陈立德版机械设计基础第8、9章课后题答案

第8章带传动8.1带传动的主要类型有哪些？各有何特点？试分析摩擦带传动的工作原理。答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动；后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。8.2什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力0F。当传动带传动时，带两边的拉力不再相等。紧边拉力为1F，松边拉力为2F。带两边的拉力之差称为带传动的有效拉力F。设环形带的总长度不变，可推出01212FFF8.3小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角1的公式？答：1角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，从而提高传动能力。由于大带轮的包角2大于小带轮的包角1，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角1值。8.4带传动工作时，带截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？答：带传动时，带中的应力有三个：（1）由拉力产生的拉应力，带全长上分布的，紧边上为1、松边上为2、12。（2）由离心力产生和离心拉应力c，作用于带的全长的。（3）带绕过带轮时发生弯曲，产生的弯曲后应力b，发生在带上包角所对的圆孤部分，12bb。最大应力发生在带左紧边进入小带轮处。8.5带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的？它们对传动有何影响？是否可以避免？答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，是一种不可避免的物理现象。8.6一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上，为什么？答：因为12，故打滑总是先发生在小轮上。因为小带轮的接触弧上产生的摩擦力小于大带轮。8.7带传动的设计准则是什么？答：在传递规定功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使且寿命。8.8在V带动设计过程中，为什么要校验带速5m/s25m/sv和包角120？答：带速太高会使离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，传动容易打滑。另外单位时间内带绕过带轮的次数也增加，降低传动带的工作寿命。若带速太低，则当传递功率一定时，使传递的圆周力增大，带的根数增多。因此设计时，一定要校验带速5m/sv25m/s。1是影响带传动工作能力的重要参数之一，因此，一般应使1120。8.9带传动张紧的目的是什么？张紧轮应安放在松边还是紧边上？内张紧轮应靠近大带轮还是小带轮？外张紧轮又该怎样？并分析说明两种张紧方式的利弊。答：带传动工作一段时间后就会由于传动带的塑性变形而使带松驰，带内的初拉力减小，传动能力下降，这时必须要重新使带张紧。张紧轮一般设置在松边的内侧且靠近大带轮处。若设置在外侧时，则后使其靠近小带轮，选择可以增加小带轮的包角，提高带的疲劳强度。8.10窄V带强度比普通V带高，这是为什么？窄V带与普通V带高度相同时，哪种传动能力大，为什么？答：窄V带的截面高度与其节宽之比为0.9。且其顶宽约为同高度普通V带的3/4；顶面呈拱形，受载后抗拉层仍处于同一平面内，受力均匀；两侧面略呈内凹，使其在带轮上弯曲变形时能与槽很好地贴合，增大摩擦力，从而提高承载能力。当窄V带与普通V带高度相同时，窄V带的承载能力可提高1.5～2.5倍。8.11试分析同步带传动的工作原理。答；工作时，带内环表面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合而进行传动。由于带与带轮间没有相对滑动，保证了同步传动。8.12为什么计算同步带传动的几何尺寸时可就用普通V带的计算公式？答：同步带传动可视为同步齿形带节线与带轮的节圆相切的开口传动，其传动几何尺寸的计算方法应与普通V带传动相同。8.13观察3～5种机器上的普通V带传动测量出带顶宽b、带轮外经ad和中心距a，确定带型、带轮基准直径d1d、d2d，并计算茁带长dL。答；由学生观察3～5种机器上的普通V带传动，测量出b、ad、a、确定带型、d1d、d2d、计算出0L，取标准dL。8.14带传动功率5kWP，已知112400rmin,450,650mmndmmd,中心距1a.5m,0.2vf,求带速v、包角1a和有效拉力F。解:（1）带速v。d113.144504009.42m/s601000601000dnv（2）包角1。d2d1165045018057.318057.3172.361500dda（3）有效拉力F.由式（8.3）1000FP得100051000531N9.42PFv8.15已知某普通V带传动由电动机驱动，电动机转速11450rminn，小带轮基准直径d1100mmd，大带轮基准直径d2280mmd，中心距350mm，用2根A型V带传动，载荷平稳，两班制工作，试求此传动所能传递的最大功率。解（1）确定带的基准长度。2d2d100d1d20222428010023502801001319.7mm24350ddLadda查表8.4，取基准长度Ld=1400mm(2)实际中心距。2d0014001319.7350390.15mm22LLaa（3）小带轮包角。d2d1128010018057.318057.3153.6120390.15dda（4）传递的最大功率。根据d11100mm,1450rmindn,查表8.9，用内插法得1.31kWP。查表8.18得3b1.027510K，传动比d2d1280=2.8100did，查表8.19得1.1373iK。由式(8.11)得30b11111.027510145010.18kW1.1373iPKnK查表8.4得KL=0.96,由图8.11得0.93K，查表8.21,得KA=1.1。由式（8.18）得cA00L00LPPKzPPKKPPKK得00LA1.310.180.930.9622.42kW1.1PPKKzPK所以此传动所能传递的最大功率为2.42kW。8．16设计搅拌机的普通V带传动。已知电动机的额定功率为4kW，转速n1=1440r/min，要求从动轮转速n2=575r/min，工作情况系数A1.1K。解：（1）确定计算功率Pc。cA1.144.4kWPKP（2）选择普通V带型号。根据Pc=4.4kW、n1=1440r/min，由图8.12选用A型普通V带。（3）确定带轮基准直径dd1、dd2。根据表8.6和图8.12选取dd1=100mm。大带轮基准直径1d2d121440100250.43mm575nddn按表8.3选取标准值dd2=250mm。实际传动比d2d12502.5100did从动轮实际转速121440576r/min2.5nni（4）验算带速。d1110014407.536m/s601000601000dnv带速在5～25m/s范围内。（5）确定带的基准长度dL和实际中心距为a。初定中心距ao=1000mm2d2d1ood1d2o22()24250100210001002502555.13mm241000ddLadda由表8.4选取基准长度d2500mmL实际中心距do25002555.131000944.87mm22LLaa（6）校验小带轮包角1d2d1125010018057.318057.3944.87170.9120dda（7）确定V带根数。由式（8.18）得c00LPzPPKK根据dd1=100mm,n1=1440r/min，查表得8.9得Po=1.31kW。查表（8.18）得3b1.027510K。根据传动比i=2.5。查表8.19得Ki=1.1373。由式（8.11）得功率增量0P为30b1i1111.027510144010.18kW1.1373PKnK由表8.4查得L1.09K,由图8.11得0.98K,则c00L4.42.761.310.180.981.09PzPPKK取z=3根。（8）求初拉力0F及带轮轴上的压力FQ。由表8.6查得A型普通V带的每米长质量q=0.1kg/m。根据式（8.19）得单根V带的初拉力为2c025002.515004.42.510.17.53637.5360.98156.6NPFqvzvK由式（8.20）得作用在轴上的压力QF为10170.92sin2156.63sin936.64N22QFFz（9）带轮的结构设计（略）（10）设计结果。选用3根A型V带，中心距a=944.87mm，带轮直径dd1=100mm,dd2=250mm，轴上压力FQ=936.64N。8.17如题8.17图所示为磨碎机的传动系统图。已知电机功率P=30kW,转速n1=1470r/min，带传动比1.15i,试设计V带传动参数。题8.17图解：（1）确定计算功率Pc。由表8.21取KA=1.4，由式（8.12）得cA1.43042kWPKP(2)选择普通V带型号。根据Pc=42kW,n1=1470r/min,由图8.12选用C型普通V带。(3)确定带轮基准直径dd1、dd2。根据表8.6和图8.12选取dd1=250mm，大轮基准直径为d2d11.15250287.5mmdid按表8.3取标准值dd2=280mm,实际传动比d2d12801.12250did从动轮实际转速1214701312.5r/min1.12nni（4）验算带速。d11250147019.23m/s601000601000dnv带速在5～25m/s范围内。（5）确定带的基准长度dL和实际中心距a。初定中心距ao=1300mm，由式（8.15）得d2d1ood1d2o22224280250213002502803432.27mm241300ddLadda由表8.4选取基准长度dL=3550mm，由式(8.16)得实际中心距a为d0035503432.2713001359mm22LLaa（6）校验小带轮包用1。由式（8.17）得00000d2d11028025018057.318057.31359178.7120dda（7）确定V带根数z。根据d1250mmd，11470minnr，查表8.10得P0=6.875kW。由表8.18查得3b7.501910K，根据i=1.12查表8.19得i1.0419K由式（8.11）得功率增量0P为30b1i1117.501910147010.44kW1.0419PKnK由表8.4查得L0.99K,由图8.11查得0.98K。由式（8.18）得c00L425.926.8750.440.980.99PzPPKK取z=6根。（8）求初拉力0F及带轮轴上的压力FQ。由表查得C型普通V带q=0.3kg/m，根据式（8.19）得单根V带的初拉力为2c025002.51500422.510.319.23282.297110.938393.24N619.230.98PFqvzvK由式（8.20）得作用在轴上的压力QF为1002sin2178.72393.2