1、1齿轮传动1，设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比 i3.2，允许传动比有不超过5的误差。通过强度计算已确定中心距 a320mm，模数 m3mm，取齿宽系数 1。试确定下列d几何尺寸：m、z1 、z2、d1、d2、b1、b2。（模数系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、）解：（1）由 得 )(221zaaz32021取 m =5（mm）（应为标准值） 2 分则 128 （1） 2 分532021z（2） 2 分112.i联立 （1）、（2）解得 ， 47.301z53.972z取 ， 4 分182（mm） 2 分15031mzd（mm ） 2 分4982（mm） 2 分150d
2、b取 （mm）， （mm ） 4 分1502b 16021b注：本题主要考察：m 是否为标准值？是否满足 ？各参数)(2)(2211zmda和尺寸取值圆整是否合理？2分析计算题（共 25 分）2、在图示电动绞车系统中，件 1 和 2 均为斜齿圆柱齿轮，件 3 为蜗杆，件 4 为蜗轮。已知蜗轮蜗杆均为右旋，并且设计时轴上的齿轮 2 与蜗杆 3 的轴向力能够相互抵消一部分，试回答下列问题(共 16 分)：齿轮 1 的轮齿螺旋线方向是 旋。（2 分）在图中用箭头表示出重物上升时齿轮 1 和齿轮 2 的转动方向以及齿轮 2 在节点 A 所受的轴向力 的方向。（4 分）2aF重物上升时，在节点 B 处画
3、出蜗杆 3 所受的轴向力 、圆周力 和径向力 的方向，3aF3t3rF在节点 B 处画出蜗轮 4 所受的圆周力 的方向。（4 分）t若起重量 W=50000N，蜗杆头数 z3=2，蜗杆分度圆直径 d3=100mm，蜗轮齿数 z4=60，模数 m=5，卷筒直径 D=300mm，传动效率 =0.75。试求节点 B 处 Fa3 和 Fa4 的大小。（6 分）答：左旋（2 分）。齿轮 1、齿轮 2 的转动方向的方向如图所示(2 分) ， 的方向如图所示(2 分) 。2aF各分力方向如图所示。（4 分） (3 分)NzmDWdTFta 506/305)/(/4443 ）（(3 分)idt 71/0/(2
4、33）。（齿轮 1齿轮 2电动机A蜗杆 3蜗轮 4WBFt4Fa3Fa2n1n2Fr3Ft33轴承1、若轴采用一对 7000 型轴承固定方式，如图 4 所示。已知轴承 1、2 的径向支反力为 Fr14000N，F r25000N。轴上两零件所受的轴向力A1=900N，A 2=400N（方向如图所示）。轴承上的内部轴向力 S 与径向载荷 Fr之间的关系式为 S=0.4 Fr。试计算轴承 1、2 所受的轴向载荷 Fa1、F a2。（9 分）答：1) 求轴承 1 和 2 的内部轴向力大小和方向S1=0.4Fr1=0.4X4000=1600N 方向如图 （计算正确 0.5 分，方向正确0.5 分）S2
5、=0.4Fr2=0.4X5000=2000N 方向如图 （计算正确 0.5 分，方向正确0.5 分）2)判断压紧和放松的轴承，即轴的运动方向。 S1+A1=1600+900=2500N S2 A 220004002400N ，轴有向右运动趋势，轴承 1 放松，轴承 2 压紧。（3 分）3)求轴向力Fa1= S1=1600N （2 分）Fa2= S1+A1A 2= 2100N （2 分）2、如图所示，某轴由一对 7209 AC 轴承支承，轴承采用面对面安装形式。已知两轴承径向载荷分别为 Fr1=3000N，F r2=4000N，轴上作用有轴向外载荷 A=1800N。载荷平稳，在室温下工作，转速
6、n=1000r/min。该轴承额定动载荷 C=29800N，内部轴向力S=0.4Fr，e=0.68，当量动载荷系数如下表所示。试计算此对轴承的使用寿命。（ 9 分）Fa/Fre Fa/FreX Y X Y0.41 0.87 1 0答：内部轴向力方向如图所示 （2 分），S1=0.4Fr1=1200N (0.5 分) S2=0.4Fr2=1600N (0.5 分)因为 A+S1S2 故 Fa1=S1=1200N (1 分)A1 A24Fa2=S1+A=3000N (1 分)比较两轴承受力，只需校核轴承 2。Fa2/Fr2=0.75e (1 分)P=XFr2+YFa2=0.41*4000+0.87
7、*3000=4250N (1 分) h (2 分) 5.240)(613PCnL3、 （18 分）图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力 580N，两轴承的径向力为：xF935N， 1910N，载荷性质系数 1.1。试计算两个轴承1RR2 Pf的当量动载荷。注：内部轴向力 eF R， e0.36。SF当 e 时， X1，Y0；当 e 时，RA RAFX 0.41，Y0.87。解：（1） 2 分)(6.3)(9536.0.11 NFRs 2 分87122s（2） )(.8.7xs)(.1Fs故 621NFxsA3 分)(.35806.31Fxs )(6.872Fs1 2F xF
8、 R 1 F R 25故 )(6.872NFsA3 分（3） e，故 ，3.19561R 41.0X87.Y（N ）8.1634).2.935.()(11 APFYXfF4 分，故 ，eFRA36.109.872 12X02Y（N ） 41)6.8790(.)(22 APYXf分4、 （15 分）某轴用一对同型号角接触球轴承支承，受力情况如图所示。已知：内部轴向力 0.68 ，e0.68。当 e 时，SFRRAFX1，Y0；当 e 时，X0.41，Y0.87。问哪个轴承的寿命RA低？解：（1） （N） 1.5 分1168.0RsF2704. （N） 1.522s 1分F x = 9 0 0 N
9、F R 1 = 4 0 0 0 NF R 2 = 2 5 0 0 N126（2） （N） （N ）26091702xsF2701sF故 （N） As3 分 （N） （N ）182092701xsF1702sF故 （N） Axs3 分，则 X1，Y=0。eFRA68.04271则 4000 （N ）)2704()(11P PARfFYf Pf3 分e ，则 X0.41，Y0.87。728.0512RAF则 )18207.25041.()(22P PARfFf（N） P303 分由于 ，故轴承 1 的寿命短。P1F2涡轮蜗杆1一重物匀速升降装置采用如图 a 所示的电机+圆柱蜗杆传动系统，已知蜗杆传
10、动的模数 m =8mm，蜗杆头数及分度圆直径分别为 z1=1、d1=80mm ，蜗轮齿数 z2=50，卷筒直径 D=250mm。重物匀速升降的速度 v=40m/min，最大载重量 W 为 4kN，工况系数 KA 按1.0 计，试分析、计算提升重物时的下列问题：1）该装置以 40m/min 的速度匀速升起重物 1m 时，蜗杆应转多少转？并在图中标明蜗杆的转向、蜗轮轮齿旋向、节点位置处蜗杆及蜗轮的受力方向。（5 分）2）若蜗杆与蜗轮齿面间当量摩擦系数 f = 0.18，该机构能否自锁？（2 分）73）若重物 W=4kN，传动装置总的传动效率为 =0.5，试计算出电机的输出转矩 Tm应是多少？（2
11、分）4）若蜗轮轴采用如图 b 所示的两个角接触轴承 7209 C 支撑形式, L=100mm ，蜗杆传动效率 1 = 0.7，卷筒、联轴器 (连接蜗轮轴与卷筒轴)、蜗轮轴上轴承的效率合计为 2 = 0.8，轴承 7209 C 的基本额定动载荷和基本额定静载荷分别为 C = 29800N、C0 = 23800N, 其内部轴向力 S=0.4Fr，径向载荷系数 X 和轴向载荷系数 Y 分别为 0.44 和1.36，fT=1.0，fP=1.5，试计算轴承 II 的寿命 Lh 为多少小时？（10 分）1）蜗杆转：1*50/(3.14*D)=50/(3.14*0.25)=63.69(转) （1 分）蜗轮转
12、速：40/（3.14*0.25）=50.96r/min蜗杆转向(1 分) 、蜗轮轮齿旋向(1 分) 、蜗轮蜗杆受力分析方向如图所示（2 分）。 2）写出公式得 1 分，结论正确得 1 分。结论：该机构满足自锁性条件。3）写出公式得 1.5 分，结论正确得 0.5 分。4）公式、步骤都正确得 9 分（其中：轴承寿命计算公式占 5 分），计算结果正确得 1 分。tan8.0t .0/=fdmzNmiTNmDWkNm4502.0502/4卷899.有一电动绞车，采用如图 2 所示的传动方案，齿轮 1 和 2 为闭式直齿圆柱齿轮传动，蜗杆 3 和蜗轮 4 为开式传动。已知齿轮 1、齿轮 2 和蜗杆 3
13、 的材料均为 40Cr 钢，且它们均为表面淬火处理，表面硬度为 4555HRC，蜗轮材料为铸造锡磷青铜。采用 4 个联轴器将 6 根轴连接，把运动和动力传递到卷筒，实现提升重力 W 的目的。解答下列各问题。图 21、试分析 I、II 和 VI 轴各受什么载荷作用，注明各轴的类别（不计各轴的自重）。分析 III 轴 A-A 截面和 B-B 截面上各作用有哪几种应力？这些应力的变化性质如何？（卷筒轴双向转动受力）。（10 分）答：I 轴只受扭矩，是传动轴（2 分）；II 和 VI 轴不仅受转矩，还受弯矩，是转轴（2 分）；III 轴 A-A 截面上只作用弯曲应力，弯曲应力为对称循环变应力（2 分）
14、；B-B 截面上不仅作用弯曲应力，还作用有扭剪应力，其中弯曲应力为对称循环的变应力，扭剪应力为对称循环的变应力（4 分）。102、受力分析问题。（共 8 分）（1）蜗杆轮齿的螺旋线方向如图 2 所示，试确定蜗轮轮齿的螺旋线方向，并标在图上。在图中标出使重力 W 上升时电机的转向，并画出蜗轮轮齿在啮合点 D 处各分力 Fr，F a，F t 的方向。可在两个视图上分别用箭头表示。（5 分）答： 蜗轮为右旋。 （1 分）电机转向为如图向上。 （1 分）如图所示：3 个力各 1 分，共 3 分，（2）如果采用如图 3 所示传动方案，当重力 W 上升时，为了使 II 轴受力合理，怎样设计齿轮 1 和齿轮 2 的轮齿螺旋线方向？并在图中啮合点 C 处标出齿轮 2的轴向力的方向。（3 分）答：齿轮 1 为左旋。（1 分）；齿轮 2 应为右旋。（1 分）；轴向力方向向左。（1 分）11
