液压与气压传动5-7章练习题

第五章蜗杆习题

1）阿基米德蜗杆的轴向模数，应符合标准数值

2）与齿轮传动相比较，传动效率高不能作为蜗杆传动的优点

3）在蜗杆传动中，当需要自锁时，应使蜗杆导程角小于当量摩擦角

4）对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了防止温升过高导致润滑条件恶化

5）计算蜗杆传动比时，公式i=d1/d2是错误的。

6）蜗杆传动中较为理想的材料组合是钢和青铜

7）为了减少涡轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定蜗杆分度园直径为标准值

蜗杆传动的当量摩擦因数随齿面滑动速度的增大而减小

1）蜗杆传动的主要失效形式是点蚀，齿根折断，齿面胶合；

2）在蜗杆传动中，产生自锁的条件是蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角；

3）对闭式蜗杆传动，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效，故通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核，对于开式蜗杆传动，则多发生齿面磨损和轮齿折断所以，通常只需按齿根弯曲疲劳强度进行设计；

4）蜗杆传动中，蜗杆的头数根据传动比和效率，蜗轮的齿数主要是根据传动比确定；

5）蜗杆传动中，蜗轮的轮缘通常采用青铜、蜗杆常采用碳钢或合金钢制造；

）蜗杆传动中，蜗轮的螺旋线方向和蜗杆的螺旋线方向相同，蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角相等。

1) 蜗杆传动为什么效率低如何提高效率

答：蜗杆传动中基本是滑动摩擦，齿轮传动是滚动摩擦加少量滑动摩擦。蜗杆主动时，效率η=tanγ／tan(γ+Φv)，效率η随蜗杆螺旋线导程角γ的增大而增大，但通常γ＜30°；减小当量摩擦角Φv也可提高效率η，在由齿轮传动和蜗杆传动组成的多级传动中，若转速不太高，通常将蜗杆传动放在高速级，以提高相对相对滑动速度Vs，进而降低量摩擦角Φv，提高效率η。当采用钢制蜗杆与青铜涡轮配合时，涡轮机构具有优良的减摩性和摩擦相容性，也有利于提高效率η。

2)蜗杆传动的正确啮合条件是什么

答：蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。

3)蜗杆传动的失效形式与设计准则

答：蜗杆传动的主要失效形式是胶合和磨损。闭式蜗杆传动以胶合为主要失效形式，开式蜗杆传动主要是齿面磨损。由于目前对胶合和磨损的计算尚无成熟的方法，故仍按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行条件性计算，只在许用应力数值中适当考虑胶合和磨损的影响。蜗杆材料的强度通常比蜗轮材料高，且蜗杆齿为连续的螺旋齿，故蜗杆副的失效一般出现在蜗轮上。通常只对蜗轮进行承载能力计算。蜗杆通常为细长轴，过大的弯曲变形将导致啮合区接触不良，因此，当蜗杆轴的支撑跨距较大时，应校核其刚度是否足够。

4) 在什么情况下需要进行蜗杆传动的变位？其变位特点是什么？

答：增加传动的平稳性,提高传动能力,增加传动的自锁,凑中心距及改变传动比。

5) 为什么对蜗杆传动要进行热平衡计算？计算原理是什么？当热平衡不满足时，可采取什么措施？

答：蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量H1等于同时间内的散热量H2的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定的处于规定的范围内。热平衡计算的前提条件是：使蜗杆传动单位时间内产生的热量与散发热量相等。当热平衡条件不满足时，可采取以下措施：

1.在箱体外表面铸出或焊上散热片，以增加散热面积；

2.在蜗杆轴端安装风扇，加速空气流动，提高散热能力；

3.在箱体油池中安装蛇形冷却水管，利用循环水冷却；

4.用压力喷油的方法进行循环润滑，并达到散热目的。

6) 蜗杆传动为什么规定直径系列模数系列

答：蜗杆直径决定蜗杆的螺旋升角，螺旋升角的改变决定蜗轮节圆直径大小。对于两孔距有影响。蜗杆传动以法向模数为标准模数 ，蜗杆线数z1直接影响传动比 ，且Z1 增加，传动稳定性好些。

1）如图5.19，蜗杆主动，201T N m =，4m m m =，21z =，501d mm =，蜗轮齿数502

z =，传动的啮合效率0.75η=，试确定：（1）蜗轮的转向；（2）蜗杆和蜗轮上作用力的大小和方向。 解：(1)蜗轮的转向如图所示

（2）蜗杆和蜗轮上作用力方向如图所示

80010

50202231121=⨯⨯==

=-d T F F a t N 12T T =η 1575.02012=⨯=⋅=∴ηT T N·m 20050422=⨯==mz d mm

15010

200152231221=⨯⨯===-d T F F t a N 5520tan 150tan 221=︒⨯===αt r r F F F N

2）如图5.20蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。已知输出轴上的锥齿轮4z 的转向4n 。

（1）欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向；

（2）在图中标出各轮轴向力的方向。

第六章轴及轴毂连接

1）工作中只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为心轴

2）转轴设计中在初估轴径时，轴的直径是按扭转强度来初步确定的

3）轴的常用材料主要是碳钢

4）对轴进行表面强化处理，可以提高轴的疲劳强度

5）在轴的设计中，采用轴环的目的是使轴上零件获得轴向定位

6）平键是标准件，其剖面尺寸一般是根据传递转矩大小按标准选取的

7）平键长度主要是根据轮毅长度选择，然后按失效形式校核强度

8) 半圆键链接采用双键时两键应布置在轴的同一条母线上

9）对于采用常见的组合和按标准选取尺寸的平键静链接，主要失效形式是工作面的压溃，动连接的主要失效形式则是工作面过度磨损

）一般情况下平键连接的对中性精度低于花键连接

1)平键联接的工作原理

答：平键两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙，工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩，不能实现轴上零件的轴向固定。

2) 平键连接的失效形式设计准则

答：平键剪切、键槽槽口变形、键槽槽底开裂、平键变形。

3) 轴为什么大多做成阶梯状

答：为了方便机械加工的拆装与刀具的换取，在保证强度的前提下便于检修，轴就做成了阶梯状；

1) 心轴、传动轴和转轴是如何分类的？试各举一实例。

答：根据轴的承载情况不同可分为心轴、传动轴和转轴三大类。转轴既传递转矩又承受弯矩，如自行车的中轴；传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小，如汽车变速箱与后桥间的轴；心轴则承受弯矩而不传递转矩，如火车车辆的轴、自行车的前轴。

2) 在轴的设计中为什么要初算轴径？有哪些方法？

答：根据轴的承载情况不同可分为心轴、传动轴和转轴三大类。转轴既传递转矩又承受弯矩，如自行车的中轴；传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小，如汽车变速箱与后桥间的轴；心轴则承受弯矩而不传递转矩，如火车车辆的轴、自行车的前轴。

3) 轴的结构设计考虑哪几方面问题？

答：（1）应考虑制造安装的要求，轴应便于加工，轴上零件应便于装配与拆卸；（2）应考虑定位固定的要求，轴承和轴上零件应有正确而可靠的工作位置；（3）轴的受力应合理，尽量减小应力集中。

4）键连接的功用是什么？有哪些结构形式？

答：键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。根据用途的不同，平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。

5）平键的尺寸（b*h*l）如何确定？普通平键连接的失效形式是什么？

答：导向平键适用于有沿轴向移动的键连接，如，有换挡要求的轮齿。普通平键适用于轴向位置固定齿轮的键连接。一般的，导向平键可能的失效是键侧磨损、压溃和剪切。普通平键是压溃和剪切。尺寸宽度b、高度h可根据轴径尺寸查表确定，长度l 根据键的强度计算确定。

3.1解：1——该轴段长度过长，半联轴器无法轴向定位；