機(jī)械零件部分課后習(xí)題及答案

機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題

第3章疲勞強(qiáng)度

問答題

1.問：試述零件的靜應(yīng)力與變應(yīng)力是在何種載荷作用下產(chǎn)生的？

答：靜應(yīng)力只能在靜載荷作用下產(chǎn)生，變應(yīng)力可能由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。

2、穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力的種類有哪些？畫出其應(yīng)力變化曲線，并分別寫出最大應(yīng)力。由、最小應(yīng)力。屈?、

平均應(yīng)力心、應(yīng)力幅。,與應(yīng)力循環(huán)特性Y的表達(dá)式。

答：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力、非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力

3、機(jī)械零件疲勞破壞的特征有哪些？機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)？

特征：（1）疲勞失效過程：裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和突然發(fā)生脆性斷裂三個(gè)階段（2）斷裂面：疲

勞源、光滑的疲勞區(qū)、粗糙的斷裂區(qū)（3）無明顯塑性變形的脆性突然斷裂（4）破壞時(shí)的應(yīng)力（疲

勞極限）遠(yuǎn)小于材料的屈服極限

影響因素：不僅與材料性能有關(guān)，變應(yīng)力的循環(huán)特性，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，應(yīng)力幅都對(duì)疲勞極限有很

大影響。

4、如何由。小。。和。，三個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出材料的簡化極限應(yīng)力圖？

5、相對(duì)于材料，影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素有哪些？綜合影響因素（K。）0的表達(dá)式為何？

如何作零件的簡化極限應(yīng)力圖？

應(yīng)力集中、零件尺寸、表面狀態(tài)

6、應(yīng)力集中、零件尺寸和表面狀態(tài)是否對(duì)零件的平均應(yīng)力以和應(yīng)力幅均有影響？

只對(duì)應(yīng)力幅有影響，對(duì)平均應(yīng)力沒有明顯影響

7、按Hertz公式，兩球體和圓柱體接觸時(shí)的接觸強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)？

外載荷F、Px、彈性模量E、泊松比u以及b

8.問：零件的等壽命疲勞曲線與材料試件的等壽命疲勞曲線是否相同？

答：兩者不同，零件的等壽命疲勞曲線需考慮零件上應(yīng)力集中對(duì)材料疲勞極限的影響。

9.問：疲勞損傷線性累積假說的含義是什么？

答：該假說是：在每一次應(yīng)力作用下，零件壽命就要受到一定損傷率，當(dāng)損傷率累積達(dá)到100%

時(shí)（即達(dá)到疲勞壽命極限）便發(fā)生疲勞破壞。通過該假說可將非穩(wěn)定變應(yīng)力下零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)

算折算成等效的穩(wěn)定變應(yīng)力疲勞強(qiáng)度。

10.問：機(jī)械零件上的哪些位置易產(chǎn)生應(yīng)力集中？舉例說明。如果零件一個(gè)截面有多種產(chǎn)生應(yīng)力集

中的結(jié)構(gòu)，有效應(yīng)力集中系數(shù)如何求取？

答：零件幾何尺寸突變（如：溝槽、孔、圓角、軸肩、鍵槽等）及配合零件邊緣處易產(chǎn)生應(yīng)力集

中。當(dāng)一個(gè)截面有多處應(yīng)力源時(shí)，則分別求出其有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取最大值。

11.問：兩個(gè)零件以點(diǎn)、線接觸時(shí)應(yīng)按何種強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算？若為面接觸時(shí)（如平鍵聯(lián)接），又應(yīng)按

何種強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算？

答：點(diǎn)、線接觸時(shí)應(yīng)按表面接觸強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算；面接觸應(yīng)按擠壓強(qiáng)度計(jì)算。

12.問：零件的截面形狀一定，當(dāng)截面尺寸增大時(shí)，其疲勞極限值將如何變化？

答：降低。

13.問：兩零件的材料和幾何尺寸都不相同，以曲面接觸受載時(shí)，兩者的接觸應(yīng)力是否相同？

答：兩零件的接觸應(yīng)力始終相同（與材料和幾何尺寸無關(guān)）。

第10章螺紋聯(lián)接

問答題

1.問：常用螺紋的類型主要有哪些？

答：普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒形螺紋。

2.問：哪些螺紋主要用于聯(lián)接？哪些螺紋主要用于傳動(dòng)？

答：普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋主要用于聯(lián)接。梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒形螺紋主要用

于傳動(dòng)。

3.問：螺紋聯(lián)接的基本類型有哪些？

答：螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接。其它還有地腳螺栓聯(lián)接、吊環(huán)螺釘

聯(lián)接和T型槽螺栓聯(lián)接等。

4.問：螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的是什么？

答：預(yù)緊的目的在于增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相

對(duì)滑移。

5.問：螺紋聯(lián)接防松的方法按工作原理可分為哪幾種？

答：摩擦防松、機(jī)械防松（正接鎖住）和鉀沖防松（破壞螺紋副關(guān)系）等。

6.問：受拉螺栓的主要破壞形式是什么？

答：靜載荷下受拉螺栓的損壞多為螺紋部分的塑性變形和斷裂。變載荷下多為栓桿部分的疲勞

斷裂。

7.問：受剪螺栓的主要破壞形式是什么？

答：螺栓桿和孔壁的貼合面上出現(xiàn)壓潰或螺栓桿被剪斷。

8.問：為了提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，在螺栓的最大應(yīng)力一定時(shí)，可采取哪些措施來降低應(yīng)力幅？并舉

出三個(gè)結(jié)構(gòu)例子。

答：可采取減小螺栓剛度或增大被聯(lián)接件剛度的方法來降低應(yīng)力幅。1）適當(dāng)增加螺栓的長度；

2）采用減小螺栓桿直徑的腰狀桿螺栓或空心螺栓；3）在螺母下面安裝彈性元件。

9.問：螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)時(shí)均已滿足自鎖條件，為什么設(shè)計(jì)時(shí)還必須采取有效的防松措施？

答：在靜載荷及工作溫度變化不大時(shí)，聯(lián)接一般不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)、載荷變化、

溫度變化較大或高溫下均造成聯(lián)接間摩擦力減小或瞬時(shí)消失或應(yīng)力松馳而發(fā)生聯(lián)接松脫。

10.橫向載荷作用下的普通螺栓聯(lián)接與校制孔用螺栓聯(lián)接兩者承受橫向載荷的機(jī)理有何不同？

當(dāng)橫向載荷相同時(shí)，兩種

答：前者靠預(yù)緊力作用，在接合面間產(chǎn)生的摩擦力來承受橫向力；后者靠螺栓和被聯(lián)接件的剪

切和擠壓來承載。前者由于靠摩擦傳力，所需的預(yù)緊力很大，為橫向載荷的很多倍，螺栓直徑也較

大。

11.問：承受預(yù)緊力QP和工作拉力F的緊螺栓聯(lián)接，螺栓所受的總拉力Q是否等于Qp+F?為什么？

答：不等于。因?yàn)楫?dāng)承受工作拉力F后，該聯(lián)接中的預(yù)緊力Qp減為剩余預(yù)緊力Q）故Q=0,+F

12.問：對(duì)于緊螺栓聯(lián)接，其螺栓的拉伸強(qiáng)度條件式中的系數(shù)1.3的含義是什么？

答：系數(shù)L3是考慮到緊聯(lián)接時(shí)螺栓在總拉力F2的作用下可能補(bǔ)充擰緊，故將總拉力增加30%

以考慮此時(shí)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的影響。

選擇題

1、采用普通螺栓聯(lián)接的凸緣聯(lián)軸器，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，—。

A、螺栓的橫截面受剪切B、螺栓與螺栓孔配合面受擠壓

C、螺栓同時(shí)受剪切與擠壓D,螺栓受拉伸與扭轉(zhuǎn)作用

2、當(dāng)螺紋公稱直徑、牙型角、螺紋線數(shù)相同時(shí)，細(xì)牙螺紋的自鎖性能比粗牙螺紋的自鎖

性能—o

A、好B、差C、相同D、不一定

3、用于聯(lián)接的螺紋牙型為三角形，這是因?yàn)槿切温菁y—.

A牙根強(qiáng)度高，自鎖性能好B、傳動(dòng)效率高

C、防振性能好D、自鎖性能差

4、若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)一定，則擰緊螺母時(shí)的效率取決于螺紋的—。

A、螺距和牙型角B、升角和頭數(shù)C、導(dǎo)程和牙形斜角D、螺距和升角

5、對(duì)于聯(lián)接用螺紋，主要要求聯(lián)接可靠，自鎖性能好，故常選用一?

A、升角小，單線三角形螺紋B、升角大，雙線三角形螺紋

C、開角小，單線梯形螺紋D、升角大，雙線矩形螺紋

6、用于薄壁零件聯(lián)接的螺紋，應(yīng)采用—。

A、三角形細(xì)牙螺紋B、梯形螺紋C、鋸齒形螺紋D、多線的三角形粗牙螺紋

7、當(dāng)較制孔用螺栓組聯(lián)接承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)，該螺栓組中的螺栓一。

A、必受剪切力作用B、必受拉力作用

C、同時(shí)受到剪切與拉伸D、既可能受剪切，也可能受擠壓作用

8、計(jì)算緊螺栓聯(lián)接的拉伸強(qiáng)度時(shí)，考慮到拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合作用，應(yīng)將拉伸載荷增加

到原來的一倍。

A、1.1B、1.3C、1.25D、0.3

9、在螺栓聯(lián)接中，有時(shí)在一個(gè)螺栓上采用雙螺母，其目的是—。

A、提高強(qiáng)度B、提高剛度C、防松D、減小每圈螺紋牙上的受力

10、在同一螺栓組中，螺栓的材料、直徑和長度均應(yīng)相同，這是為了—。

A、提高強(qiáng)度B、提高剛度C、外形美觀D、降低成本

11、緊螺栓聯(lián)接在按拉伸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)將拉伸載荷增加到原來的1.3倍，這是考慮—。

A、螺紋的應(yīng)力集中B、扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力作用C、安全因素D、載荷變化與沖擊

12、預(yù)緊力為F'的單個(gè)緊螺栓聯(lián)接，受到軸向工作載荷F作用后，螺栓受到的總拉力F0—F'+F。

A、大于B、等于C、小于D、大于或等于

13、在螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)中，若被聯(lián)接件為鑄件，則有時(shí)在螺栓孔處制做沉頭座孔或凸臺(tái)，其目的是—

____O

A、避免螺栓受附加彎曲應(yīng)力作用B、便于安裝

C、為安置防松裝置D、為避免螺栓受拉力過大

14、若要提高軸向變載荷作用的緊螺栓的疲勞強(qiáng)度，則可：。

A、在被聯(lián)接件間加橡膠墊片B、增大螺栓長度

C、采用精制螺栓D、加防松裝置

答案：D、A、A、B、A、A、D、B、C、B、B、C、A、B

分析計(jì)算題

1.如圖所示為某受軸向工作載荷的緊螺栓聯(lián)接的載荷變形圖：（1）當(dāng)工作載荷為2000N時(shí)，求螺

栓所受總拉力及被聯(lián)接件間剩余預(yù)緊力。（2）若被聯(lián)接件間不出現(xiàn)縫隙，最大工作載荷是多少？

題1：解題過程

Ch=tan30°,Cm=tan45°,Qp=4000N

tunm°

Q=Q?+———F=4000+———x2000=4732N

tan30°+tan45°

C一網(wǎng)空一

Q'=Q〃-------也—F=4000F>0

p

「Ch+C,?tan300+tan45°

2.圖示用普通螺栓聯(lián)接機(jī)座承受旋轉(zhuǎn)力矩T=400N?m,軸向力0=10'N,螺栓布置如圖示，已知

a=200mm,b=80mm,c=20mm,Li=300mm,L2=150mm,接合面摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)K3=l.2,螺

栓相對(duì)剛度a/（a+a）=0.3,螺栓許用拉應(yīng)力[o]=120Mpa,接合面許用擠壓應(yīng)力[o?]=90Mpa。試

求聯(lián)接螺栓組小徑必須的最小直徑d,o

題2：解題過程

1、由尸2作用下，各螺栓所受的工作拉力

2、由T作用下，各螺栓所受的工作拉力

???乙是殘余預(yù)緊力

螺栓工作時(shí)，F(xiàn)=G+B=7.9312KN

[4x1.3x793度

mm=10.459mm

V71x120

。一———F.=7.4312KN

3、由尸，則預(yù)緊力ch+cm

，滿足。

3.圖示支架用4個(gè)普通螺栓聯(lián)接在立柱上，已知載荷P=12400N,聯(lián)接的尺寸參數(shù)如圖示，接合面

摩擦系數(shù)f=0.2,螺栓材料的屈服極限。s=270N/mm2,安全系數(shù)S=1.5,螺栓的相對(duì)剛度

——4—=0.3,防滑系數(shù)Ks=L2。試求所需螺栓小徑

G,+C.

題3：解題過程

在力P的作用

(1)螺栓組聯(lián)』

(2)在傾覆力夕大，所以載荷

(3)在橫向載彳「能產(chǎn)生滑移，根據(jù)不滑移

條件

可得：

(4)左邊螺栓所受的總拉力

(5)螺栓的許用應(yīng)力

(6)螺栓危險(xiǎn)截面的直徑(螺紋小徑4)

(7)為避免右半部分被壓潰，應(yīng)校核接合面右部的壓強(qiáng)。

4.如圖所示，一支架用四個(gè)螺栓固定于鉛垂的墻上，螺栓為上、下兩個(gè)。螺栓距軸線0—0的距離

為200nm、，載荷P=20000N,鉛垂向下。離墻壁距離為400mm,為使支架在P作用下不相對(duì)滑動(dòng),

也不產(chǎn)生分離.求受軸向載荷最大螺栓上所受的總拉力。

設(shè)：(1)支架底與墻之間的摩擦系數(shù)f=0.15；(2)取可靠系數(shù)Ks=l.2；(3)受軸向載荷最大的螺

栓在外載荷作用下應(yīng)保持的剩余預(yù)緊力Q：=().4F(尸為軸向工作拉力)；

(4)相對(duì)剛度系數(shù)——巳—=0.3。

Q+cm

題4：解題過程

(1)螺栓所受的工作載荷

在P作用下，螺栓受到橫向載荷P和傾覆載荷M的作用

M=PX0.4=20000X0.4=8000N

(2)在M作用下，螺栓所受的最大載荷

(3)保證支架不產(chǎn)生滑移所需的預(yù)緊力Qp,

(4)按需保持0.4F的剩余預(yù)緊力來確定Qp,

Qp=l.lF=11000N

⑸螺栓所受的總拉力Q

5.一厚度6=12mm的鋼板用4個(gè)螺栓固連在厚度6l=30mm的鑄鐵支架上，螺栓的布置有(a)、(b)

兩種方案，如例圖所示。

己知：螺栓材料為Q235,［。］=95MPa、［i］=96MPa、鋼板［。］p=320Mpa、鑄鐵［。］p知180MPa,

接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,可靠性系數(shù)Ks=1.2,載荷FE=12000N,尺寸l=400mm,a=100mm?

(1)試比較哪種螺栓布置方案合理？

(2)按照螺栓布置合理方案，分別確定采用普通螺栓聯(lián)接和鉉制孔用螺栓聯(lián)接時(shí)的螺栓直徑。

題5：解題過程

1.螺栓組聯(lián)接受力分析

(1)將載荷簡化

將載荷也向螺栓組聯(lián)接的接合面形心0點(diǎn)簡化，得一橫向載荷Fz==12000N

6

和一旋轉(zhuǎn)力矩T=FEl=12000NX400mm=4.8X10(圖解一)

(2)確定各螺栓所受的橫向載荷

在橫向載荷再作用下，各個(gè)螺栓所受的橫向載荷也大小相同，與F*同向。

而在旋轉(zhuǎn)力矩T作用下，由于各個(gè)螺栓中心至形心0點(diǎn)距離相等，所以各個(gè)螺

栓所受的橫向載荷%大小也相同，但方向各垂直螺栓中心與形心0的聯(lián)線（圖

解二）。

對(duì)于方案（a）,個(gè)螺栓中心至形心。點(diǎn)的距離為

所以：工2〃=工=8487N

'軌

由圖解二（a）可知，螺栓1和2所受兩力的夾角最小，故螺栓1和2所受橫向

載荷最大，即

對(duì)于方案（b）,各螺栓中心至形心。點(diǎn)的距離為

所以工2〃=工=12000N

"4G

由圖解二b可知，螺栓1所手橫向載荷最大，即

（3）兩種方案比較

由于<Fsmaxb，因此方案比較合理4

2.按螺栓布置方案（a）確定螺栓直徑

（1）采用較制孔用螺栓聯(lián)接

1）因?yàn)檩^制孔用螺栓聯(lián)接是靠螺栓光桿受剪切和光桿配合面間受擠壓來傳遞橫

向載荷，因此按剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)螺栓光桿部分的直徑ds:

查GB27-88,取M12X60（ds=13mm>ll.98mm）

2）校核配合面的擠壓強(qiáng)度；

按圖解三所示的配合面尺寸，有：螺栓光桿與鋼板孔間

螺栓光桿與鑄鐵支架孔間

故配合面擠壓強(qiáng)度足夠。

(2)采用普通螺栓聯(lián)接

因?yàn)槠胀菟?lián)接，是靠預(yù)緊螺栓在被聯(lián)接件的結(jié)合面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞

橫向載荷，因此首先要求出螺栓所需的預(yù)緊力Qp。

由應(yīng)pNK,工，得

根據(jù)強(qiáng)度條件式可得螺栓小徑小,即

查GB196-81,MxM45(dl=40.129mm>38.84mm)

6.鑄鐵托架緊固在鋼立柱上，托架材料為鑄鐵，螺栓強(qiáng)度級(jí)別為4.6。載荷Fw=6400N,托架與立柱

間摩擦系數(shù)f=0.15,尺寸如圖所示，設(shè)計(jì)此螺栓聯(lián)接。

題6：解題過程

1.螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓采用對(duì)稱布置，取Z=4；因螺栓組受翻轉(zhuǎn)力矩作用，

螺栓布置盡量遠(yuǎn)離對(duì)稱軸，根據(jù)底板尺寸，間距如圖取340nlmX140mm。

2.螺栓組受力分析、失效分析

將載荷向中心簡化，可得螺栓組受橫向載荷Fw和翻轉(zhuǎn)力矩M,翻轉(zhuǎn)力矩M為

根據(jù)載荷的情況，此螺栓組有可能產(chǎn)生以下失效：

(1)上端受力最大的螺栓被拉斷；

(2)在力矩M作用下接合面上端可能分離，下端托架或立柱可能被壓壞；

(3)在橫向載荷Fw的作用下，托架會(huì)產(chǎn)生滑移。

3.螺栓組工作能力計(jì)算

(1)確定預(yù)緊力

為保證托架不滑移取Ks=L2，則

1.2x6400

0，=128007V(a)

0.15x4

由接合面不分離應(yīng)滿足

接合面面積A=200x(400-280)=24000/mi2

接合面抗彎截面系數(shù)W=200x(400,-280,=3504Go()，如

6x400

貝U：Qp之竺?4=5479N

Wz

（b）

由式（a）、（b）取Qp=12800N,可保證托架不會(huì)滑移，接合面上端不分離。

（2）確定螺栓直徑

在M作用下上端螺栓所受的工作載荷為

查P107,孰=0.2,則螺栓總拉力為

螺栓強(qiáng)度等級(jí)4.6級(jí)，材料Q235,查表6.3并計(jì)算得（控制預(yù)緊力）

則螺栓小徑

由國家標(biāo)準(zhǔn)GB/196T981查表，選取四個(gè)M16（dl=13.835mm）的螺栓。

（3）校核托架下端不壓潰

由表6.4,托架底座選鑄鐵HT200,[b]p=%=200/2.5=80MPa

S

鋼立柱選Q235,[cr]p=生=240/1.25=192Mpa

s

al>maK<[a]p,滿足強(qiáng)度條件，不會(huì)壓潰。

7.圖中所示為一固定在鋼制立柱上的鑄鐵托架，已知總載荷FE=4800N,其作用線與垂直線的夾角

a=50°,底板高h(yuǎn)=340mm,寬b=150mm,試設(shè)計(jì)此螺栓組聯(lián)接。

題7：解題過程

1.螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用如圖所示的結(jié)構(gòu)，螺栓數(shù)z=4,對(duì)稱布置。

2.螺栓受力分析

1）在總載荷&的作用下，螺栓組聯(lián)接承受以下各力和傾覆力矩的作用：

軸向力（%的水平分力程八，作用于螺栓組中心，水平向右）

橫向力（柱的垂直分力&,，作用于接合面，垂直向下）

傾覆力矩（順時(shí)針方向）

2）在軸向力的作用下，各螺栓所受的工作拉力為

3）在傾覆力矩M的作用下，上面兩螺栓受到加載作用，而下面兩螺栓受到減載

作用，故上面的螺栓受力較大，所受的載荷

故上面的螺栓所受的軸向工作載荷為

4）在橫向載荷柱,，的作用下，底板聯(lián)接接合面可能產(chǎn)生滑移，根據(jù)底板接合面不

滑移的條件

fQ'l）Z>KsF^（a）

r

Q'?=QP-—^Fa（b）

聯(lián)立兩式可得：Qf6520N

5）上面每個(gè)螺栓所受的總拉力F2

3.確定螺栓直徑

選擇螺栓材料為Q235、性能等級(jí)為4.6的螺栓，則。s=240MPa,查得安全系數(shù)

S=1.5,故螺栓材料的許用應(yīng)力[司=生=空=160MP人

S1.5

求得螺栓危險(xiǎn)截面的小徑dl,

按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)，選用螺紋公稱直徑d=12mm（螺紋小徑

dl=10.106mm>8.6mm）o

4.校核螺栓組聯(lián)接接合面的工作能力

1）聯(lián)接接合面下端的擠壓應(yīng)力不超過許用值，以防止接合面壓碎

由表6.4,托架底座選鑄鐵HT200,[a]p=^-=200/2.5=SOMPa

S

鋼立柱選Q235,匕］p=?=240/1.25=192MPa

apmm<{a}p,滿足強(qiáng)度條件，不會(huì)壓潰。

2）聯(lián)接接合面上端應(yīng)保持一定的殘余預(yù)緊力，以防止托架受力時(shí)接合面間產(chǎn)生

間隙，即opmin>0,由

故接合面上端受壓最小處不會(huì)產(chǎn)生間隙。

5.校核螺栓所需的預(yù)緊力是否合適

對(duì)于碳素鋼螺栓，要求

由計(jì)算比較，滿足要求。

根處

第11章齒輪傳動(dòng)

1.問：常見的齒輪傳動(dòng)失效有哪些形式？

答：齒輪的常見失效為：輪齒折斷、齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、塑性變形等。

2.問：在不改變材料和尺寸的情況下，如何提高輪齒的抗折斷能力？

答：可采取如下措施：1）減小齒根應(yīng)力集中;2）增大軸及支承剛度;3）采用適當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒ㄌ?/p>

高齒芯的韌性;4）對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。

3.問：為什么齒面點(diǎn)蝕一般首先發(fā)生在靠近節(jié)線的齒根面上？

答:齒輪在嚙合過程中，因輪齒在嚙合的齒對(duì)數(shù)少，接觸應(yīng)力大，且在節(jié)點(diǎn)處齒廓相對(duì)滑動(dòng)速

度小，油膜不易形成，摩擦力大，故點(diǎn)蝕首先出先在節(jié)線附近的齒根表面上，然后向其他部位擴(kuò)展。

4.問：在開式齒輪傳動(dòng)中，為什么一般不出現(xiàn)點(diǎn)蝕破壞？

答：開式齒輪傳動(dòng)，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。

5.問：如何提高齒面抗點(diǎn)蝕的能力？

答：可采取如下措施：1）提高齒面硬度和降低表面粗糙度;2）在許用范圍內(nèi)采用大的變位系數(shù)

和，以增大綜合曲率半徑;3）采用粘度高的潤滑油;4）減小動(dòng)載荷。

6.問：什么情況下工作的齒輪易出現(xiàn)膠合破壞？如何提高齒面抗膠合能力？

答：高速重載或低速重載的齒輪傳動(dòng)易發(fā)生膠合失效。措施為：1）采用角度變位以降低嚙合開

始和終了時(shí)的滑動(dòng)系數(shù);2）減小模數(shù)和齒高以降低滑動(dòng)速度;3）采用極壓潤滑油;4）采用抗校核性能

好的齒輪副材料;5）使大小齒輪保持硬度差;6）提高齒面硬度降低表面粗糙度。

7.問：閉式齒輪傳動(dòng)與開式齒輪傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有何不同？

答：閉式齒輪傳動(dòng)：主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕、輪齒折斷和膠合。目前一般只進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)

度和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算。開式齒輪傳動(dòng)：主要失效形式為輪齒折斷和齒面磨損，磨損尚無完善的計(jì)

算方法，故目前只進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，用適當(dāng)增大模數(shù)的辦法考慮磨損的影響。

8.問：硬齒面與軟齒面如何劃分？其熱處理方式有何不同？

答：軟齒面：HBW350,硬齒面：IIB>350o軟齒面熱處理一般為調(diào)質(zhì)（小齒輪）或正火（大齒

輪），而硬齒面則是正火或調(diào)質(zhì)后切齒，再經(jīng)表面硬化處理。

9.問：在進(jìn)行齒輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，為什么要引入載荷系數(shù)K?

答：是為了考慮齒輪傳動(dòng)在工作中實(shí)際承受的載荷大小。其中使用系數(shù)是考慮到受到原動(dòng)機(jī)和

工作機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)等外部因素的影響；動(dòng)載荷系數(shù)是考慮齒輪嚙合本身嚙合振動(dòng)產(chǎn)生的內(nèi)部附加動(dòng)

載荷影響的系數(shù)；齒間載荷分配系數(shù)用以考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)輪齒間載荷分配不均勻的影響；齒向

載荷分布系數(shù)是由于齒輪、軸、軸承和箱體的變形及制造誤差等因素的影響，使得作用在齒面上的

載荷沿接觸線呈不均勻分布，因此用齒向載荷分布不均勻系數(shù)表征其影響。

10.H：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式是如何建立的？為什么選擇節(jié)點(diǎn)作為齒面接觸應(yīng)力的計(jì)算點(diǎn)？

答：齒面接觸疲勞強(qiáng)度公式是按照兩圓柱體接觸的赫茲公式建立的；因齒面接觸疲勞首先發(fā)生在

節(jié)點(diǎn)附近的齒根部分，所以應(yīng)控制節(jié)點(diǎn)處接觸應(yīng)力。

11.一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)，大齒輪和小齒輪的接觸應(yīng)力是否相等？如大、小齒輪的材料及熱處理

情況相同，則其許用接觸應(yīng)力是否相等？

答：一對(duì)齒輪傳動(dòng)，其大小齒輪的接觸應(yīng)力一定相等。兩齒輪材料和熱處理相同時(shí)，其許用應(yīng)

力不一定相等。因?yàn)樵S用應(yīng)力還與壽命系數(shù)有關(guān)，大小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不等，故許用應(yīng)力不一

定相等。

12.問：配對(duì)齒輪的齒面有較大的硬度差時(shí)，對(duì)較軟齒面會(huì)產(chǎn)生什么影響？

答：當(dāng)小齒輪與大齒輪有較大的硬度差，且速度又較高時(shí)，較硬的齒面對(duì)較軟的齒面會(huì)起較顯

著的冷作硬化效應(yīng)，從而提高其疲勞極限。

13.問：在直齒輪和斜齒輪傳動(dòng)中，為什么常將小齒輪設(shè)計(jì)得比大齒輪寬一些？

答：其目的是防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合寬度減小而增大輪齒的工作載

荷。

14.問：齒輪傳動(dòng)的常用潤滑方式有哪些？潤滑方式的選擇主要取決于什么因素？

答：齒輪的常用潤滑方式有：人工定期加油、浸油潤滑和噴油潤滑。潤滑方式的選擇主要取決

于齒輪圓周速度的大小。

15.問：齒形系數(shù)與模數(shù)有關(guān)嗎？有哪些因素影響齒形系數(shù)的大??？

答：齒形系數(shù)與模數(shù)無關(guān)，齒形系數(shù)的大小取決于齒數(shù)。

16.問：為什么設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，齒寬系數(shù)既不能太大，又不能太??？

答：齒寬系數(shù)過大將導(dǎo)致載荷沿齒寬方向分布不均勻性嚴(yán)重；相反若齒寬系數(shù)過小，輪齒承載

能力減小，將使分度圓直徑增大。

17.問：選擇齒輪傳動(dòng)第II公差組精度等級(jí)時(shí)，除了考慮傳動(dòng)用途和工作條件以外，主要依據(jù)是什

么？

答：圓周速度。

18.問：選擇齒輪毛坯的成型方法時(shí)（鑄造，鍛造，軋制圓鋼等），除了考慮材料等因素外，主要

依據(jù)是什么？

答：齒輪的幾何尺寸和批量大小.

19.問：斜齒輪傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度計(jì)算中的重合度系數(shù)Ze考慮了重合度對(duì)單位齒寬載荷的影響，它

與哪些因素有關(guān)？

答：它與斜齒傳動(dòng)的端面重合度和縱向重合度有關(guān)。

20.問：有一標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，齒輪1和齒輪2的齒數(shù)分別為Z1和Z2,且Zl<Z2。若兩齒輪

的許用接觸應(yīng)力相同，問兩答：兩齒輪接觸強(qiáng)度相等.因齒輪1和齒輪2的接觸應(yīng)力相等，許

用接觸應(yīng)力相同，所以兩齒輪的接觸強(qiáng)度相等。

21.問：設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，若大小齒輪的疲勞極限值相同，這時(shí)它們的許用應(yīng)力是否相同？為什么？

答：許用應(yīng)力不一定相同。因許用應(yīng)力與疲勞極限值有關(guān)外，還與齒輪的循環(huán)次數(shù)（即壽命系

數(shù)ZN,YN）有關(guān)。當(dāng)大小齒輪的循環(huán)次數(shù)都達(dá)到或超過無限循環(huán)的次數(shù)時(shí)，大小齒輪的許用應(yīng)力相

同；否則，大小齒輪的許用應(yīng)力不相同。

22.問：斜齒圓住齒輪傳動(dòng)中螺旋角8太小或太大會(huì)怎樣，應(yīng)怎樣取值？

答：螺旋角太小，沒發(fā)揮斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)與直齒圓住齒輪傳動(dòng)相對(duì)優(yōu)越性，即傳動(dòng)平穩(wěn)和承

載能力大。螺旋角B越大，齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性和承載能力越高。但B值太大，會(huì)引起軸向力太大，

大了軸和軸承的載荷。故B值選取要適當(dāng)。通常B要求在8°?25°范圍內(nèi)選取。

23.問。一對(duì)齒輪傳動(dòng)，若按無限壽命設(shè)計(jì)，如何判斷其大、小齒輪中哪個(gè)不易出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕？哪

個(gè)不易出現(xiàn)齒根彎曲疲勞折斷？理由如何？

答：許用接觸應(yīng)力[?！癩2與齒輪的材料、熱處理及齒面工作循環(huán)次數(shù)有關(guān)，一般

HBS1=HBS2+（3O~5O）HBS,即試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限。Hliml>。Hlim2,故[。

況且。Hl>oH2,而按按無限壽命設(shè)計(jì)，壽命系數(shù)ZN=1,故小齒輪不易出現(xiàn)點(diǎn)蝕。

比較兩齒輪的:"七"與""2,比值小的其彎曲疲勞強(qiáng)度大，不易出現(xiàn)齒根彎曲疲

F]IF]2

勞折斷。

24.問：兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)中，若一級(jí)為斜齒，另一級(jí)為直齒，試問斜齒圓柱齒輪應(yīng)置于高速級(jí)還

是低速級(jí)？為什么？若為直齒錐齒輪和圓柱齒輪所組成的兩級(jí)傳動(dòng)，錐齒輪應(yīng)置于高速級(jí)還是低速

級(jí)？為什么？

答：（1）在兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)中，斜齒輪應(yīng)置于高速級(jí)，主要因?yàn)楦咚偌?jí)的轉(zhuǎn)速高，用斜齒

圓柱齒輪傳動(dòng)工作平穩(wěn)，在精度等級(jí)相同時(shí)，允許傳動(dòng)的圓周速度較高；在忽略摩擦阻力影響時(shí)，

高速級(jí)小齒輪的轉(zhuǎn)矩是低速級(jí)小齒輪轉(zhuǎn)矩的1/i（i是高速級(jí)的傳動(dòng)比），其軸向力小。

（2）由錐齒輪和圓柱齒輪組成的兩級(jí)傳動(dòng)中，錐齒輪一般應(yīng)置于高速級(jí)，主要因?yàn)楫?dāng)傳遞功

率一定時(shí)，低速級(jí)的轉(zhuǎn)矩大，則齒輪的尺寸和模數(shù)也大，而錐齒輪的錐距R和模數(shù)m大時(shí)，則加工困

難，或者加工成本大為提高。

25.I'nJ：試分析，采用增大齒輪壓力角（25度）的辦法，可以提高圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒

面接觸疲勞強(qiáng)度的原因。

答：由機(jī)械原理知識(shí)可知，增大壓力角，能使輪齒的齒厚和節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑增大，可以

提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度。

26.問：設(shè)計(jì)軟齒面齒輪傳動(dòng)，為什么要使小齒輪的齒面硬度比大齒輪齒面硬度高一些？

答：因?yàn)樵趪Ш线^程中，小齒輪的輪齒嚙合次數(shù)多，壽命要短于大齒輪，為使大、小齒輪壽命

比較接近，應(yīng)使小齒輪齒面硬度較大齒輪高些。另外，較硬的小齒輪齒面可以對(duì)較軟的大齒輪齒面

起冷作硬化作用，提高大齒輪齒面的疲勞極限。

27.問：齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，小齒輪齒數(shù)zl的選擇對(duì)傳動(dòng)質(zhì)量有何影響？閉式傳動(dòng)的軟齒面與硬齒面

及開式傳動(dòng)中，zl的選擇有何不同？

答：首先應(yīng)保證所選齒數(shù)zl不會(huì)使齒輪發(fā)生根切。當(dāng)中心距不變時(shí)，齒數(shù)增加可增大重合度，

改善傳動(dòng)的平穩(wěn)性；同時(shí)增加齒數(shù)，可以減少模數(shù)，降低齒高，減少金屬切削量，降低制造成本，

還可以減小磨損及產(chǎn)生膠合的可能性。但是，齒數(shù)增加的同時(shí)使得模數(shù)減小、齒厚減薄，這樣會(huì)降

低輪齒的彎曲強(qiáng)度。因此在滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的條件下，齒數(shù)宜多取。對(duì)閉式硬齒面齒輪和開

式（或半開式）齒輪傳動(dòng)，因主要失效形式為齒面磨損，為使輪齒不致過小，齒數(shù)不宜過多。

28.問：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，問：

（1）計(jì)算大、小齒輪彎曲強(qiáng)度時(shí)所用公式是否相同？

（2）計(jì)算大、小齒輪彎曲強(qiáng)度時(shí)哪些參數(shù)取值不同？

（3）兩輪彎曲強(qiáng)度大小通過哪些參數(shù)比較就能看出來？可得到什么結(jié)論？

注：外=等4乂/4［。］

bm

KF

答：（1）公式相同，均為a.-=1

（2）其中，YFa、YSa及［o］F取值不同;

選擇題

1、一般開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是

A、齒面膠合B、齒面疲勞點(diǎn)蝕

C、齒面磨損或輪齒疲勞折斷D、輪齒塑性變形

高速重載齒輪傳動(dòng)，當(dāng)潤滑不良時(shí)，最可能出現(xiàn)的失效形式是一o

A、齒面膠合B、齒面疲勞點(diǎn)蝕

C、齒面磨損D、輪齒疲勞折斷

45號(hào)鋼齒輪，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后其硬度值約為

A、HRC=45~50B、HBS=220~270

C、HBS=160~180D、HBS=320~350

4、齒面硬度為56~62HRC的合金鋼齒輪的加工工藝過程為一。

A、齒壞加工、淬火、磨齒、滾齒B、齒壞加工、淬火、滾齒、磨齒

C、齒壞加工、滾齒、滲碳淬火、磨齒C、齒壞加工、滾齒、磨齒、淬火

5、齒輪采用滲碳淬火的熱處理方法，則齒輪材料只可能是一。

A、45號(hào)鋼B、ZG340~640C、40CrD、20CrMnTi

6、齒輪傳動(dòng)中齒面的非擴(kuò)展性點(diǎn)蝕一般出現(xiàn)在—。

A、跑合階段B、穩(wěn)定性磨損階段

C、劇烈磨損階段D、齒面磨料磨損階段

7、對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，在工程設(shè)計(jì)中，一般—。

A、按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核彎曲強(qiáng)度

B、按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪尺寸，再校核接觸強(qiáng)度

C、只需按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

D、只需按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)

8、一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，已知zl=18,a2=72,則這對(duì)齒輪的彎曲應(yīng)力

A、B、C、D、

9、一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漸開線圓柱齒輪要正確嚙合時(shí)，它們的—必須相等。

A、直徑B、模數(shù)C、齒寬D、齒數(shù)

10、在設(shè)計(jì)閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)中，當(dāng)直徑一定時(shí)，應(yīng)取較少的齒數(shù)，使模數(shù)增大以

A、提高齒面接觸強(qiáng)度B、提高輪齒的抗彎曲疲勞強(qiáng)度

C、減少加工切削量，提高生產(chǎn)率D、提高抗塑性變形能力

11、在直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)中，若中心距保持不變，而把模數(shù)增大，則可以

A、提高齒面接觸強(qiáng)度B、提高輪齒的彎曲強(qiáng)度

C、彎曲與接觸強(qiáng)度均可提高D、彎曲與接觸強(qiáng)度均不變

12、輪齒的彎曲強(qiáng)度，當(dāng)—,則齒根彎曲強(qiáng)度增大。

A、模數(shù)不變，增多齒數(shù)B、模數(shù)不變，增大中心距

C、模數(shù)不變，增大直徑D、齒數(shù)不變，增大模數(shù)

13、輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算中齒形系數(shù)與一無關(guān)。

A、齒數(shù)B、變位系數(shù)C、模數(shù)D、斜齒輪的螺旋角

14、齒輪傳動(dòng)在以下幾種工況中—的齒寬系數(shù)可取大些。

A、懸臂布置B、不對(duì)稱布置C、對(duì)稱布置D、同軸式減速器布置

15、直齒錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，是以—為計(jì)算依據(jù)的。

A、大端當(dāng)量直齒錐齒輪B、齒寬中點(diǎn)處的直齒圓柱齒輪

C、齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量直齒圓柱齒輪D、小端當(dāng)量直齒錐齒輪

答案：C、A,B、C、D、A、D、A、B、B、B、D、C、C>C

填空題

1.齒輪傳動(dòng)時(shí),如大小齒輪的材料不同，則。HL二。《2；［。皿］正［。/；。凡關(guān)。F2；［。門］噌［。

相］o

2.直齒圓柱齒輪作接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)取節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力為計(jì)算依據(jù),其載荷由二對(duì)輪齒

承擔(dān)。

3.在圓柱齒輪傳動(dòng)中，齒輪分度圓直徑dl不變而減小模數(shù)m,對(duì)輪齒的彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度及傳

動(dòng)平穩(wěn)性的影響分別為彎曲強(qiáng)度降低,接觸強(qiáng)度不變,_傳動(dòng)平穩(wěn)性提高。

4.在圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，在中心距a及其他條件不變時(shí)，增大模數(shù)m,其齒面接觸應(yīng)力不變,

齒根彎曲應(yīng)力減小,重合度減小。。

5.在閉式齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)齒輪的齒面硬度HB$〈350時(shí)，通常首先出現(xiàn)點(diǎn)蝕破壞,應(yīng)首先按齒面接

觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),但當(dāng)齒面硬度HBS>350時(shí)，則易出現(xiàn)齒根彎曲折斷破壞,應(yīng)首先按齒根彎曲強(qiáng)

度設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

6.齒輪的齒形系數(shù)片的大小與齒輪參數(shù)中的模虬無關(guān)，主要取決于齒數(shù)。

7.斜齒圓柱齒輪的齒形系數(shù)昨按當(dāng)量齒數(shù)選取。

8.設(shè)計(jì)一對(duì)圓柱齒輪時(shí)，通常把小齒輪的齒寬做得比大齒輪寬一些，其主要原因是以防齒輪軸向

錯(cuò)位時(shí)，導(dǎo)致嚙合齒寬減小。

9一對(duì)閉式直齒圓柱齒輪,m=3mm,zl=21,z2=63,a=20。，小齒輪用40Cr鋼，表面淬火HRC=55,

［oHi］=1200N/mm,大齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，HBS=220—240,［oH2］=600N/mm,若齒輪傳動(dòng)工作時(shí)，齒

面接觸應(yīng)力為o“=500N/nim,則小齒輪的接觸強(qiáng)度安全系數(shù)為大齒輪的2倍。

10.兩對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知模數(shù)、齒數(shù)、齒寬分別為：

A對(duì)：m=4min,zl=18,z2=41,Bl=50mm,

B對(duì):m=2mm,Zl=36,z2=82,B2=50mm,

其余條件相同，若按無限壽命考慮，這兩對(duì)齒輪傳動(dòng)按接觸強(qiáng)度所能傳遞的轉(zhuǎn)矩比值「、/

TB____1o

11.在齒輪傳動(dòng)中，若一對(duì)齒輪采用軟齒面，則小齒輪的材料硬度應(yīng)比大齒輪的材料硬度

高30Z50HBSo

12.在圓錐一圓柱兩級(jí)齒輪傳動(dòng)中，如其中有一級(jí)用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，另一級(jí)用直齒圓錐齒輪傳

動(dòng)，則應(yīng)將圓錐齒輪放在高速級(jí)。

13.對(duì)于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，主要按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，這時(shí)影響齒輪強(qiáng)度的主要幾何參

數(shù)是41。

14.對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，雖然主要失效形式是磨損，但目前僅以齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，

這時(shí)影響齒輪強(qiáng)度的主要參數(shù)是摸數(shù)。

15.一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，其大、小齒輪的接觸應(yīng)力是相等的；而其許用接觸應(yīng)力是不相等的；

小齒輪與大齒輪的彎曲應(yīng)力一般也是不相等的。

16.設(shè)計(jì)閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)時(shí)，當(dāng)分度圓直徑dl一定時(shí)，應(yīng)選取較少的齒數(shù),使模數(shù)m可以提

高，以提高齒根彎曲疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度。

17.一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)，當(dāng)其他條件不變時(shí)，僅將齒輪傳動(dòng)所受的載荷增大為原載荷的4倍，其齒

面接觸應(yīng)力將增為原應(yīng)力的2倍。

18、一對(duì)齒輪齒根彎曲應(yīng)力的關(guān)系是。尸。（Y〃sG。

19.滲碳淬火硬齒面齒輪一般需經(jīng)過磨削加工。

20.齒輪傳動(dòng)中輪齒的齒面點(diǎn)蝕，通常首先發(fā)生在節(jié)線附近靠近齒

第12章蝸桿傳動(dòng)

1.問：按加工工藝方法不同，圓柱蝸桿有哪些主要類型？各用什么代號(hào)表示？

答：阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）、漸開線蝸桿（ZI蝸桿）、法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）、錐面包

絡(luò)蝸桿（ZK蝸桿）。

2.問：簡述蝸桿傳動(dòng)變位的目的，特點(diǎn)。

答：變位的目的一般是為了湊中心距或傳動(dòng)比，使符合一定的設(shè)計(jì)要求。變位后，被變動(dòng)的是

蝸輪尺寸，而蝸桿尺寸不變；變位后蝸桿蝸輪嚙合時(shí)，蝸輪節(jié)圓與分度圓重合，蝸桿分度圓和節(jié)圓

不再重合。

3.問：分析影響蝸桿傳動(dòng)嚙合效率的幾何因素。

答：蝸桿的頭數(shù)Z1,蝸桿的直徑系數(shù)q、蝸桿分度圓直徑（或模數(shù)、Zl、q）。

4.問：蝸桿分度圓直徑規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值的目的是什么？

答：為了減少蝸輪刀具數(shù)目，有利于刀具標(biāo)準(zhǔn)化。

5.問：蝸桿傳動(dòng)中，輪齒承載能力的計(jì)算主要是針對(duì)什么來進(jìn)行的？

答：主要是針對(duì)蝸輪齒面接觸強(qiáng)度和齒根抗彎曲強(qiáng)度進(jìn)行的。

6.問：阿基米德蝸桿與蝸輪正確嚙合的條件是什么？

答：1）蝸桿的軸向模數(shù)ma『蝸輪的端面模數(shù)mt2且等于標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)；2）蝸桿的軸向壓力角aal=

蝸輪的端面壓力角at2且等于標(biāo)準(zhǔn)壓力角；3）蝸桿的導(dǎo)程角丫=蝸輪的螺旋角B且均可用Y表

示，蝸輪與蝸輪的螺旋線方向相同。

7.問：為什么連續(xù)傳動(dòng)的閉式蝸桿傳動(dòng)必須進(jìn)行熱平衡計(jì)算？

答：由于蝸桿傳動(dòng)效率低，工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散逸,

將因油溫不斷升高使?jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。所以進(jìn)行熱平衡計(jì)算。

8.問：如何確定閉式蝸桿傳動(dòng)的給油方法和潤滑油粘度？

答：潤滑油粘度及給油方法，一般根據(jù)蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度及載荷類型來確定。

9.問：蝸桿通常與軸做成一個(gè)整體，按蝸桿螺旋部分的加工方法如何分類？

答：按蝸桿螺旋部分的加工方法可分為車制蝸桿和銃制蝸桿。

10.問：閉式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式是什么？

答：點(diǎn)蝕、齒根折斷、齒面膠合及過度磨損。

選擇題

1、動(dòng)力傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比的范圍通常為一。

A、＜1B、1~8C、8-80I）、＞80~120

2、與齒輪傳動(dòng)相比，—不能作為蝸桿傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。

A、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小B、傳動(dòng)比可以較大

C、可產(chǎn)生自鎖D、傳動(dòng)效率高

3、在標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿頭數(shù)zl一定時(shí)，若增大蝸桿直徑系數(shù)q,將使傳動(dòng)效率

A、提高B、減小C、不變D、增大也可能減小

4、在蝸桿傳動(dòng)中，當(dāng)其他條件相同時(shí)，增加蝸桿頭數(shù)zl,則傳動(dòng)效率—o

A、降低B、提高C、不變D、或提高也可能降低

5、蝸桿直徑系數(shù)q=—.

A、q=dl/mB、q=dlmC、q=a/dD、q=a/m

6、起吊重物用的手動(dòng)蝸仟傳動(dòng)，宜采用—的蝸桿。

A、單頭、小導(dǎo)程角B、單頭、大導(dǎo)程角

C、多頭、小導(dǎo)程角D、多頭、大導(dǎo)程角

7、在其他條件相同時(shí)，若增加蝸桿頭數(shù)，則滑動(dòng)速度—o

A、增加B、不變C、減小D、可能增加也可能減小

8、在蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，蝸桿頭數(shù)zl選多一些，則—?

A、有利于蝸桿加工B、有利于提高蝸桿剛度

C、有利于提高傳動(dòng)的承載能力D、有利于提高傳動(dòng)效率

9、蝸桿直徑系數(shù)q的標(biāo)準(zhǔn)化，是為了一。

A、保證蝸桿有足夠的剛度B、減少加工時(shí)蝸輪滾刀的數(shù)目

C、提高蝸桿傳動(dòng)的效率D、減小蝸桿的直徑

10、蝸桿常用材料是一。

A、HT150B、ZCuSnlOPlC、45D、GCrl5

11、提高蝸桿傳動(dòng)效率的主要措施是—。

A、增大模數(shù)mB、增加蝸輪齒數(shù)z2C、增加蝸桿頭數(shù)zlD、增大蝸桿的直徑系數(shù)q

12、對(duì)蝸桿傳動(dòng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，其主要目的是為了防止溫升過高導(dǎo)致—o

A、材料的機(jī)械性能下降B、潤滑油變質(zhì)

C、蝸桿熱變形過大D、潤滑條件惡化而產(chǎn)生膠合失效

13、蝸桿傳動(dòng)的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv隨齒面相對(duì)滑動(dòng)速度的增大而—。

A、增大B不變C、減小1）、可能增人也可能減小

14、閉式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式是—。

A、蝸桿斷裂B、蝸輪輪齒折斷C、膠合、疲勞點(diǎn)蝕1）、磨粒磨損

答案：C、D、B、B、A、A、A、D、B-,C、C、D、C、C

填空題

1.蝸桿傳動(dòng)中，主要的失效形式為疲勞點(diǎn)蝕、膠合、磨損和輪齒

折斷，常發(fā)生在蝸輪上。

2.普通圓柱蝸桿傳動(dòng)中，右旋蝸桿與右旋蝸輪才能正確嚙合,蝸桿的模數(shù)和壓力角在

中間平面面上的數(shù)值定為標(biāo)準(zhǔn),在此面上的齒廓為漸開線。

3.蝸桿傳動(dòng)比i=z2/zl與d2/dl不等。為獲得較高的傳動(dòng)效率，蝸桿螺旋升角又

應(yīng)具有較大值,在已確定蝸桿頭數(shù)的情況下，其直徑系數(shù)q應(yīng)選取小值。

4.蝸桿傳動(dòng)中，由于發(fā)熱量大、效率低，需要進(jìn)行熱平衡計(jì)算，若不能滿足要求，可采取在

蝸桿軸端裝設(shè)風(fēng)扇，外冷卻壓力噴油潤滑，油池內(nèi)安裝冷卻水管措

施。

5.在潤滑良好的情況下，減摩性好的蝸輪材料是鑄錫青銅。蝸桿傳動(dòng)較理想的材料組合是鑄

鐵蝸輪和鍍銘蝸桿O

6.有一標(biāo)準(zhǔn)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，已知z1=2,q=8,z2=42,中間平面上模數(shù)m=8mm,壓力角

a=20°,蝸桿為左旋，則蝸桿分度圓直徑d1=64mm,傳動(dòng)中心距a=200mm,傳動(dòng)比i

=21蝸桿分度圓柱上的螺旋線升角y=11蝸輪分度圓上的螺旋角6=11，蝸

輪為左旋。

7.限制蝸桿的直徑系數(shù)q是為了減少蝸輪滾刀數(shù)量，便于滾刀標(biāo)準(zhǔn)化

8.蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿導(dǎo)程角為Y，分度圓圓周速度為vl,則其滑動(dòng)速度vs為它使

cosy

蝸桿蝸輪的齒面更容易產(chǎn)生膠合和磨損。

9.蝸桿傳動(dòng)工作時(shí)，作用在蝸桿上的三個(gè)嚙合分力通常軸向力最大。

10.閉式蝸桿傳動(dòng)的功率損耗，一般包括三個(gè)部分：傳動(dòng)嚙合、油的攪動(dòng)和飛濺損耗

和軸承摩擦o

11.在蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿頭數(shù)越少，則傳動(dòng)效率越低，自鎖性越好。一般蝸桿頭數(shù)

取I、2、4、6。

12.蝸桿傳動(dòng)中，產(chǎn)生自鎖的條件是的。

13.蝸桿傳動(dòng)的滑動(dòng)速度越大，所選潤滑油的粘度值應(yīng)越低?

14.為了提高蝸桿的剛度，應(yīng)采用大的直徑系數(shù)

15.蝸桿傳動(dòng)時(shí)蝸桿的螺旋線方向應(yīng)與蝸輪螺旋線方向一致；蝸桿的導(dǎo)程角應(yīng)等于

蝸輪的螺旋角。

16.阿基米德蝸桿傳動(dòng)在中間平面相當(dāng)于齒輪與齒條相嚙合。

17.在標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動(dòng)中，當(dāng)蝸桿為主動(dòng)時(shí)，若蝸桿頭數(shù)zl和模數(shù)m一定時(shí)，增大直徑系數(shù)q,則

蝸桿剛度增大；若增大導(dǎo)程角Y，則傳動(dòng)效率提高。

18.蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，通常選擇蝸輪齒數(shù)z2>28是為了增加傳動(dòng)平穩(wěn)性,z2〈80是

為了防止蝸輪尺寸過大或蝸桿軸過長。

說明：（1）傳遞動(dòng)力的，為增加傳動(dòng)平穩(wěn)性，蝸輪齒數(shù)宜取多些，應(yīng)不少于28齒。

（2）蝸輪齒數(shù)愈多，蝸輪尺寸愈大，蝸桿軸愈長且剛度愈小，所以蝸輪齒數(shù)不宜多于100齒，一般

取32?80。

第13章帶傳動(dòng)

1.問：帶傳動(dòng)常用的類型有哪些？

答：在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。

2.問：V帶的主要類型有哪些？

答：V帶有普通V帶、窄V帶、聯(lián)組V帶、齒形V帶、大楔角V帶、寬V帶等多種類型，其中

普通V帶應(yīng)用最廣，近年來窄V帶也得到廣泛的應(yīng)用。

3.問：普通V帶和窄V帶的截型各有哪幾種？

答：普通V帶的截型分為Y、Z、A、B、C、D、E七種，窄V帶的截型分為SPZ、SPA、SPB、SPC

四種。

4.問：什么是帶的基準(zhǔn)長度？

答：V帶在規(guī)定的張緊力下，其截面上與“測(cè)量帶輪”輪槽基準(zhǔn)寬度相重合的寬度處，V帶的

周線長度稱為基準(zhǔn)長度Ld,并以Ld表示V帶的公稱長度。

5.問：帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中的應(yīng)力有幾種？

答：帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中的應(yīng)力有：拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、離心應(yīng)力。

6.問：帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)是如何發(fā)生的？

答：由于帶的彈性變形差而引起的帶與帶輪之間的滑動(dòng)，稱為帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)。這是帶傳動(dòng)

正常工作時(shí)固有的特性。選用彈性模量大的帶材料，可以降低彈性滑動(dòng)。

7.問：帶傳動(dòng)的打滑是如何發(fā)生的？它與彈性滑動(dòng)有何區(qū)別？打滑對(duì)帶傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生什么影響？

答：打滑是由于過載所引起的帶在帶輪上全面滑動(dòng)。打滑可以避免，而彈性滑動(dòng)不可以避免。

打滑將使帶的磨損加劇，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇下降，使帶的運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至使傳動(dòng)失效。

8.問：打滑首先發(fā)生在哪個(gè)帶輪上？為什么？

答：由于帶在大輪上的包角大于在小輪上的包角，所以打滑總是在小輪上先開始。

9.問：彈性滑動(dòng)引起什么后果？

答：1）從動(dòng)輪的圓周速度低于主動(dòng)輪；2）降低了傳動(dòng)效率；3）引起帶的磨損；4）使帶溫度

升高。

10.問：當(dāng)小帶輪為主動(dòng)輪時(shí)，最大應(yīng)力發(fā)生在何處？

答：這時(shí)最大應(yīng)力發(fā)生在緊邊進(jìn)入小帶輪處。

11.問：帶傳動(dòng)的主要失效形式是什么？

答：打滑和疲勞破壞。

12.問：帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么？

答：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。

13.問：提高帶傳動(dòng)工作能力的措施主要有哪些？

答：增大摩擦系數(shù)、增大包角、盡量使傳動(dòng)在靠近最佳速度下工作、采用新型帶傳動(dòng)、采用高

強(qiáng)度帶材料等。

14.問：帶輪的結(jié)構(gòu)形式有哪些？

答：鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有：實(shí)心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。

15.問：根據(jù)什么來選定帶輪的結(jié)構(gòu)形式？

答：主要原因是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸；帶輪的其它

結(jié)構(gòu)尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

16.問：V帶傳動(dòng)常見的張緊裝置有哪些？

答：定期張緊裝置、自動(dòng)張緊裝置、采用張緊輪的裝置。

17.問：帶傳動(dòng)中，在什么情況下需采用張緊輪？張緊輪布置在什么位置較為合理？

答：當(dāng)中心距不能調(diào)節(jié)時(shí)，可采用張緊輪將帶張緊。張緊輪一般應(yīng)放在松邊內(nèi)側(cè)，使帶只受單

向彎曲。同時(shí)張緊輪還應(yīng)盡量靠近大輪，以免過分影響帶在小輪上的包角。

18.問：帶與帶輪間的摩擦系數(shù)對(duì)帶傳動(dòng)有什么影響？

答：最大有效拉力隨摩擦系數(shù)的增大而增大。這是因?yàn)槟Σ料禂?shù)越大，則摩擦力就越大，傳動(dòng)

能力也就越高。

19.問：為了增加傳動(dòng)能力，將帶輪工作面加工得粗糙些以增大摩擦系數(shù)，這樣做是否合理？

答：不合理。這樣會(huì)加劇帶的磨損，降低帶的壽命。

20.問：與普通V帶相比，窄V帶的截面形狀及尺寸有何不同？其傳動(dòng)有何特點(diǎn)？

答：窄V帶是用合成纖維作抗拉體，與普通V帶相比，當(dāng)高度相同時(shí)，窄V帶的寬度約縮小1/3,

而承載能力可提高1.5~2.5倍，適用于傳遞動(dòng)力大而又要求傳動(dòng)裝置緊湊的場合。

21.為什么帶傳動(dòng)的中心距不宜太小