机械设计基础复习题(附答案)

.wd.单元一 机械认识习题一1传递，转换 2运动，制造 3确定，有用，构件 4动力 传动 执行5构件2、3、4、机架1组成的连杆机构 构件5、6、机架1组成的齿轮机构 构件7、8、机架1组成的凸轮机构二1B 2A 3B 4C5B一填空题1从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。2构件是机器的单元。零件是机器的单元。3构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，叫机器。4机器由局部、局部、局部和控制局部组成。5图1-1所示单缸内燃机，组成机器的 基本机构有、 、。图1-1二选择题1组成机械的各个相对运动的实物称为。A零件 B构件 C部件2机械中不可拆卸的制造单元体称为。 A零件 B构件 C部件3括号内所列实物汽车、游标卡尺、车床、齿轮减速器、电动机中，是机器。A B C D4括号内所列实物螺钉、起重吊钩、螺母、键、缝纫机脚踏板中，属于通用零件。A B C D5括号内所列实物台虎钳、百分表、水泵、台钻、内燃机活塞与曲轴运动转换装置中，属于机构。A B C D单元二 平面机构的运动简图及自由度表2-1 几种机构的运动简图例如例1例2例3机构图分析1机架，2主动；1、2转动副，2、3转动副；3、4移动副；4、1转动副1主动，4机架；1、4转动副；1、2转动副；2、3移动副；3、4移动副1主动，4机架；1、4转动副；1、2转动副；2、3移动副；3、4转动副机构运动简图表2-2 平面机构自由度计算的分析实例图例复合铰链无无无局部自由度滚子BB处滚子虚约束DF杆、CG杆之一；K、K之一1、2间高副之一；2、3消除滚子后间高副之一3、4构件之一轨迹重合运动副分析凸轮、滚子间为高副，其他运动副为低副1杆和2构件之间、2杆和3构件之间均为一个高副低副机构运动副计算F=3n-2PL-PH=36-28-1=1F=3n-2PL-PH=34-24-2=2F=3n-2PL-PH=33-24=1【例2-1】计算图2-1示平面机构的自由度，假设存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出。图2-1解：局部自由度E处滚子：复合铰链B处：虚约束H、H之一机构的自由度 F=3n-2PL-PH=39-212-2=1【例2-2】如图2-2a所示机构是否具有确定运动并提出改进方案。此题类型常用对策：增加主动构件的数目；增加约束的数目图2-2 a 题图 b改进方案图1 c改进方案图2解：原题机构自由度为F=3n-2PL-PH=34-25-0=2 F=2且FW=1W为主动构件数，无确定运动假设使机构有确定运动，必须F=W。改进方法有两种：一是增加一个原动件使W=2见改进方案1图所示；二是增加带一个平面低副的构件使F=1见改进方案2图所示【例2-3】山东省2009年专升此题题意：如图2-3a)所示的平面机构设计是否合理，如不合理应如何改正 答：计算自由度F=3n-2PL-PH=35-27-1=0；分析：转动副D处为转动副和移动副的交汇点而无法运动系统不能运动此题类型常用对策：增加一个带一低副的构件；减少约束的数目措施：增一带一个低副的活动构件或D处低副改高副措施1D处增加一个带一个低副的低副构件，图示b措施2E处增加一个带一个低副的低副构件，图示c措施3G处增加一个带一个低副的低副构件，图示d措施4D处增加一个带一个低副的低副构件，图示e措施5D处设置为一个高副减少一个约束，图示f图2-3a)题图b)措施1图c)措施2图d)措施3图e)措施4图 f)措施5图【例2-4】试绘制图2-4a)所示机构的机构示意图，并计算自由度。如构造上有错误，请指出，并提出改进方法，画出正确的示意图。解：分析方法与【例2-3】类似，不再赘述。机构示意图见图b)所示，计算自由度F=3n-2PL-PH=34-26=0，构造错误。改进后正确的示意图见图c)、图d)、图e)所示。图2-4a)题图b)机构示意图c)改进方法图1d)改进方法图2e)改进方法图3习题一1三 2构件的可动联接，点 线 面，点、线，面 3F=W 4约束 5简单 小 大二1D 2A3A4C5A6B 7B三1 2 3 4 56 7 8 9 10一填空题1一个作平面运动的构件有个独立运动的自由度。2运动副是指。按其接触情况分，可分为 接触接触和接触三种。其中，接触为运动高副，接触为运动低副3机构具有确定运动的充分和必要条件是。4运动副对成副的两构件间的相对运动所加的限制称为。5低副的优点：制造和维修，单位面积压力，承载能力。二选择题单项选择1保存了2个自由度，带进了1个约束。A转动副 B移动副 C转动副与移动副 D高副2两个以上的构件共用同一转动轴线所构成的转动副构成。A复合铰链 B局部自由度 C虚约束3由K个构件形成的复合铰链应具有的转动副数目为。 AK-1 BK CK+1 DK+24在比例尺L=0.02m/mm的机构运动简图中，量得一构件的长度是10mm，那么该构件的实际长度是mm。A20 B50 C200 D500 5机构运动简图与无关。A构件和运动副的构造 B构件数目 C运动副的数目、类型 D运动副的相对位置6图2-5所示两构件构成的运动副为 。A.高副； B.低副7如图2-6所示，图中A点处形成的转动副数为个。A1； B2； C3图2-5 图2-6三判断题 1齿轮机构组成转动副。1 2 3 4 56 7 8 9 10 2虚约束没有独立约束作用，在实际机器中可有可无。 3引入一个约束条件将减少一个自由度。 4平面低副机构中，每个转动副和移动副所引入的约束数目是一样的。 5机构中的虚约束，假设制造安装精度不够，会变成实约束。 6运动副是联接，联接也是运动副。 7运动副的作用，是用来限制或约束构件的自由运动的。 8两构件通过内外表和外外表直接接触而组成的低副，都是转动副。 9假设机构的自由度数为2，那么该机构共需2个原动件。 10机构的自由度数应等于原动件数，否那么机构不能成立。四综合题1机构运动简图有什么作用如何绘制机构运动简图2在计算机构的自由度时，要注意哪些事项3计算图2-7各图的自由度，假设存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出。图2-7a 图2-7b图2-7c图2-7d图2-7 e 图2-7f图2-7g 图2-7h单元三 平面连杆机构【例3-1】某铰链四杆机构如图3-1所示。问：1a取不同值可得到哪些机构2a分别取何值可得到这些机构图3-1解：1因为30、40、55三个长度尺寸中，最短为30的作机架，假设满足存在曲柄的杆长条件且a不是最短杆，那么为双曲柄机构，所以a取不同值分别可得到曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构2假设为曲柄摇杆机构 a最短a+5530+40 a15假设为双曲柄机构a非最长 30+55a+40 a45a最长 30+a40+55 a55综上，假设为双曲柄机构：45a55假设为双摇杆机构，a取值不满足存在曲柄的杆长条件a取值：a最短a+5530+40 a15a非最长 30+55a+40 a45a最长 30+a40+55 a65a最长极限条件a30+40+55=125 综上，假设为双摇杆机构a取值 15a45和65a125表3-1常见平面四杆机构的 基本特征简表序号机构名称机构简图主动构件输出构件运动特性备注应用举例急回特性极位夹角压力角(max)或传动角(min)止点死点位置1曲柄摇杆机构1主动3输出一般有1、2共线时判max(或min)1、4共线时判无棘轮驱动机构3主动1输出无有死点1、2共线时=90、=0缝纫机踏板机构2双曲柄机构曲柄：一主动一输出无1主2、3共线为死点；3主1、2共线为死点死点时=90、=0惯性筛机构一般、机车车轮联动机构正平行、车门启闭机构反平行3双摇杆机构1、3：一主动一输出无1主2、3共线为死点；3主1、2共线为死点死点时=90、=0车辆前轮转向机构、钻床夹具机构4对心曲柄滑块机构1主动3输出无B距3导路最远两位置无3主动1输出无1、2共线为死点死点时=90、=0内燃机曲柄连杆机构5偏置曲柄滑块机构1主动3输出有1、2两次共线位置B距3导路最远位置无3主动1输出无1、2共线为死点=90内燃机曲柄连杆机构6摆动导杆机构1主动3输出有极位夹角=导杆摆角恒=90 =0无牛头刨床驱动机构你来分析：指出以以下列图3-2a、b、c、d所示四杆机构图示位置的压力角和传动角,并判定有无死点位置。a b c d图3-2习题一填空题1平面连杆机构是低副机构，铰链四杆机构的运动副全部是低副。2在铰链四杆机构中，不与机架相连的杆称为连杆。与机架相连的杆称为连架杆。3在铰链四杆机构中，能作整周圆周运动的连架杆称为曲柄，只能绕机架作往复摆动的连架杆称为摇杆。4按连架杆的运动形式不同，铰链四杆机构可分为曲柄摇杆、双曲柄和双摇杆三种 基本形式。5当曲柄摇杆机构的曲柄为主动件时，机构才会有死点位置。6平面连杆机构的行程速度变化系数大于等于1时或曲柄的极位夹角大于0时，机构有急回特性。7生产中常常利用急回特性来缩短空行程时间，从而提高工作效率。8机构的压力角越小，对传动越有利。机构处于死点位置时，压力角等于90度，传动角等于0度。9假设曲柄为主动件，那么偏置式式曲柄滑块机构无急回特性，正置式式曲柄滑块机构有急回特性。二选择题1铰链四杆机构中存在曲柄时，曲柄A构件。A不一定是最短 B一定是最短 C不一定是最长 D一定是最长2曲柄滑块机构由A机构演化而成。A曲柄摇杆 B双曲柄 C导杆机构 D摇块机构3在曲柄摇杆机构中，只有当D为主动件时，才会出现死点位置。A摇杆 B连杆 C机架 D曲柄4四杆机构处于死点时，其传动角为C。A0 B45 C90 D45905曲柄摇杆机构中，假设曲柄为原动件时，其最小传动角的位置在B位置之一。A曲柄与连杆的两个共线 B. 摇杆的两个极限 C曲柄与机架的两个共线6以下平面连杆机构中，可能具有急回特性的是A。A对心曲柄滑块机构 B双摇杆机构 C平行双曲柄机构 D曲柄摇杆机构7一四杆机构四杆的长度以此为30、60、45、55。假设长度为30的杆为机架，该机构为机构。假设长度为60的杆为机架，该机构为机构。假设长度为45的杆为机架，该机构为机构。假设长度为55的杆为机架，该机构为机构。A曲柄摇杆 B双曲柄 C双摇杆8死点位置对传动( )，对夹紧、定位装置( )。答案：分别为DA有利、不利 B有利、有利 C不利、不利 D不利、有利9牛头刨床使用摆动导杆机构作为工作机构，具有急回运动特性。该机构在工作行程中需时间3秒，空回行程时间为2秒，那么该机构极位夹角值应为A。 A36 B30 C20 D2610在曲柄摇杆机构中，只有当 为主动件时， 在运动中才会出现“死点位置选项序号：曲柄、连杆、摇杆、连架杆。所选序号以此为：BA和 B和 C和 D和11当曲柄的极位夹角为C时，曲柄摇杆机构才有急回运动。A0 B = 0 C012当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动时，曲柄在“死点位置的瞬时运动方向是CA按原运动方向 B反方向 C不能确定的13曲柄滑块机构是由A演化而来的。A曲柄摇杆机构 B双曲柄机构 C双摇杆机构 14平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，最短杆是连杆，这个机构叫做CA曲柄摇杆机构 B双曲柄机构 C双摇杆机构15A等能把旋转运动转变成往复摆动运动。选项序号：曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构、摆动导杆机构。A B C D16D能把旋转运动转换成往复直线运动，也可以把往复直线运动转换成旋转运动。A曲柄摇杆机构 B双曲柄机构 C双摇杆机构 D曲柄滑块机构 E摆动导杆机构 F转动导杆机构17机械工程中，通常利用A的惯性储蓄能量，以越过平面连杆机构的死点位置。A主动件 B连杆 C从动件 D连架杆18压力角的定义是C。A从动件所受的力F与其法向分力Fn之间的夹角B从动件所受的力F与受力点速度方向之间所夹的钝角C从动件所受的力F的方向与受力点速度方向之间所夹的锐角三判断题 1铰链四杆机构中，假设最短杆与最长杆的长度之和大于其他两杆长度之和，不管谁为机架均为双摇杆机构。 2曲柄摇杆机构的最小传动角一定出现在曲柄与机架共线的两个位置上。 3摆动导杆机构假设以曲柄为主动件，导杆一定具有急回特性。 4铰链四杆机构中的曲柄一定是最短杆。 5在平面四杆机构中，只要两个连架杆都能绕机架上的铰链作整周转动，必然是双曲柄机构。 6当机构的极位夹角=00时，机构无急回特性。 7利用曲柄摇杆机构，可以把等速转动运动，转变成具有急回特性的往复摆动运动，或者没有急回特性的往复摆动运动。 8曲柄滑块机构中，滑块在作往复运动时，不会出现急回运动。 9曲柄极位夹角越大，行程速度变化系数K也越大，机构的急回特性越显著。 10在实际生产中，机构的死点位置对工作都是不利的。 11四杆机构的死点位置与哪个构件为原动件无关。 12从动件的受力方向与作用点的速度方向的夹角称为压力角。 13压力角就是主动件所受驱动力的方向线与该点速度的方向线之间的夹角。 14压力角是衡量机构传力性能的重要指标。 15偏置曲柄滑块机构中，最小传动角一定出现在曲柄与滑块导路垂直的其中一个位置上。 16平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性使机构通过死点位置。 17有曲柄的四杆机构，就存在着出现“死点位置的 基本条件。 18在实际生产中，机构的“死点位置对工作都是不利的，处处都要考虑抑制。 19在曲柄摇杆机构中，曲柄和连杆共线，就是“死点位置。 20在平面四杆机构中，但凡能把转动运动转换成往复运动的机构，都会有急回运动特性。四问答题1铰链四杆机构有曲柄的条件是什么2何谓行程速比系数何谓急回特性何谓急位夹角三者之间有何关系3什么是连杆机构的压力角、传动角他们的大小对机构有何影响4机构的“死点位置在什么情况下需要抑制在什么情况下应当利用五综合题1图3-6示各四杆机构中，原动件1作匀速顺时针转动，从动件3由左向右运动时，要求：各机构的极限位置图，并量出从动件的行程；计算各机构行程速度变化系数；作出各机构出现最小传动角或最大压力角时的位置图，并量出或计算出其大小。2假设图3-6所示各四杆机构中，构件3为原动件、构件1为从动件，试作出各机构的死点位置。a b c图3-6 综合2题图单元四 凸轮机构【例4-1】凸轮机构从动件的运动规律如图4-1a所示。分析该凸轮机构的推程和回程的运动规律，画出s-曲线和a-曲线。解：分析推程 等速运动；回程 等加速等减速运动图4-1a)题图 b)解答图表4-1 从动件常用运动规律简表等速运动规律等加速等减速运动规律简谐运动规律余弦加速度运动规律运动曲线特点行程起始、终止产生刚性冲击，滚子、平底从动件可能产生运动失真行程起始、中点、终止产生柔性冲击行程起始、终止产生柔性冲击应用低速、轻载中低速、中载中低速备注例如机床中控制刀架进给的凸轮机构行程起始、终止位置采用弧线过渡以防止刚性冲击s(t)图另一作法示意假设按“升-降-升-降连续工作、且0=s那么无冲击，可用于高速传动从动件常用运动规律还有摆线运动规律正弦加速度运动规律等，摆线运动规律无冲击、适于高速表4-2 几种盘形凸轮机构的凸轮转角、从动件位移、压力角分析机构名称图解图讲解明对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构 作凸轮基圆；按反转法画出从动件导路线；标凸轮转角和从动件位移；分析作出压力角偏置尖顶移动从动件盘形凸轮机构 作凸轮基圆和偏距圆；按反转法画出B点接触时的从动件导路线与偏距圆相切；从基圆上分析并标凸轮转角、标出从动件位移；分析压力角对心滚子移动从动件盘形凸轮机构 以滚子中心为尖顶作凸轮理论轮廓线；在理论轮廓线上作基圆；在实际轮廓线上指定点B画出与之相切的滚子，用反转法过滚子中心作从动件导路线；在基圆上标凸轮转角、标出从动件位移；在理论轮廓线上分析压力角偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构 以滚子中心为尖顶作凸轮理论轮廓线；在理论轮廓线上作出基圆，作偏距圆；在实际轮廓线上指定点B画与之相切的滚子，用反转法过滚子中心作从动件导路线与偏距圆相切；在基圆上标凸轮转角，标出从动件位移；在理论轮廓线上分析压力角尖顶摆动从动件盘形凸轮机构作凸轮基圆；以O为圆心OO1为半径画圆；以B为圆心AO1为半径作圆弧交上述圆于O1点；以O1为圆心O1BAO1为半径画圆弧交基圆于B点，那么从动件的位移为B O1B；在基圆上标凸轮转角，分析作出压力角注条件凸轮与从动件从图示位置A点接触，分析：转到B点接触时的凸轮转角、从动件位移和B点接触时的压力角习题 (一)填空题1凸轮机构由 、 和 三个 基本构件组成。2以凸轮的半径所做的圆，称为基圆。3在凸轮机构中，从动杆的称为行程。4凸轮轮廓线上某点的方向与从动杆方向之间的夹角，称为压力角。5如果把从动杆的量与凸轮的之间的关系用曲线表示，那么此曲线就称为从动杆的位移曲线。6将从动杆运动的整个行程分为两段，前半段作运动，后半段作运动，这种运动规律就称为运动规律。7滚子从动杆与凸轮接触时摩擦阻力，但从动杆的构造复杂，多用于传力要求的场合。8凸轮机构中从动件常用的运动规律有 、 、和摆线运动规律等。9凸轮基圆大小与压力角大小有关系，rb越小，压力角越。10凸轮机构从动件中，式最易磨损；从动件耐磨损，可承受较大载荷；从动件可适应任何形式运动规律而不发生运动失真。11等速运动规律的凸轮机构在速度转换处将产生冲击，只适于低速传动。(二)选择题1决定从动件预定的运动规律。A凸轮形状 B凸轮转速 C凸轮轮廓曲线 D构造尺寸2从动件对于较复杂的凸轮轮廓曲线，也能准确地获得所需要的运动规律。A尖顶式 B滚子式 C平底式 D摆动3与平面机构相比，凸轮机构的突出优点是。A能严格地实现给定的从动件运动规律 B能实现间歇运动C能实现多种运动形式转换 D传力性能好4与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是。A惯性力难以平衡 B点、线接触，易磨损C设计较为复杂 D不能实现间歇运动5可使从动杆得到较大的行程。A盘形凸轮机构 B移动凸轮机构 C圆柱凸轮机构6的摩擦阻力较小，传力能力大。A尖顶式从动杆 B滚子式从动杆 C平底式从动杆7的磨损较小，适用于没有内凹槽凸轮轮廓曲线的高速凸轮机构。A尖顶式从动杆 B滚子式从动杆 C平底式从动杆8凸轮机构分别按等速运动规律、等加速等减速运动规律工作时，存在的冲击形式分别为。A刚性 刚性 B柔性 柔性 C刚性 柔性 D柔性 刚性9某凸轮机构从动件用来控制刀具的进给运动，在切削阶段凸从动件宜采用运动规律。A等速 B等加速等减速 C简谐 D其它10假设要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停顿不动，对应的凸轮轮廓曲线是。A一段圆弧 B一段直线 C一段抛物线 D以凸轮转动中心为圆心的圆弧 11凸轮机构中，基圆半径减小会使机构压力角。A增大 B减小 C不变 D无法确定 12滚子从动件盘形凸轮机构，下面表述错误的选项是。A理论轮廓线与实际轮廓线是两条法向等距曲线 B在实际轮廓线上作基圆 C、在理论轮廓线上分析压力角 D设计不当会产生运动失真13以下凸轮机构中，图4-2中所画的压力角是正确的。A B C图4-214使用的凸轮机构，凸轮的理论轮廓曲线与实际轮廓曲线是不相等的。A尖顶式从动杆 B滚子式从动杆 C平底式从动杆15对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用措施来解决。A增大基圆半径 B改用滚子推杆C改变凸轮转向 D改为偏置直动尖顶推杆三判断题 1凸轮在机构中经常是主动件。 2凸轮转速的上下，影响从动杆的运动规律。 3盘形凸轮的基圆半径越大，行程也越大。 4盘形凸轮的理论轮廓曲线与实际轮廓曲线是否一样，取决于所采用的从动件的构造形式。 5同一凸轮与不同构造形式的从动件组合使用时，其从动件的运动规律是一样的。 6凸轮轮廓线上某点的压力角，是该点的法线方向与速度方向之间的夹角。 7压力角的大小影响从动杆的运动规律。 8压力角的大小影响从动杆的正常工作和凸轮机构的传动效率。 9当凸轮的压力角增大到临界值时，不管从动杆是什么形式的运动，都会出现自锁。 10等加速等减速运动规律会引起柔性冲击，因而这种运动规律适用于中速、轻载的凸轮机构。 11凸轮机构易于实现各种预定的运动规律，且构造简单、紧凑，便于设计。 12从动件的位移线图是凸轮轮廓设计的依据。 13尖顶从动件凸轮的理论轮廓和实际轮廓一样。 14凸轮机构的压力角越大，机构的传力性能就越差。 15凸轮机构广泛应用于机械自动控制。 16假设不计摩擦，平底移动从动件盘形凸轮机构工作时其压力角始终不变。 四作图分析题1如图4-3所示对心尖顶直动从动件偏心圆盘凸轮机构。要求：画出凸轮的基圆；图中标出凸轮与从动件在B点接触至D点接触凸轮的转角；图中标出凸轮与从动件在D点接触从动件的位移和压力角；图中标出从动件的最大位移。图4-3 题1图 图4-4 题2图2如图4-4所示偏置尖顶直动从动件偏心圆盘凸轮机构。要求：画出凸轮的基圆、偏距圆；图中标出凸轮与从动件在B点接触时相对于从动件在最低位置时的凸轮转角、凸轮与从动件在B点接触至D点接触凸轮的转角；图中标出凸轮与从动件在B点接触和D点接触从动件的位移；图中标出凸轮的推程运动角和从动件的行程；图中标出从动件在B点和D点时压力角。3如图4-5所示对心滚子直动从动件偏心圆盘凸轮机构。要求：画出凸轮的基圆；图中标出凸轮与从动件在B点接触至D点接触凸轮的转角；图中标出凸轮与从动件在D点接触从动件的位移；图中标出从动件的最大位移。图4-5 题3图 图4-6 题4图4绘制图4-6所示机构图示位置的压力角。单元五 间歇运动机构习题一填空1常用的间歇运动机构有_、_、和凸轮式间歇运动机构等。2当主动件等速连续转动、从动件做单向间歇转动时，可采用、等机构。二选择题：1当主动件作连续运动时，从动件能够产生周期性的时停、时动的定向运动。A只有间歇运动机构，才能实现B除间歇运动机构外，其他机构也能实现C只有齿轮机构，才能实现 D只有凸轮机构，才能实现2棘轮机构的主动件是。 A棘轮 B棘爪 C止回棘爪 D以上均不是3棘轮机构的主动件是是作_的。 A往复摆动运动 B往复直线运动 C等速转动 D直线运动4槽轮机构的主动件是_。 A槽轮 B曲柄 C圆销 D不确定 5槽轮机构的主动件在工作中是作_运动的。 A往复摆动运动B往复直线运动 C等速转动 D直线运动三判断题 1单向间歇运动的棘轮机构，必须要有止回棘爪。 2棘轮机构和槽轮机构的主动件，都是作往复摆动运动的。 3槽轮机构必须有锁止圆弧。 4棘轮机构的止回棘爪和槽轮机构的锁止圆弧的作用是一样的。 5槽轮机构的主动件是槽轮。 6棘轮的转角大小是可以调节的。单元六 齿轮传动【例6-1】某渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿数z24，齿顶圆直径da204.80 mm，基圆齿距pb=23.617 mm， 分度圆压力角=20。试求该齿轮的模数m、 压力角、齿高系数h*a，顶隙系数c*和齿根圆直径df。解：由pb=mcos得mcos=7.5175 用=20试算得m=8mm为标准模数=20，m=8mm由dam(z+2h*a) 得h*a=0.8 可判断为短齿制齿轮 c*=0.3df=m(z-2h-2c*)=8(24-20.8-20.3)=174.40mm【例6-2】某传动装置采用一对正常齿制的外啮合直齿圆柱齿轮传动，大齿轮已经丧失。测得两轮轴孔中心距a112.5mm，小齿轮齿数z138，齿顶圆直径da1100 mm。试确定大齿轮的 基本参数和尺寸。解：由da1m(z+2 h) 得m=2.5mm由 a=(z1+z2) 得z2=-z1=-38=52 基本尺寸计算：d2=mz2=2.552=130mm db2=d2cos=122.16mmda2=m(z2+2h)=135mm df2=m(z2-2 h-2c)=123.75mmha=hm=2.5mm hf=m( h+c)=3.125mm h=ha+hf=5.625mmp=m=7.854mm s=e=p/2=3.927mm【例6-3】有一个失效的渐开线标准直齿圆柱齿轮， 测得它的齿数z40，齿顶圆直径da83.20mm，跨4齿和5齿的公法线长度分别为w421.79mm，w527.69mm。求该齿轮的模数和齿制参数。解：由 Wk+1-Wk=mcos知mcos=1.878用=20试算 得m=1.999mm，极接近标准模数m=2mm=20，m=2mm由dam(z+2h*a) 得h*a=0.8 可判断为短齿制齿轮 c*=0.3【例6-4】一对正常齿制的外啮合直齿圆柱齿轮传动，m10 mm，z119，z240，安装中心距a300 mm，=20。要求：(1)计算两齿轮的齿顶圆直径、分度圆直径、节圆直径和基圆直径；(2)*检查是否满足连续传动条件。解：1正常齿制h=1.0 c=0.25 da1=m(z1+2h)=210mm da2=m(z2+2h)=420mmd1=mz1=190mm d2=mz2=400mm db1=d1 cos=178.542mm db2=d2cos=375.877mm标准中心距 a=(z1+z2)=295mm由a cos= acos得cos= cos=0.92403 =22.4773由dcos=d cos得d1=193.22mm d2=406.78mm(2) 由dacosa=dcos得a1=arcos(cos)=31.7668 a2=arcos(cos)=26.4986重合度= z1tana1-tan+ z2tana2-tan=1.221 满足连续传动条件【例6-5】有一对轴交角90的直齿圆锥齿轮传动，z121，z247，大端m5mm，20。试求这对齿轮的主要几何尺寸。解：分度锥角1=arctan= arctan=24.07552=90-1=65.9245分度圆直径d1=mz1=215=105(mm) d2=mz2=475=235(mm)齿顶高ha=h*am=1.05=5(mm) 齿根高hf=(h*a+c*)m=(1.0+0.2)5=6(mm)齿顶圆直径da1=d1+2hacos1=105+25cos24.0755=114.130(mm) da2=d2+2hacos2=235+25cos65.9245=239.079(mm)齿根圆直径df1=d1-2hfcos1=105-25cos24.0755=95.870(mm)df2=d2-2hfcos2=235-25cos65.9245=230.921(mm)锥距R=128.695(mm)表6-1 锻钢齿轮的主要加工步骤常用工艺简表主要加工步骤不同齿轮材料分析序号常用工艺低碳钢、低碳合金钢中碳钢最常用45钢、中碳合金钢工艺主要特点应用工艺主要特点应用1毛坯2正火或调质3切齿得到齿面硬度350HBS的软齿面齿轮强度要求不高、载荷平稳场合硬齿面齿轮4外表硬化处理渗碳淬火渗碳淬火外硬内韧，齿面硬度达58HRC62HRC可受较大冲击载荷外表淬火高频感应电流加热淬火、火焰加热淬火得到齿面硬度达45HRC55HRC 的硬齿面齿轮可受一定冲击载荷5磨齿表6-2 几种齿轮传动受力分析计算简表圆周力Ft径向力Fr轴向力Fa法向力Fn直齿圆柱齿轮主动齿轮与节点速度v方向相反，从动齿轮一样Fr1=Ft1tan=-Fr2指向轮心0指向受力面，切于基圆斜齿圆柱齿轮主反从同指向轮心Fa1=Ft1tan=-Fa2主动齿轮：按左右手定那么判断方向指向受力面，切于基圆直齿圆锥齿轮主反从同Fr1=Ft1tancos1=-Fa2指向轮心Fa1=Ft1tansin1=-Fr2从小端指向大端指向受力面，切于基圆【例6-6】一直齿锥斜齿圆柱齿轮减速器，主动轴1的转向如图6-4a所示，试问：当斜齿轮的螺旋角为何旋向才能使中间轴上的轴向力方向相反，试在两个齿轮的力作用点上分别画出三个分力。解：见图6-4b图6-4a) 图6-4b)【例6-7】一对标准斜齿圆柱齿轮传动，z1=23、z2=50、mn=2mm，传动中心距a=75mm。试求：螺旋角；分度圆直径d1、d2；假设n1=2900r/min，传递功率P=10KW，求圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fa。解：据a=(z1+z2) cos=(z1+z2)=(23+50)=0.97333 =131541d1=47.260mmd1=102.740mm据T=9550=9550=32.931(Nm)Ft1= Ft2=1394(N) Fr1= Fr2=Ft1=1394=521(N) Fa1= Fa2=Fa1tan=1394tan131541=329(N)【例6-8】设两级斜齿圆柱齿轮减速器的条件如图6-5a所示，试问：1低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反2低速级螺旋角b应取何值才能使中间轴的轴向力互相抵消 图6-5a) 题图 图6-5b)分析图解：11、2齿轮传动，1主动2从动；3、4齿轮传动，3主动4从动假设齿轮转向如图6-5b所示。1右旋，据主动件右手定那么，可判Fa1方向“，据作用反作用关系知Fa2方向“；题意要求Fa3方向与Fa2方向相反，所以Fa3方向“。据主动件左右手定那么Fa3方向“符合左手定那么。故3左旋，4右旋2中间轴的轴向力互相抵消，必有Fa2= Fa3Fa=Fttan=tan=tan=sin，T1=T2旋转时外力矩平衡=，得3=arcsin(sin2)=8.267122=8162*【例6-9】假设【例6-5】的齿轮传动P=30KW，n1=1450r/min，齿宽为b=30mm。求：圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fa。解：据T1=9550=9550=197.6(Nm)平均分度圆直径dm1=d1=105=92.762(mm)圆周力Ft、径向力Fr、轴向力Fa计算Ft1= Ft2=3071(N)Fr1= Fa2=Ft1tancos1=3071tan20cos24.0755=1021(N)Fa1= Fr2=Ft1tansin1=3071tan20sin24.0755=456(N)习题一填空题1基圆上的压力角等于；基圆半径越大，渐开线越趋于。2齿轮分度圆是齿轮上具有 和的圆3一对渐开线齿轮正确啮合的条件为，连续传动条件为。4一对正常齿制的标准直齿圆柱齿轮有，=、ha*= 、c*=。5渐开线直齿圆柱齿轮的 基本参数有五个，即、齿顶高系数和顶隙系数。6、和是齿轮几何尺寸计算的主要参数和依据。7以齿轮中心为圆心，过节点所作的圆称为圆。8如果分度圆上的压力角等于，模数取的是值，齿厚齿槽宽的齿轮，就称为标准齿轮。9对正常齿制的标准直齿圆柱齿轮而言，防止根切的最少齿数是。10齿轮的常见失效形式有 、 。11闭式软齿面齿轮传动，是主要失效形式，应先按疲劳强度进展设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按进展校核。12一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，其啮合角的数值与圆上的压力角总是相等。13一对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，如重合度等于1.3，这表示啮合点在法线方向移动一个法向齿距的距离时，有百分之 的时间是二对齿啮合，有百分之的时间是一对齿啮合。14标准渐开线直齿圆锥齿轮的标准模数和压力角定义在端。15假设两轴夹角为90的渐开线直齿圆锥齿轮的齿数为：z1=25，z2=40，那么两轮的分度圆锥角1=，2=。16斜齿轮分度圆上的螺旋角越大，传动时的轴向力。17闭式软齿面齿轮传动中，小齿轮齿面硬度与大齿轮齿面硬度差，应取较为合理。 18越大，齿形越大，轮齿的承载能力越大。19相对加工标准齿轮而言，刀具靠近齿坯中心而加工出的齿轮是变位齿轮。20重合度越大，表示同时进入啮合的轮齿对数越。21规定斜齿轮面上的参数为标准值，直齿圆锥齿轮端参数为标准值。22从动齿轮上所受圆周力的方向与其转动方向。23斜齿轮的当量齿数zv与其端面齿数z的关系式是。 24材料为20Cr的齿轮要到达硬齿面，适宜的热处理方法是。 二选择题1渐开线上任意一点法线必基圆。A交于 B垂直于 C切于2渐开线上各点的压力角，基圆上压力角。答案序号：相等 不相等 不等于零 等于零 A B C D3对于齿数一样的渐开线直齿齿轮，模数，齿轮的几何尺寸及齿形都越大，齿轮的承载能力也越大。A越大 B越小 C不变4标准压力角和标准模数均在上。A分度圆 B基圆 C齿根圆5一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮必须满足。A齿形一样B模数相等，齿厚等于齿槽宽 C模数相等，压力角相等6为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，应使实际啮合线长度。A大于或等于基圆齿距 B大于或等于分度圆齿距C大于或等于分度圆齿厚7一对渐开线标准齿轮在标准安装情况下，两齿轮分度圆的相对位置应该是。A相交的 B相切的 C别离的8一对直齿圆柱齿轮的中心距一定不一定等于两分度圆半径之和，但一定不一定等于两节圆半径之和。答案A B CD9开式齿轮传动中，一般不会发生的失效形式为。A轮齿的点蚀 B齿面磨损 C轮齿折断 D以上三种都不发生10一渐开线标准直齿圆柱齿轮，齿数z=25，齿顶高系数ha*=1，齿顶圆直径 da=135mm， 那么其模数大小应为。 A2mm B4mm C5mm D6mm11一直齿圆柱齿轮的齿距约为p=15.7mm，分度圆直径为d=400mm，那么该齿轮的齿数为。 A82 B78 C80 D7612当基圆半径趋于无穷大，渐开线即。A越平直 B成为直线 C越弯曲13一对渐开线齿轮啮合传动时，其中心距安装假设有误差，。A仍能保证无齿侧隙连续传动 B仍能保证瞬时传动比不变C瞬时传动比虽有变化，但平均转速比仍不变14斜齿轮有端面模数和法面模数，规定以为标准值。A法面模数 B端面模数 C法面模数和端面模数选其一15斜齿轮的压力角有法面压力角和端面压力角两种，规定以为标准值。A法面压力角 B端面压力角 C法面压力角和端面压力角选其一16对于正常齿制的标准直齿圆柱齿轮而言，防止根切的最小齿数为。A16 B17 C18 17一对渐开线齿轮啮合时，啮合点始终沿着移动。A分度圆 B节圆 C基圆公切线18斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在上。A端面 B轴面 C主平面 D法面19渐开线直齿锥齿轮的当量齿数zv其实际齿数z。A小于 B小于且等于 C等于 D大于20斜齿轮端面模数t法面模数n和螺旋角的关系为。An=tcos Bt=ncos Cn=ttan Dt=ntan21用展成法加工标准齿轮，刀具分度线与齿轮分度圆。A相切 B相割 C相离22当渐开线圆柱齿轮的齿数少于时，可采用的方法来防止根切。A正变位 B负变位 C减少切削深度 23闭式软齿面齿轮传动最可能出现的失效形式是。A齿面磨损 B轮齿折断 C齿面胶合 D齿面疲劳点蚀24材料为45钢的齿轮要到达硬齿面，适宜的热处理方法是。A正火 B调质 C外表淬火 D渗碳淬火25齿轮最常用制造。A碳钢 B铸铁 C青铜 D合金钢26齿面硬度为5662HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为。A齿坯加工淬火磨齿滚齿 B齿坯加工淬火滚齿磨齿C齿坯加工滚齿渗碳淬火磨齿 D齿坯加工滚齿磨齿淬火27对于硬度350HBS的闭式齿轮传动，设计时一般。A先按接触强度计算 B先按弯曲强度计算C先按磨损条件计算 D先按胶合条件计算28设计一对减速软齿面齿轮传动时，从等强度要求出发，大、小齿轮的硬度选择时，应使。A两者硬度相等 B小齿轮硬度高于大齿轮硬度C大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D小齿轮采用硬齿面，大齿轮采用软齿面29在直齿圆柱齿轮设计中，假设中心距保持不变，而增大模数时，那么可以。A提高齿面的接触强度 B提高轮齿的弯曲强度C弯曲与接触强度均可提高 D弯曲与接触强度均不变30轮齿的弯曲强度，当，那么齿根弯曲强度增大。A模数不变，增多齿数时 B模数不变，增大中心距时C模数不变，增大直径时 D齿数不变，增大模数时31为了提高齿轮传动的接触强度，可采取的方法。A采用闭式传动 B增大传动中心距 C减少齿数 D增大模数32为了提高齿轮齿根弯曲强度应。A增加齿数 B增大分度圆直径 C增大模数 D减小齿宽33一对啮合的齿轮，假设材料不同，它们的齿面接触应力。AH1H2 BH1H2 CH1=H2 D大小关系不确定34齿面点蚀多发生在位置。A轮齿节线附近靠齿顶 B轮齿节线附近靠齿根 C齿顶 D齿根35直齿圆锥齿轮的标准模数规定在分度圆上。A端面 B法面 C小端 D大端36为了提高齿轮的齿面接触强度应。A增大模数 B增大分度圆直径 C增加齿数 D减小齿宽 三判断题 1渐开线的形状与基圆的大小无关。 2渐开线上任意一点的法线不可能都与基圆相切。 3渐开线上各点的压力角是不相等的，越远离基圆压力角越小，基圆上的压力角最大。 4齿轮的标准压力角和标准模数都在分度圆上。 5渐开线齿轮啮合时，啮合角恒等于节圆压力角。 6由制造、安装误差导致中心距改变时，渐开线齿轮不能保证瞬时传动比不变。 7节圆是一对齿轮相啮合时才存在的圆。 8分度圆是计量齿轮各局部尺寸的基准。 9渐开线齿轮齿根圆以外的齿廓曲线一定为渐开线。 10渐开线齿廓上各点的压力角不等。 11当齿轮的基圆直径过小时，渐开线有可能进入基圆内部。 12渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，由于安装不准确产生了中心距误差，但传动比大小仍保持不变。 13用仿形法加工标准直齿圆柱齿轮，当zmin17时产生根切。 14两齿轮齿数不一样时，其接触应力是不相等的。 15通常齿轮的失效主要是指齿轮轮齿的失效。 16为使大小悬殊的二啮合齿轮接近等强度，可将小齿轮正变位，大齿轮负变位。 17采用标准模数和标准压力角的齿轮不一定是标准齿轮。 18轮齿的点蚀大多发生在节线与齿顶之间。 19斜齿轮传动会产生轴向分力，螺旋角越大，产生的轴向分力越大。 20斜齿轮的承载能力比直齿轮高。 21斜齿圆柱齿轮计算 基本参数是：标准模数，标准压力角，齿数和螺旋角。 22标准直齿圆锥齿轮，规定以小端的几何参数为标准值。 23适当提高齿面硬度，可以有效防止或减缓齿面点蚀、磨损、胶合等失效形式。 24齿轮传动中，齿根弯曲应力的大小与材料无关，但疲劳强度的上下却与材料有关。 25齿轮传动中，齿面接触应力相等，所以齿面接触强度也相等。 26锥齿轮的参数以大端为标准。 27单个齿轮上