齐齐哈尔大学机械设计答案

机械设计试卷

试卷号：27

学校：齐齐哈尔大学院系：

专业：年级：班级：

一.填空题：把答案写在题中的空格里（本大题共 6 小题，每小题-4分，总计-24 分）

1、1）法向，法向

2）大端

3）蜗杆轴截面，蜗杆轴截面

2、带的长度短，绕过带轮的次数增多，使带易发生疲劳损坏

在单位时间内链条与链轮啮合次数增多，易使链条加速疲劳及磨损

3、带传动适宜置于高速级，过载打滑能保护电动机

链传动由于多边形效应，瞬时传动比不恒定，产生冲击、振动，适宜置于低速级，否则冲击振动厉害

4、左，左，右

5、左，左，顺

6、c

带传动放在最高级，能缓冲吸振并起过载打滑保护电动机作用；开式齿轮放在最低级，承受较大转矩，成本低

二.分析题：简要回答以下问题（本大题共26 小题，总计46 分）

1、本小题-1分

斜齿轮螺旋线方向及各力方向均示于图中。

2、本小题-1分

1）斜齿轮的螺旋线方向如图a所示；

2）左，蜗轮的转向及受力如图b所示。

3、本小题2分

4、本小题4分

证明：

设输入功率为P 1(kW)，输出功率为P 2(kW)，输入轴转速为n 1(r/min ），输出轴转速为n 2(r/min)。

T P n =⨯⨯⋅955106./(N mm)，所以 P T n 1695510=⨯⨯/(.)

[][]η==⨯⨯⨯⨯=⨯⨯P P T n T n

T n T n 212261

1

622119551095510//(.)

/(.)

/()

又i n n

/，所以

12

η=⨯T T i 21/()，得

T T i 21=⨯⨯η，证毕。

5、本小题-1分

1）

2）右 3）右，逆

6、本小题-1分

齿轮3、4的螺旋线方向分别为右、左旋，蜗杆的转向及轴向力F a2、F a3、F a4示于图上。

7、本小题-1分

1）右

2）右，右

3）各力方向如图示。

8、本小题-1分

宜采用方案5。理由为：

（1）V带靠摩擦传动，传动平稳，但传递转矩较小，且过载打滑能保护电动机，故带传动应置于高速级。

（2）由于链传动时产生多边形效应，而使链速不均匀，不可避免地产生冲击、振动与噪声，故链传动应置于低速级。

9、本小题2分

10、本小题-1分

方案b合理。

理由：由于链传动产生多边形效应，使链速忽快忽慢，忽上忽下，不可避免地产生冲击、振动与噪声，故链传动应置于低速级。

11、本小题-1分

链传动应放在低速级，V带传动应放在高速级。因为链传动的多边形效应而使速度不均匀，动载荷大，高速时产生的冲击、振动和噪声就更大。

而带传动靠摩擦力传动，传动平稳，但传递的转矩较小，故应放在高速级。若放在低速级时，则使带传动的转矩近似增大链传动比的倍数，而使带的根数大为增加，导致带传动的尺寸过大。

12、本小题2分

方案b的优点：

高速级齿轮相对于轴承为对称布置，传递转矩较大的低速级齿轮的载荷分布均匀。此种减速器适用于大功率、变载荷的场合。

方案b的缺点：

结构较复杂，减速器的轴向尺寸增大，成本增加，且两对高速级齿轮同时传递功率可能不相同，要采用均载措施。

13、本小题4分

1)若起升速度不变，P＝W⋅v/η，当由W提高到2W时，功率由P提高到2P，电动机功率不够，需要更换。

因T＝9.55⨯106⨯P/n，P增大，所需转矩增加，故齿轮也不能使用。

2)如果齿轮速比不变，当起升速度提高时，电动机转速也提高，需要更换电动机。如果改变齿轮速比为原来i的1/2，电动机转速不变，所需功率也不变，电动机仍可用，但齿轮不能使用，因为速度变了，传动比i也变了。

14、本小题2分

1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮传动应置于高速级，主要因为斜齿圆柱齿轮传动平稳，在精度等级相同时，允许的圆周速度高，或者说，在圆周速度相同时，需要的精度等级较低。

2）由锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动中，锥齿轮一般应置于高速级，主要因为当传递功率一定时，低速级的转矩大，需要承载齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮锥距R和模数m大时，加工困难或成本大为提高。

15、本小题2分

1）带传动应置于高速级。

2）斜齿轮螺旋角β方向画错。（斜齿轮啮合时，两轮β旋向应相反，即一左一右）。

3）应尽可能将高速级齿轮z1，z2布置在远离转矩输入端，以缓解轴的弯曲变形引

起的载荷分布不均匀。

4）减速箱内，斜齿轮应在高速级，直齿圆柱齿轮应在低速级（也可用二级斜齿轮）。

16、本小题-1分

1）不能用。

2）因误装后带传动放到低速级，带速降低则传递转矩增大很多，故带传动不能满足要求。

3）原设计齿轮仍可应用。因齿轮传动放到了高速级，传递转矩大为减小，故强度十分富裕，但转速提高，齿轮的精度可能不满足要求。

总传动比i=n/n

=730/35=20.86

4

=i/i1＝20.86/2.78＝7.5

开式齿轮传动比i

2

1. 完成图示工作，不需要蜗杆传动。理由：

（1）蜗杆传动比大，用以置换开式齿轮不合适；

（2）水泥磨长期工作，且P＝30kW，用后功率损失大。

2. 用链传动置换也不合适。理由：

=730/2.78 263r/min，转速仍较高，而链传动不适用于高速级；

（1）主动链转速n

3

（2）传递功率P＝30kW（忽略带传动效率），则链传动的尺寸大；

（3）用链传动后会使整个传动装置的结构尺寸增大。

3. 用V带传动置换更不合适。理由：

（1）带传动不适于低速级，若置换，则带的根数过多，无法用；

（2）使整个传动装置的结构尺寸增大。

4. 用闭式直齿圆柱齿轮置换，则结构变复杂，成本增高，故不宜采用。

18、本小题-1分

方案a合理。理由为：

因带传动靠摩擦传动，传动平稳，但传递的转矩较小，且过载打滑能保护电动机，故带传动置于高速级是合理的。

方案b中的带传动置于低速级，则带传递的转矩要增大3倍（略去效率损失），而使带的根数增多，导致带传动的结构尺寸过大，故方案b不合理。

19、本小题-1分

方案1：蜗杆尺寸小，但齿轮尺寸很大，因经蜗杆传动减速后齿轮转矩很大，所以总重量和尺寸大，但传动效率高（因蜗杆转速高）。

方案2：蜗杆尺寸比方案1稍大，但齿轮尺寸小很多，所以总体尺寸较方案1小，传动效率稍低。

20、本小题-1分

不能用。

因为其中蜗轮减速器放到第二级，转速降低，传递转矩增大，则强度不能满足要求并会导致发热与磨损现象严重。而齿轮减速器虽然强度可以满足要求，但由低速级移至高速级，转速提高，精度可能不满足要求。

21、本小题2分

1）增大散热面积，如在箱体上加散热片；提高散热系数，如在蜗杆轴端装电风扇，箱内装设蛇形冷却水管；采用压力喷油循环冷却润滑。

2）将蜗杆传动置于高速级，以减小传动的转矩与减少发热；又因传动转矩减小，故蜗杆、蜗轮的q、m等参数将小得多，而使蜗杆传动装置的尺寸变小。

但齿轮置于低速级，其中心距等参数按强度计算会相应增大。从总体来说，既可解决原方案传动件配置不合理、导致该传动装置温升过高的问题，又可减小传动装置的总体尺寸和降低成本。