发布时间 : 星期四 文章山东理工大学机械设计考试题库及答案 - 图文更新完毕开始阅读756ae101581b6bd97f19ea8d
试求：（1）蜗杆、齿轮1、2的螺旋线方向以及轴Ⅰ、Ⅱ的旋转方向（用箭头在图中标出）。 （2）Ft3、Fr3、Fa3及Ft4、Fr4、Fa4的方向已标于图b中。
21. 图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知：齿轮1的螺旋线方向和轴Ⅲ的转向，齿轮2的参数mn=3mm，z2=57，β的参数mn=5mm，z3=21。试求：
2 =14°；齿轮
3
（1）为使轴Ⅱ所受的轴向力最小，齿轮3应选取的螺旋线方向，并在图b上标出齿轮2和齿轮3的螺旋线方向；（2）在图b上标出齿轮2、3所受各分力的方向；（3）如果使轴Ⅱ的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角β3应取多大值（忽略摩擦损失）？
提示：轴Ⅱ用深沟球轴承。
解题要点：（1）根据轴Ⅲ转向nⅢ，可在图解a上标出nⅡ和nⅢ的转向。而齿轮2应为左旋，已标于图解b上。
（2）根据主动轮左、右手定则判断出Fa1、Fa3；根据齿轮2是从动轮，齿轮3是主动轮判断Ft2、Ft3；根据径向力指向各自轴心的原则，判断径向力Fr2、Fr3；的方向。Fa1、Fa3、Ft2、Ft3、Fr2、Fr3已在啮合点画出（图解b）。
（3）若使轴Ⅱ轴承不受轴向力，则 |Ft2|=|Fa3| 而Fa2?Ft2tan?2,Fa3?Ft3tan?3 所以 Ft2tan?2?Ft3tan?3
略去摩擦损失，由转矩平衡条件得
Ft2d2d?Ft3322所以
tan?3?Ft2dmz/cos?3tan?2?3tan?2?n33tan?2 Ft3d2mn2z2/cos?229
得
sin?3?mn3z35?21sin?2??sin14??0.14855mn2z23?57
即：为使轴Ⅱ轴承不受轴向力，齿轮3的螺旋角β3应取为8?32?34??。
?122. 如图所示的二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知：电动机功率P=3kW，转速n=970r/min；高速级mn1=2mm，z1=25，z2=53，
低速级mn2=3mm，z3=22，z4=50，?2?12?50?19??；
?110mm。试求（计算时不考虑摩擦损失）：
（1）为使轴II上的轴承所承受的轴向力较小，确定齿轮3、4的螺旋线方向（绘于图上）；（2）绘出齿轮3、4在啮合点处所受各力的方向；（3）β2取多大值才能使轴II上所受轴向力相互抵消？
解题要点：（1）齿轮3、4的螺旋线的方向如题图解所示：（2）齿轮3、4在啮合点所受各分力Ft3、Ft4、Fr3、Fr4、Fa3、Fa4的方向如图示：（3）若要求轴II上齿轮2、3的轴向力能相互抵消，则必须满足下式：
Fa2=Fa3，即Ft2tan?1?Ft3tan?3,?3?Ft2ddtan?1由轴II的力矩平衡，得Ft22?Ft23Ft322，则
tan?3?得 即当?3Ft2d3?22/cos?3tan?1?3tan?1??tan?1 Ft3d22?53/cos?1sin?3?3?2266sin?1??sin12?50?19???0.13835
2?53106?7?57?9??时，轴II上所受的轴向力相互抵消。
23. 现有两对齿轮传动，A组齿轮的模数mA=2mm，齿数zA1=34、zA2=102；B组齿轮的模数mB=4mm，齿数zB1=17、zB2=51。两组齿轮选择的材料及热处理对应相等并按无限寿命考虑，齿宽也相等，传递功率及小齿轮转速也相等。试分析哪一对齿轮的弯曲强度低？哪一对齿轮的接触强度低？为什么？
解题要点：从题中给定数据，可算得两组齿轮的中心距?A、?B： A组齿轮
22?z?zB2?mB?(17?51)?4?136B组齿轮 ?B?B122?A??zA1?zA2?mA?(34?102)?2?136mm mm
（1）因两组齿轮的中心距相等，两组齿轮齿面接触应力一样，又因两者许用接触应力一样，故接触强度相等；
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（2）在中心距与所受载荷等条件相等条件下，A组齿轮的模数强度低。
24. 图示的二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知：高速级齿轮参数为
小，弯曲应力大，故弯曲
mn=2mm，
?1?13?，
?z1=20，z2=60；低速级mn试求：
?2mm,???12?，z3=20，z4=68；
齿轮4为左旋转轴；轴I
的转向如图示，n1=960r/min，传递功率P1=5kW，忽略摩擦损失。
（1）轴Ⅱ、Ⅲ的转向（标于图上）；
（2）为使轴Ⅱ的轴承所承受的轴向力小，决定各齿轮的螺旋线（3）齿轮2、3所受各分力的方向（标于图上）； （4）计算齿轮4所受各分力的大小。 解题要点：
（1）轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于图中；（2）各齿轮螺旋线方向已示z3为左旋；（3）齿轮2、3所受各力Fr2、Ft2、Fa2、Fr3；Ft3、Fa3已示力的大小为： 1）传递转矩T1、T3：
T1=9.55?106方向（标于图上）；
于图中，即z1为右旋，z2、于图中；（4）轮4所受各
p15?9.55?106??49740n1960N?mm
而n2?n3?n1960??320z2/z160/20
r/min,P2?P1?5kW，故
T3?9.55?106=149219
P25?9.55?106?n3320N?mm
2）求Ft1与Ft3、Fr3、Fa3：
Ft1?2T12T12?49740?? d1mnz1/cos?2?20/cos13?=2 423 N
Ft3?2T32T32?149219??
?z3/cos??3?20/cos12?d3mn=4 865 N
Fr3?Ft3tan?n/cos???(4865?tan20?/cos12?)Fa3?Ft3tan???4865?tan12?=1 034 N
3）轮4与轮3上所受的力为作用力与反作用力，故 Ft4=Ft3=4 865N
=1
810N
Ft4=Ft3=1 810 N Fa4=Fa3=1 034 N
25. 图所示为直齿锥齿轮–斜齿圆柱齿轮减速器，齿轮1主动，转向如图示。锥齿轮的参数为mn=2mm，z1=20，z2=40，?R斜齿圆柱齿轮的参数为mn=3mm，z3=20，z4=60。试求：
?0.3；
（1）画出各轴的转向；（2）为使轴Ⅱ所受轴向力最小，标出齿轮3、4的螺旋线方向；（3）画出轴Ⅱ上齿轮2、3所受各力的方向；（4）若要求使轴Ⅱ上的轴承几乎不承受轴向力，则齿轮3的螺旋角应取多大（忽略摩擦损失）。
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解题要点：
（1）轴Ⅱ、Ⅲ的转向已示于图中；（2）齿轮3、4的螺旋线方向已示于题图解中，即z3为右螺旋，z4为左螺旋；（3）齿轮2、3所受各力 Ft2、Fr2、Fa2及Ft3、Fr3、Fa3已示于图解图中；（4）欲使轴Ⅱ上的轴承不承受轴向力，则要求|Fa2|=|Fa3|。按题设忽略摩擦损失，有
tan?1?1/u?z1/z2?20/40?0.5
所以
??26?33?54??
?(1?0.5?R)d1?(1?0.5?0.3)mz1?0.85?2?20 mm =34mm，有
设轴I输入转矩为T1,dm1Ft1?2T12T1T1??dm13417Fa2?Fr1?Ft1tan?cos?1?T1tan?cos?1 17Ft3?2T22iT12?2T1Tcos????1d3d33?20/cos?15
Fa3?Ft3tan??T1cos?Ttan??1sin?1515
联立解方程式（1）、（2），得
1TT1tan?cos?1?1sin?1715sin??1515tan?cos?1??tan20?cos26?33?54???0.287251717
故当β=16?41?35??时，轴II上的轴承可几乎不受轴向力。 四、习题参考答案
1、单项选择题
1C 2A 3B 4C 5D 6 A 7D 8 A 9C 10C 11A 12B 13B 14C 15D 16B 17B 18D 19 B 20 C
21C 22B 23D 24C 25C 26B 27B 28B 29B 30D 31A 32C 33D 34B 35B 36A 37B 38C 39A 40C 41B 42 A
2. 填空题 43 齿面磨损和齿根弯曲疲劳折断44 齿面疲劳点蚀和轮齿弯曲疲劳折断45 应满足，σF≤σ圆直径d1、d247 磨损；耐磨性；弯曲疲劳；模数m48 齿面节线附近的齿根部分；单对齿啮合时σ
FP46
接触；弯曲；分度
H大；相对滑动速度低，不易形成油膜；
油挤入裂纹使裂纹受力扩张49 齿面胶合50 交变接触应力；齿面节线附近的齿根部分51 相等的；不相等的；不相等的52 工作情况系数，它与原动机及工作机的工作特性有关；动载系数，它与制造精度、圆周速度和重合度的大小有关；齿向载荷分布系数，它与齿轮的制造、安装误差及轴、轴承、支承的刚度有关53 齿面疲劳点蚀；轮齿弯曲疲劳折断54 相反；相同55 点蚀；接触；弯曲疲劳；弯曲56 σ＞σ
F257
F1
σH1=σH2；σHP1＞σHP2；σF1＞σF2；σFP1＞σFP2；YFa1＞YFa258 较少；模数m59 提高齿轮的抗弯曲疲劳强度60 改善齿轮传
动的平稳性，降低振动与噪声61 模数m62 为了便于安装，保证齿轮的接触宽度63 ?d=1.064 对称65 大于66 较小67 增大68 小齿轮调质，大齿轮正火69 270 齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮71 提高；提高72 磨齿73 减小啮入与啮出冲击，降低动载荷74 锥齿轮齿宽中点；z/cosδ75 ①提高齿轮制造精度，以减少齿轮的基节误差与齿形误差；②进行齿廓与齿向修形76 齿数z、变位系数x、螺旋角β；模数m77 分度圆直径d1、齿宽b；齿轮材料的种类、热处理方式78 分度圆直径d1或中心距。79 一对渐开线齿轮在节点啮合的情况，可近似认为以ρ1、ρ2为半径的两圆柱体接触80 视为悬臂梁81 铸造82 保持不变83 相等；不相等84 大；载荷分布不均匀；
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