机械设计答案

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。F输送带Ddd2dd1减速器vV带传动电动机解输出功率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。F输送带Ddd2dd1减速器vV带传动电动机解输入功率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。F输送带Ddd2dd1减速器vV带传动电动机解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F输送带Ddd2dd1减速器vV带传动电动机同理方案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带传动第九章一、选择题9-1C9-2A9-3B9-4A9-5C9-6C9-7B9-8C9-9A9-10A9-11C9-12C9-13B9-14D9-15B二、填空题9-17滚子链是由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板所组成，其中内链板和套筒之间、外链板和销轴之间分别为过盈配合，而滚子和套筒之间、套筒和销轴之间分别为间隙配合。9-18在链传动中，链轮的转速越高，节距越大，齿数越少，则传动的动载荷越大。9-16B9-19链传动的主要失效形式有链的疲劳破坏、链条铰链的磨损、胶合、链条静力拉断四种。在润滑良好、中等速度的链传动中，其承载能力主要取决于链板的疲劳强度。9-20链传动的平均传动比是不变的，而瞬时传动比是变化的。9-21在设计图纸上注明某链条的标记为：16A-2×60GB1243•1–1983，其中“16A”表示A系列、链节距为p=25.4mm。9-22链传动的润滑方式可根据链节距和链速来选择。三、分析与思考题9—23链传动为何小链轮齿数Z1不宜过少？而大链轮齿数Z2不宜过多？答：小链轮齿数Z1过少，运动不均匀性和动载荷太大。而大链轮齿数Z2过多，易发生跳齿、脱链。9—26为什么一般链节数选偶数，而链轮齿数多取奇数？答：链节数选偶数是为了避免过渡链节，而链轮齿数取奇数则是为了链轮和链节之间磨损均匀。9—27链节距的大小对链传动有何影响？在高速重载工况下，应如何选择滚子链？答：链节距越大，承载能力越大，但运动的不均匀性和动载荷也越大。在高速重载工况下，应选择小节距、多排链。9-28有一链传动，小链轮主动，转速n1=900，齿数z1=25，z2=75。现因工作需要，拟将大链轮的转速降低到n2≈250r/min，链条长度不变，问：1.若从动轮齿数不变，应将主动轮齿数减小到多少？此时链条所能传递的功率有何变化？答：从动轮齿数不变，主动小链轮齿数z1′=z2/i12=z2n2/n1=75×250/900=20.8取z1′=21（老书中）主动小链轮齿数由25降到21，由表9-10知，齿形系数KZ减小，而其它参数不变，链条所能传递的功率Pca=P0KZKLKP下降。(新书中）主动小链轮齿数由25降到21，由图9-13知，齿形系数KZ增加，而其它参数不变，链条所能传递的功率P=PcaKP/KAKZ下降。2.若主动轮齿数不变，应将从动轮齿数增加到多少？此时链条所能传递的功率有何变化？答：主动小链轮齿数不变，从动轮齿数z2′=z1×i12=z1n1/n2=25×900/250=90取z2′=90从动大链轮齿数由75升到90，而其它参数不变，链条所能传递的功率不变。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=