.5mm,小齿轮齿数z1=38,齿顶圆直径da1=101mm。大齿轮已丢失,试确定大齿轮的模数m和齿数z2,并计算其分度圆直径d2、齿根圆直径df2和齿距 p。

解:da1 =m(z1+2)得m=2.525mm,查表得齿轮模数m=2.5mm

由a =m(z1 +z2)/2得 z2=52 分度圆d2 = mz2=...=130mm 齿根圆df2 =m(z2 -2.5)=...=123.75 mm 齿距P =πm==...7.85mm

35

6.已知相啮合的一对标准直齿圆柱齿轮传动,主动轮转速n1=900r/min,从动轮转速n2=300r/min,中心距a=200mm,模数m=5mm,求齿数z1和z2。,计算小齿轮的分度圆的直径d1,齿顶圆直径da1、齿顶高ha和齿根高hf。

解:由i12= Z2/Z1 =n1 /n2 得Z2/Z1 =3

由a =m(z1 +z2)/2 得z1 +z2=80 联立得z1=20 z2=60

分度圆d1 = mz1=...=100mm 齿顶圆da1 =m(z1+2) =...=66mm 齿根高hf=(ha*+c*).m==...=6.25mm

7.一圆柱直齿轮传动的减速箱,小齿轮磨损后报废,现已测得箱体孔心距a=200mm,大齿轮齿顶圆直径da2=357mm,齿数z2=140,试配制标准小齿轮,确定其模数m和齿数z1,并计算其分度圆直径d1、齿顶圆直径da1和齿根圆直径df1。

解:da2 =m(z2+2)得 m=2.51,查表得齿轮模数m=2.5mm

由a =m(z1 +z2)/2得 z1 =20

分度圆d1 = mz1=...=50mm 齿顶圆da1 =m(z1+2) =...=55mm 齿根圆df1 = m(z1 -2.5) =...=43.75mm

8.已知一标准直齿圆柱齿轮传动,其传动比i=2.4,两齿轮齿数之和Z1+Z2=102,求中心距a=255mm,试求齿轮的模数m和两轮的齿数z1、z2,并计算小齿轮的分度圆直径d1、基圆直径db、齿距p、齿厚s和齿顶高ha。

解:由i =Z2/Z1, 得Z2/Z1=2.4 又已知 Z1+Z2=102 联立求解得 Z1=30,Z2=72

由a=m/2.(Z1+Z2)可得:m=2a/(Z1+Z2)=5mm

分度圆直径d1=m.z1=5×30=150mm 齿距p=π.m=...=15.7mm 齿顶高ha=ha*.m=...=5mm

7.已知圆柱直齿轮传动,对称布置,载荷平稳,两齿轮均为45钢。小齿轮传递功率P=5KW,转速n1=600r/min,传动比i=4, 两齿轮材料的许用应力分别为[σH]1=490Mpa, [σH]2=450Mpa。试按齿面接触疲劳强度设计小齿轮分度圆直径d1。

解:①查表21.4,载荷系数K=1~1.2,取K=1

②转矩 T1=9.55×106.P/n1= 9.55×106×5/600= 7.96×104 Nmm ③许用应力[σH] =[σH]2=450Mpa ④查表21.7,材料系数ZE=189.8

36

⑤查表21.6,齿宽系数ψd=0.8~1.4, 取ψd=1

KT1(u?1)?3.52ZEd1?3????σ?φduH?? ???......?28.已知圆柱直齿轮传动,有中等冲击。小齿轮传递功率P=6KW,转速n1=900r/min,大齿轮齿宽b2=100mm,模数m=4,齿数z1=30,z2=112,材料的许用应力分别为[σF]1=153Mpa, [σF]2=140Mpa。试校核齿轮传动的弯曲疲劳强度。

解:①查表21.4,载荷系数K=1.2~1.6,取K=1.5

②转矩 T1=9.55×106.P/n1= 9.55×106×6/900= 6.37×104 Nmm ③齿宽b= b2=100mm

④查图21.21,复合齿形系数:YFS1=4.08,YFS2=3.95

σF1?σF2?2KT1YFS1?......??σF?2bmz12KT1YFS2?......??σF?2bmz1∴ 齿轮弯曲强度足够.

9.设计一直齿圆柱齿轮传动,已知传递功率P=4KW,小齿轮转速n1=450r/min,传动比i=3.5,载荷平稳,使用寿命5年,两班制工作.

37

第9章 蜗杆传动

一、填空题

1.蜗杆传动通常由 、 和机架组成。

2.蜗杆与蜗轮的轴线在空间一般交错,成 °,且一般是以 为主动件。 3.在蜗杆传动中除了模数和压力角为标准值外,还规定蜗杆的 为标准值。 4.为减少加工蜗轮的滚刀数量,国家规定蜗杆的 与tanγ的比值为标准值,并称为蜗杆直径系数。

5.已知蜗杆模数m=2,直径系数q=5mm,蜗杆头数z1=3,蜗轮齿数z2=60,则蜗杆传动的传动比i= ,蜗杆分度圆直径d1= 。

6.蜗杆传动的失效总是出现在 上,由于蜗杆传动齿面间滑动速度较大,发热量大,当润滑不良时很容易发生 和齿面点蚀失效。

7.由于蜗杆传动发热大,设计闭式蜗杆传动时,除了应进行强度计算外,还应必须进行 计算。

8.蜗杆分度圆直径等于蜗杆的 和 的乘积。 9.较理想的蜗轮副材料是 蜗轮齿圈匹配 蜗杆。

二、选择题

1.传动比较大的传动是 。

A.带传动 B.齿轮传动 C.蜗杆传动 D.螺旋传动 2.可传递空间两交错轴的传动是 。

A.带传动 B.齿轮传动 C.蜗杆传动 D.链传动 3.除了模数和压力角外,还规定蜗杆的 为标准值。

A.头数 B.齿数 C.直径系数 D.螺旋角 4.蜗杆直径系数规定为标准值,是为了 。

A.减少加工时蜗杆滚刀的数目 B.增大传动比 C.提高蜗杆的强度 D.其它 5.蜗杆分度圆直径的计算正确的是 。

A.d=m.z1 B.d=m.q C.d=π.m D.d=m.z2

38

6.实践表明,较理想的蜗杆副材料是淬硬磨削的钢制蜗杆匹配 蜗轮齿圈。 A.青铜 B.钢制 C.铁制 D 其他蜗轮

7.由于蜗杆和蜗轮的齿形不同,且材料不一样,蜗杆副的失效总出现在 上。 A.蜗轮 B.蜗杆 C.蜗轮和蜗杆 D.其他 8.蜗杆传动传动比计算正确的是 。

A.i=z2/z1 B.i=d2/d1 C.i=n2/n1 D.都不正确 9.蜗杆头数 ,则传动效率高。

A.多 B.少 C. 与头数无关 D. 等于2

10.蜗杆传动要正确啮合,蜗杆的导程角γ与蜗轮的蜗轮的螺旋角β的旋向应 。 A.相反 B.相同 C.γ+β=90° D.以上都不正确 11.蜗杆传正确啮合的条件是 。 A.m1=m2 α1=α

2

B.mn1=mn2 α

2

n1=αn2 a1=αt2

β1=-β2

C.mt1=mt2 αt1=αt2 β1=β D.ma1=mt2 αβ=γ

三、判断题

1.蜗杆传动传动比大,结构紧凑。( )

2.蜗杆传动一般以蜗杆为主动件,且具有自锁性。( ) 3.蜗杆传动适用于传动比大,传递功率不大的机械上。( )

4.为了减少摩擦,蜗轮常需用贵重的减摩材料(如青铜)制造,成本较高。( ) 5.较理想的蜗杆副材料是青铜蜗轮齿圈匹配淬硬磨削的铸铁蜗杆。( )

6.由于蜗杆齿是连续的螺旋,且材料强度又高,故蜗杆副的失效总出现在蜗轮上。( ) 7.一般对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算。( ) 8.除了模数和压力角外,蜗杆的直径系数也是标准值。( ) 9.蜗杆传动传动不平稳,噪音低。( ) 10.蜗杆传动的传动比i=z2/z1=d2/d1。( )

11.蜗杆传动是用来传递两相交轴间的运动和动力。( )

12.蜗杆分度圆直径等于其模数与齿数的乘积,即:d1=m.z1。( ) 13.在中间平面内,蜗杆传动相当于齿轮齿条传动。( ) 14.蜗杆和蜗轮的模数有端面和法面之分。( )

15.蜗杆与蜗轮一般选用相同的材料组合,如都采用调质钢或都采用锡青铜。( )

39

四、分析计算题

1.标出图9-1中未注明蜗杆或蜗轮的旋向及转向(蜗杆为主动件),并绘出蜗杆和蜗轮啮合点作用力的方向。

a) b) c)

图9-1

*2.设计一电机驱动的单级闭式蜗杆减速器。已知电机功率P=3KW、转速n1=1440r/min、传动比i =24、载荷平稳、单向运转、预期寿命Lh=15000h。

40

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@)