西北工业大学-机械设计作业习题集答案8章往后

第八章一、选择题8-1B8-2CC8-3B8-4C8-5A8-6B8-7A8-8D8-9C8-10C8-11D8-12A8-13D8-14C8-15D8-16D8-17D8-18A8-19B8-20B二、填空题8-21在平带或V带传动中，影响最大有效圆周力Fec的因素是初拉力F0、摩擦系数μ（当量摩擦系数μV）和小轮包角α1。8-22V带传动在工作过程中，带内应力有：紧边、松边拉应力（σ1、σ2）、离心拉应力σc、弯曲应力（σb1、σb2），最大应力σmax=σ1+σc+σb1，发生在紧边刚绕上小带轮处。8-23带传动的主要失效形式为疲劳破坏和打滑，其设计准则为在不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。8-24某普通V带传动，传递功率P=7.5KW，带速v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的两倍（F1=2F2），则F1=1500N和F2=750N。8-25带传动中，带的张紧方法有安装张紧轮和调整中心距两类。8-26带传动过载打滑时，打滑现象首先发生在小带轮上，其原因是小轮包角小于大轮包角。8-27在带、链和齿轮组成的多级传动中，带传动应布置在高速级，原因是提高带传动的能力、工作平稳性好及起到过载保护的作用。8-28V带传动中，带的型号应根据计算功率和小轮转速选择。8-29在带传动中，带的弹性滑动发生的原因是带两边的拉力差及弹性变形。8-30带传动中，带的离心力发生在带绕在带轮上的部分。三、分析与思考题8-31相同的条件下，为什么V带比平带的传动能力大？答：平带的工作面是和带轮接触的内周面，而V带的工作面是V带的两侧面，由于楔形增压作用，在同样的张紧力下，V带传动比平带传动能产生更大的摩擦力。因此V带比平带的传动能力大。8-32带传动设计时，为什么要限制其最小中心距和最大传动比？答：中心距过小和传动比过大，均会造成小轮包角1过小，降低传动能力。8-34带传动的主要失效形式是什么？带传动的设计准则是什么？答：带传动的主要失效形式是：打滑和疲劳破坏。带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。8-33在普通V带传动中，为什么一般推荐使用的带速为5≤v≤25m/s？答：一般v≤25m/s。若带速过大（v＞25m/s），则会因离心力过大而降低带和带轮间的正压力，从而降低摩擦力和传动的工作能力，同时离心力过大又降低了带的疲劳强度。带速v也不能过小（一般不应小于5m/s）。P=Fev，带速太小，P小传动能力降低；或P一定时，使所需的圆周力过大，易打滑，从而使所需的胶带根数过多。8-36带传动中的弹性滑动和打滑是怎样产生的？对带传动有何影响？答：在带传动中，带的弹性滑动是因为带的弹性变形以及传递动力时松、紧边的拉力差造成的，是带在轮上的局部滑动，弹性滑动是带传动所固有的特性，是不可避免的。弹性滑动使带传动的传动比增大。当带传动的负载过大，超过带与轮间的最大摩擦力，将发生打滑，带在轮上全面滑动，打滑是带传动的一种失效形式，是可以避免的。8-35影响带传动工作能力的因素有哪些？答：1）（Fec）F0、1、f2）（v）dd1、n13）型号8-39某带传动由变速电动机驱动，大带轮的输出转速的变化范围为500~1000r/min。若大带轮上的负载为恒功率负载，应该按哪一种转速设计带传动？若大带轮上的负载为恒转矩负载，应该按哪一种转速设计带传动？为什么？1000vFPeP一定，∵n2↓→v，所需的有效圆周力Fe，按较大的Fe设计带传动能够保证不打滑和具有一定的疲劳寿命时，当带传动高速运转时，就不会打滑和并具有一定的疲劳寿命，按转速500r/min来设计带传动。T一定，Fe=C，n2→v，传递的功率P=Fev按转速1000r/min来设计带传动。TP8-40一带式输送机装置如图。已知小带轮基准直径dd1=140mm，大带轮基准直径dd2=400mm，鼓轮直径D=250mm，为了提高生产率，拟在输送机载荷不变（即拉力F不变）的条件下，将输送带的速度v提高，设电动机的功率和减速器的强度足够，且更换大小带轮后引起中心距的变化对传递功率的影响可忽略不计，为了实现这一增速要求，试分析采用下列哪种方案更为合理，为什么？1、将dd2减小到280mm；2、将dd1增大到200mm；3、将鼓轮直径D增大到355mm。输出功率P出=F·v1、dd2,n2,v，F不变，则P出输入功率P入=Fe带·v带而10006011ddnv带不变Fe带(42%)可能引起打滑或疲劳失效。减小dd2不可行。1、将dd2减小到280mm；2、将dd1增大到200mm；3、将鼓轮直径D增大到355mm。输入功率P入=Fe带·v带10006011ddnv带增大dd1可行。2、dd1，且dd1，1，Kdd1，P0dd1，b1%9.42140140200dddd1d1d1带带带vvv∴输入功率P1=Fe×VV，V带传动的有效拉力Fe不变，不会出现打滑和疲劳破坏。1、将dd2减小到280mm；2、将dd1增大到200mm；3、将鼓轮直径D增大到355mm。3、输出功率P出=F·vD，v，F不变，则P出输入功率P入=F带·v带而10006011ddnv带不变F带可能引起打滑。增大D不可行。此题的答案告诉我们：用提高带速的办法提高带传动的功率是可行的，带传动更适宜在高速下工作。解：∵原V带传动比：857.21404001212ddddi方案1、2的V带传动比：2200400140280121212ddddii∵原运输带速度：,60000Dnvy现运输带速度：,60000Dnvy同理方案3运输带速度提高：%42250250355DDDvvv三种方案都能使运输带速度提高42%左右，但只有方案2是合理方案，方案1、3都不能采用。%9.42)12857.2(857.21857.2121yyynnnvvv∴方案1、2运输带速度提高：现运输带鼓轮转速：减电减电iniinny212∵原运输带鼓轮转速：减电减电iniinny857.212a)平带传动五、分析与思考题b)V带传动第十章一、选择题10-1A、GD、EB、C、F、H、I、J10-14C10-15B10-16A10-17A10-18C10-19D二、填空题10-23对齿轮材料的基本要求是：齿面硬，齿芯韧；齿轮传动中，软、硬齿面是以齿面硬度来划分的，当HB350时为软齿面，一般取小、大齿轮的硬度HBS1-HBS2为30~50，其原因是小齿轮的循环次数多；当HB≥350时为硬齿面，一般取小、大齿轮的硬度HBS1=HBS2。10-2B10-3A10-4B10-5A10-6A10-7C10-8C10-9A10-10C10-11C10-12A10-13C10-20A10-21B10-22C10—24在齿轮传动中，获得软齿面的热处理方式有调质、正火，而获得硬齿面的热处理方式有渗碳淬火、整体淬火、表面淬火等。10—25一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是点蚀，闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是断齿，开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出现的失效形式是胶合。10—26在闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀经常首先出现在节线附近靠近齿根处，其原因是该处为单齿啮合区接触应力大、润滑不良摩擦力大。10—27在推导轮齿齿根弯曲疲劳应力计算公式时，其计算模型是悬臂梁，设计的主要参数是模数m和齿宽b。一对齿轮传动中，大、小齿轮的弯曲应力一般不相等。10—28齿轮齿面接触应力计算公式是在赫芝公式的基础上推导出的，影响齿面接触应力最主要的参数是分度圆直径d1和d2(中心距a)和齿宽。一对标准齿轮传动，若中心距、传动比等其他条件保持不变，仅增大齿数z1，而减小模数m，则齿轮的齿面接触疲劳强度不变。10—29渐开线齿轮的齿形系数YFa的物理意义是轮齿形状对弯曲应力的影响，标准直齿圆柱齿轮的YFa值只与齿轮的齿数z和变位系数x有关。设有齿数相同的A、B、C三个标准齿轮，A为标准直齿圆柱齿轮，B为b＝15º的斜齿圆柱齿轮，C为d=30º的直齿锥齿轮，试比较这三个齿轮的齿形系数，最小的是C，最大的是A。10—30齿轮的弯曲疲劳强度极限σFlim和接触疲劳强度极限σHlim是经持久疲劳试验并按失效概率为1%来确定的，试验齿轮的弯曲应力循环特性为脉动循环。10—31一齿轮传动装置如图所示，轮1为主动，在传动过程中，轮2的齿根弯曲应力按对称循环变化，而其齿面接触应力按脉动循环变化。若求得其齿根最大弯曲应力为300MPa，则最小应力值为－300MPa，应力幅值为300MPa，平均应力为0。12310—32在斜齿圆柱齿轮传动中，螺旋角β既不宜过小，也不宜过大，因为β过小，会使得斜齿轮的优点不能充分发挥，而过大又会使得轴向力过大。因此，在设计计算中，β的取值应为8~20°，可以通过调整β而对中心距进行圆整。10—33填注下表中参数的荐用范围（一般情况下）：软齿面z1=20~40硬齿面z1=17~25(30)z1=17~20β=8~20°m2mmb1=b2+(5~10)mm传递动力的齿轮模数m大、小齿轮的齿宽齿轮传动直齿圆柱齿轮齿数z1闭式开式斜齿圆柱齿轮的螺旋角β10—38标准直齿圆柱齿轮传动，若传动比i，、转矩T1、齿宽b均保持不变，试问在下列条件下齿轮的弯曲应力和接触应力各将发生什么变化?(1)模数m不变，齿数Z1增加；(2)齿数z1不变，模数m增大；(3)齿数zl增加一倍，模数m减小一半。答：SaFaFYYbmdKT112EHHZZuubdKT12211（1）弯曲应力↓（d1增大，YFaYsa减小），接触应力↓（d1增大）；（2）弯曲应力↓（m增大，d1增大，），接触应力↓（d1增大）；（3）弯曲应力↑（m减小使F大量增大，Z1增大使F少量减小），接触应力不变（d1不变）；三、分析与思考题10—41有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，方案一其参数为：m=4mm、z1=20、z2=60,经强度计算其齿面接触疲劳强度刚好满足设计要求，但齿根弯曲应力远远小于许用应力，因而又进行了两种方案设计。方案二为：m=2mm、z1=40、z2=120，其齿根弯曲疲劳强度刚好满足设计要求；方案三为：m=2mm、z1=30、z2=90。假设改进后其工作条件、载荷系数K、材料、热处理硬度、齿宽等条件都不变，问：1）改进后的方案二、方案三是否可用？为什么？2）应采用哪个方案更合理？为什么？解方案一：分析：直径d1决定齿面接触疲劳强度，模数m决定齿根弯曲疲劳强度mmzmdmmm80204411方案二：mmzmdmmm80402211齿面接触疲劳强度满足11dd方案三：mmzmdmmm06032211齿根弯曲疲劳强度满足mm足齿面接触疲劳强度不满11dd1可用不可用(2)方案一与方案二相比较，应采用方案二更合理，因为在强度均满足的条件下，齿数多、模数小有如下优点：1、重合度ε↑，传动平稳；2、齿高h↓，滑动系数↓，磨损↓、切削量↓；3、da↓，齿坯小，齿轮重量↓。10—46一标准直齿圆柱齿轮传动，若传递载荷不变，齿轮齿数、中心距和许用应力不变，小齿轮转速n1从960r/min降为720r/min。试问要改变何参数，并使该值与原用值之比大致等于多少才能保证该传动具有原来的抗弯曲强度?nnPT11095506439607201111nnTTSaFaSaFatFYYbmdKTYYbmKF112bTbT113411TTbbFF强度不变即12344n1aF2aF2rF1rF1tF2tF3aF4aF4rF3rF3tF4tFΙΙnΙn10—47图示为一二级展开式标准斜