机械设计试卷试卷号：27学校：齐齐哈尔大学院系：专业：年级：班级：一.填空题：把答案写在题中的空格里（本大题共 6 小题，每小题-4分，总计-24 分）1、1）法向，法向2）大端3）蜗杆轴截面，蜗杆轴截面2、带的长度短，绕过带轮的次数增多，使带易发生疲劳损坏在单位时间内链条与链轮啮合次数增多，易使链条加速疲劳及磨损3、带传动适宜置于高速级，过载打滑能保护电动机链传动由于多边形效应，瞬时传动比不恒定，产生冲击、振动，适宜置于低速级，否则冲击振动厉害4、左，左，右5、左，左，顺6、c带传动放在最高级，能缓冲吸振并起过载打滑保护电动机作用；开式齿轮放在最低级，承受较大转矩，成本低二.分析题：简要回答以下问题（本大题共26 小题，总计46 分）1、本小题-1分斜齿轮螺旋线方向及各力方向均示于图中。

2、本小题-1分1）斜齿轮的螺旋线方向如图a所示；2）左，蜗轮的转向及受力如图b所示。

3、本小题2分4、本小题4分证明：设输入功率为P 1(kW)，输出功率为P 2(kW)，输入轴转速为n 1(r/min ），输出轴转速为n 2(r/min)。

T P n =⨯⨯⋅955106./(N mm)，所以 P T n 1695510=⨯⨯/(.)[][]η==⨯⨯⨯⨯=⨯⨯P P T n T nT n T n 2122611622119551095510//(.)/(.)/()又i n n/，所以12η=⨯T T i 21/()，得T T i 21=⨯⨯η，证毕。

5、本小题-1分1）2）右 3）右，逆6、本小题-1分齿轮3、4的螺旋线方向分别为右、左旋，蜗杆的转向及轴向力F a2、F a3、F a4示于图上。

7、本小题-1分1）右2）右，右3）各力方向如图示。

8、本小题-1分宜采用方案5。

理由为：（1）V带靠摩擦传动，传动平稳，但传递转矩较小，且过载打滑能保护电动机，故带传动应置于高速级。

（2）由于链传动时产生多边形效应，而使链速不均匀，不可避免地产生冲击、振动与噪声，故链传动应置于低速级。

9、本小题2分10、本小题-1分方案b合理。

理由：由于链传动产生多边形效应，使链速忽快忽慢，忽上忽下，不可避免地产生冲击、振动与噪声，故链传动应置于低速级。

11、本小题-1分链传动应放在低速级，V带传动应放在高速级。

因为链传动的多边形效应而使速度不均匀，动载荷大，高速时产生的冲击、振动和噪声就更大。

而带传动靠摩擦力传动，传动平稳，但传递的转矩较小，故应放在高速级。

若放在低速级时，则使带传动的转矩近似增大链传动比的倍数，而使带的根数大为增加，导致带传动的尺寸过大。

12、本小题2分方案b的优点：高速级齿轮相对于轴承为对称布置，传递转矩较大的低速级齿轮的载荷分布均匀。

此种减速器适用于大功率、变载荷的场合。

方案b的缺点：结构较复杂，减速器的轴向尺寸增大，成本增加，且两对高速级齿轮同时传递功率可能不相同，要采用均载措施。

13、本小题4分1)若起升速度不变，P＝W⋅v/η，当由W提高到2W时，功率由P提高到2P，电动机功率不够，需要更换。

因T＝9.55⨯106⨯P/n，P增大，所需转矩增加，故齿轮也不能使用。

2)如果齿轮速比不变，当起升速度提高时，电动机转速也提高，需要更换电动机。

如果改变齿轮速比为原来i的1/2，电动机转速不变，所需功率也不变，电动机仍可用，但齿轮不能使用，因为速度变了，传动比i也变了。

14、本小题2分1）在两级圆柱齿轮传动中，斜齿轮传动应置于高速级，主要因为斜齿圆柱齿轮传动平稳，在精度等级相同时，允许的圆周速度高，或者说，在圆周速度相同时，需要的精度等级较低。

2）由锥齿轮和圆柱齿轮所组成的两级传动中，锥齿轮一般应置于高速级，主要因为当传递功率一定时，低速级的转矩大，需要承载齿轮的尺寸和模数也大，而锥齿轮锥距R和模数m大时，加工困难或成本大为提高。

15、本小题2分1）带传动应置于高速级。

2）斜齿轮螺旋角β方向画错。

（斜齿轮啮合时，两轮β旋向应相反，即一左一右）。

3）应尽可能将高速级齿轮z1，z2布置在远离转矩输入端，以缓解轴的弯曲变形引起的载荷分布不均匀。

4）减速箱内，斜齿轮应在高速级，直齿圆柱齿轮应在低速级（也可用二级斜齿轮）。

16、本小题-1分1）不能用。

2）因误装后带传动放到低速级，带速降低则传递转矩增大很多，故带传动不能满足要求。

3）原设计齿轮仍可应用。

因齿轮传动放到了高速级，传递转矩大为减小，故强度十分富裕，但转速提高，齿轮的精度可能不满足要求。

总传动比i=n/n=730/35=20.864=i/i1＝20.86/2.78＝7.5开式齿轮传动比i21. 完成图示工作，不需要蜗杆传动。

理由：（1）蜗杆传动比大，用以置换开式齿轮不合适；（2）水泥磨长期工作，且P＝30kW，用后功率损失大。

2. 用链传动置换也不合适。

理由：=730/2.78 263r/min，转速仍较高，而链传动不适用于高速级；（1）主动链转速n3（2）传递功率P＝30kW（忽略带传动效率），则链传动的尺寸大；（3）用链传动后会使整个传动装置的结构尺寸增大。

3. 用V带传动置换更不合适。

理由：（1）带传动不适于低速级，若置换，则带的根数过多，无法用；（2）使整个传动装置的结构尺寸增大。

4. 用闭式直齿圆柱齿轮置换，则结构变复杂，成本增高，故不宜采用。

18、本小题-1分方案a合理。

理由为：因带传动靠摩擦传动，传动平稳，但传递的转矩较小，且过载打滑能保护电动机，故带传动置于高速级是合理的。

方案b中的带传动置于低速级，则带传递的转矩要增大3倍（略去效率损失），而使带的根数增多，导致带传动的结构尺寸过大，故方案b不合理。

19、本小题-1分方案1：蜗杆尺寸小，但齿轮尺寸很大，因经蜗杆传动减速后齿轮转矩很大，所以总重量和尺寸大，但传动效率高（因蜗杆转速高）。

方案2：蜗杆尺寸比方案1稍大，但齿轮尺寸小很多，所以总体尺寸较方案1小，传动效率稍低。

20、本小题-1分不能用。

因为其中蜗轮减速器放到第二级，转速降低，传递转矩增大，则强度不能满足要求并会导致发热与磨损现象严重。

而齿轮减速器虽然强度可以满足要求，但由低速级移至高速级，转速提高，精度可能不满足要求。

21、本小题2分1）增大散热面积，如在箱体上加散热片；提高散热系数，如在蜗杆轴端装电风扇，箱内装设蛇形冷却水管；采用压力喷油循环冷却润滑。

2）将蜗杆传动置于高速级，以减小传动的转矩与减少发热；又因传动转矩减小，故蜗杆、蜗轮的q、m等参数将小得多，而使蜗杆传动装置的尺寸变小。

但齿轮置于低速级，其中心距等参数按强度计算会相应增大。

从总体来说，既可解决原方案传动件配置不合理、导致该传动装置温升过高的问题，又可减小传动装置的总体尺寸和降低成本。

1）从传动效率高低出发进行评价，现设计方案将蜗杆传动置于低速级，其所传递的转矩比置于高速级增大很多。

而蜗杆传动效率低，在长期连续运转的带式输送机中，必功率损失大，温升亦高，故此设计方案不合理。

2）改进方案应采用如下传动路线：电动机→闭式一级蜗杆传动→一级齿轮减速器→一级开式齿轮传动→卷筒（输送带）。

23、本小题4分1）方案b不合理。

由于链传动产生多边形效应，使链的瞬时速比不断变化，而产生冲击、振动与噪声，故链传动不宜用于高速级，且用于起重装置也不安全。

2）方案a中蜗杆传动置于低速级，其所传递的转矩比置于高速级增大很多，对长期工作，也不甚合理。

3）实际上，这二种方案都存在蜗杆传动效率低的问题，对长期工作都不是最合理的方案。

如全部改为圆柱齿轮传动是合理的。

24、本小题9分见图：25、本小题0分证明：设输入功率为P1()kW，输出功率为P2(kW)，输入轴转速为n1(/min)r，输出轴转速为n2(/min)r，所以T P n=⨯⨯⋅955106./N mm所以P T n111695510=⨯⨯.，PT n222695510=⨯⨯.η==⨯⨯⨯⨯P P T n T n2 12261169551095510(.)(.)=⨯⨯()()T n T n2211i n n =12，η=T T i21 所以 T T i 211281*********=⨯⨯=⨯⨯=⋅η...N m26、本小题14分1）齿轮受力 齿轮1：F T d t1=211，F F F r1t1t1==︒tan tan α20 齿轮2：F F t2t1=、F F r2r1= 轴受力：F t1、F r1、F t2、F r2 轴承受力：I 轴支反力F F F IA IB ==t12 '='=F F FIA IB r12II 轴支反力F F FIIA IIB ==t22'='=F F FIIA IIB r22箱体受力：F t12、F r12、F t22、Fr22其中：F r12、Fr22相互平衡；F t12、F t22构成力偶。

T F d112=⋅t1，T F d 222=⋅t2T T T =+12（2）传力路线：轴→齿轮→轴承→箱体→螺栓三. 计算题：计算下列各题 （本大题 2 分 ）输出轴的功率P P e kW =⨯=⨯=η7509675...T P n 166955109551075145049397=⨯⨯=⨯⨯=⋅./../N mmi ==502025/. 输出轴的转矩T T i 21549397250911110=⨯⨯=⨯⨯=⨯⋅η...N mm四. 大型题：计算下列各题（本大题共 7 小题，总计 76 分 ）1、本小题3分设锥齿轮的轴向力为F a1，圆柱齿轮的轴向力为F a2F F a1t1=⋅tan cos αδ1tan //..δ1112504===i ，δ121485=︒''' F a1N =⨯︒⋅︒'''=5600202148518914tan cos . F F a2t2N ==⨯︒'=tan tan β950011361950 F F F a a2a1N =-=-=195018914586..F a 的方向指向支点A 。

2、本小题18分1）用手拨动接电动机的小齿轮轴。

因为在传动系统中各轴传递功率相同（忽略效率的影响），而此轴转速最高，传递转矩最小，拨动起来省力。

2）T 169551011930112957=⨯⨯=⋅../.N mm F F T d t2t1N ===⨯⨯=22112957220564811/./().F F F r2r1t1N ==⨯=⨯︒=tan .tan .α5648202056 T T i 211129574020229514==⨯=⋅η./.N mm （η=1） F F T d t3t4N ===⨯⨯=222259142520903723/./(.). F F F r4r3t3N ==⨯=⨯︒=tan .tan α9037203293）F F F Ax =⨯+⨯=⨯+⨯=()/(..)/.t2t3N 582883564858903728836995F Ay =⨯-⨯=(.)/.20565832928833268NF F F A Ax Ay =+=().22127003NF Bx =769N F By =15608.NF F B By ==().217847N3、本小题9分1）蜗轮转向如图示。