机械设计基础习题和答案解析10带、链传动

./习题与参考答案一、单项选择题<从给出的A、B、C、D中选一个答案>1带传动是依靠B来传递运动和功率的。A.带与带轮接触面之间的正压力B.带与带轮接触面之间的摩擦力C.带的紧边拉力D.带的松边拉力2带张紧的目的是D。A.减轻带的弹性滑动B.提高带的寿命C.改变带的运动方向D.使带具有一定的初拉力3与链传动相比较,带传动的优点是A。A.工作平稳,基本无噪声B.承载能力大C.传动效率高D.使用寿命长4与平带传动相比较,V带传动的优点是D。A.传动效率高B.带的寿命长C.带的价格便宜D.承载能力大5选取V带型号,主要取决于A。A.带传递的功率和小带轮转速B.带的线速度C.带的紧边拉力D.带的松边拉力6V带传动中,小带轮直径的选取取决于C。A.传动比B.带的线速度C.带的型号D.带传递的功率7中心距一定的带传动,小带轮上包角的大小主要由D决定。A.小带轮直径B.大带轮直径C.两带轮直径之和D.两带轮直径之差8两带轮直径一定时,减小中心距将引起D。A.带的弹性滑动加剧B.带传动效率降低C.带工作噪声增大D.小带轮上的包角减小9带传动的中心距过大时,会导致D。A.带的寿命缩短B.带的弹性滑动加剧C.带的工作噪声增大D.带在工作时出现颤动10若忽略离心力影响时,刚开始打滑前,带传动传递的极限有效拉力elim与初拉力0之间的关系为C。A.elimB.elimC.elimD.elim11设计V带传动时,为防止A,应限制小带轮的最小直径。A.带内的弯曲应力过大B.小带轮上的包角过小C.带的离心力过大D.带的长度过长12一定型号V带内弯曲应力的大小,与B成反比关系。A.带的线速度B.带轮的直径C.带轮上的包角D.传动比13一定型号V带中的离心拉应力,与带线速度A。A.的平方成正比B.的平方成反比C.成正比D.成反比14带传动在工作时,假定小带轮为主动轮,则带内应力的最大值发生在带B。A.进人大带轮处B.紧边进入小带轮处C.离开大带轮处D.离开小带轮处15带传动在工作中产生弹性滑动的原因是C。A.带与带轮之间的摩擦系数较小B.带绕过带轮产生了离心力C.带的弹性与紧边和松边存在拉力差D.带传递的中心距大16带传动不能保证准确的传动比,其原因是C。A.带容易变形和磨损B.带在带轮上出现打滑C.带传动工作时发生弹性滑动D.带的弹性变形不符合虎克定律17一定型号的V带传动,当小带轮转速一定时,其所能传递的功率增量,取决于C。A.小带轮上的包角B.带的线速度C.传动比D.大带轮上的包角18与V带传动相比较,同步带传动的突出优点是B。A.传递功率大B.传动比准确C.传动效率高D.带的制造成本低19带轮是采用轮辐式、腹板式或实心式,主要取决于D。A.带的横截面尺寸B.传递的功率C.带轮的线速度D.带轮的直径20当摩擦系数与初拉力一定时,则带传动在打滑前所能传递的最大有效拉力随B的增大而增大。A.带轮的宽度B.小带轮上的包角C.大带轮上的包角D.带的线速度21与带传动相比较,链传动的优点是B。A.工作平稳,无噪声B.寿命长C.制造费用低D.能保持准确的瞬时传动比．22链传动作用在轴和轴承上的载荷比带传动要小,这主要是因为C。A.链传动只用来传递较小功率B.链速较高,在传递相同功率时,圆周力小C.链传动是啮合传动,无需大的张紧力D.链的质量大,离心力大23与齿轮传动相比较,链传动的优点是D。A.传动效率高B.工作平稳,无噪声C.承载能力大D.能传递的中心距大24在一定转速下,要减轻链传动的运动不均匀性和动载荷,应D。A.增大链节距和链轮齿数B.减小链节距和链轮齿数C.增大链节距,减小链轮齿数D.减小链条节距,增大链轮齿数25为了限制链传动的动载荷,在链节距和小链轮齿数一定时,应限制A。A.小链轮的转速B.传递的功率C.传动比D.传递的圆周力26大链轮的齿数不能取得过多的原因是D。A.齿数越多,链条的磨损就越大B.齿数越多,链传动的动载荷与冲击就越大C.齿数越多,链传动的噪声就越大D.齿数越多,链条磨损后,越容易发生"脱链现象"27链传动中心距过小的缺点是C。A.链条工作时易颤动,运动不平稳B.链条运动不均匀性和冲击作用增强C.小链轮上的包角小,链条磨损快D.容易发生"脱链现象"28两轮轴线不在同一水平面的链传动,链条的紧边应布置在上面,松边应布置在下面,这样可以使B。A.链条平稳工作,降低运行噪声B.松边下垂量增大后不致与链轮卡死C.链条的磨损减小D.链传动达到自动张紧的目的29链条由于静强度不够而被拉断的现象,多发生在A情况下。A.低速重载B.高速重载C.高速轻载D.低速轻载30链条的节数宜采用B。A.奇数B.偶数C.5的倍数D.10的倍数31链传动张紧的目的是C。A.使链条产生初拉力,以使链传动能传递运动和功率B.使链条与轮齿之间产生摩擦力,以使链传动能传递运动和功率C.避免链条垂度过大时产生啮合不良D.避免打滑二、填空题32当带有打滑趋势时,带传动的有效拉力达到最大值,而带传动的最大有效拉力决定于张紧力、摩擦因数、包角和带速四个因素。33带传动的最大有效拉力随预紧力的增大而增大,随包角的增大而增大,随摩擦系数的增大而增大,随带速的增加而减小。34带内产生的瞬时最大应力由紧边拉应力和小轮处弯曲应力两种应力组成。35带的离心应力取决于带单位长度的质量、带速的线速度和带的截面积三个因素。36在正常情况下,弹性滑动只发生在带离开主、从动轮时的那一部分接触弧上。37在设计V带传动时,为了提高V带的寿命,宜选取较大的小带轮直径。38常见的带传动的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置和采用张紧轮的装置等几种。39在带传动中,弹性滑动是不可以避免的,打滑是可以避免的。40带传动工作时,带内应力是非对称循环性质的变应力。41带传动工作时,若主动轮的圆周速度为,从动轮的圆周速度为,带的线速度为,则它们的关系为大于,小于。42V带传动是靠带与带轮接触面间的摩擦力工作的。V带的工作面是两侧面。43在设计V带传动时,V带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的。44当中心距不能调节时,可采用张紧轮将带张紧,张紧轮一般应放在松边的内侧,这样轮。45V带传动比不恒定主要是由于存在弹性滑动。46带传动的主要失效形式为打滑和疲劳破坏。47V带传动限制带速＜25～30m／s的目的是为了避免v过大,使离心力过大,而v过小,使受力增大,造成带根数过多；限制带在小带轮上的包角1＞120°的目的是防止打滑,保证带传动的传动能力增大摩擦力,提高承载能力。48为了使V带与带轮轮槽更好地接触,轮槽楔角应小于带截面的楔角,随着带轮直径减小,角度的差值越大。49在传动比不变的条件下,V带传动的中心距增大,则小轮的包角增大,因而承载能力增强。50带传动限制小带轮直径不能太小,是为了减小弯曲应力。若小带轮直径太大,则导致整体结构尺寸过大。51带传动中,带的离心拉力发生在整个带中。52在V带传动设计计算中,限制带的根数≤10是为了使带因制造与安装误差,不至于受力不均的情况太严重。53链传动中,即使主动轮的角速度等于常数,也只有当时,从动轮的角速度和传动比才能得到恒定值。54对于高速重载的滚子链传动,应选用节距小的多排链；对于低速重载的滚子链传动,应选用节距大的链传动。55与带传动相比较,链传动的承载能力大,传动效率高,作用在轴上的径向压力小。56在滚子链的结构中,内链板与套筒之间、外链板与销轴之间采用过盈配合,滚子与套筒之间、套筒与销轴之间采用间隙配合57链轮的转速高,节距大,齿数少,则链传动的动载荷就越大。58若不计链传动中的动载荷,则链的紧边受到的拉力由工作拉力、离心拉力和垂度拉力三部分组成。59链传动算出的实际中心距,在安装时还需要缩短2～5mm,这是为了保证链条松边有一个合适的安装垂度。60链传动一般应布置在水平平面内,尽可能避免布置在铅垂平面或倾斜平面内。61在链传动中,当两链轮的轴线在同一平面时,应将紧边布置在上面,松边布置在下面。三、问答题62带传动的工作原理是什么？它有哪些优缺点？63当与其他传动一起使用时,带传动一般应放在高速级还是低速级？为什么？64与平带传动相比,V带传动有何优缺点？65在相同的条件下,为什么V带比平带的传动能力大？66普通V带有哪几种型号？窄V带有哪几种型号？67普通V带截面角为40°,为什么将其带轮的槽形角制成34°、36°和38°三种类型？在什么情况下用较小的槽形角？68带的紧边拉力和松边拉力之间有什么关系？其大小取决于哪些因素？69什么是带的弹性滑动和打滑？引起带弹性滑动和打滑的原因是什么？带的弹性滑动和打滑对带传动性能有什么影响？带的弹性滑动和打滑的本质有何不同？70带传动在什么情况下才发生打滑？打滑一般发生在大轮上还是小轮上？为什么？刚开始打滑前,紧边拉力与松边拉力之间的关系是什么？71影响带传动工作能力的因素有哪些？72带传动工作时,带内应力如何变化？最大应力发生在什么位置？由哪些应力组成？研究带内应力变化的目的是什么？73带传动的主要失效形式有哪些？单根V带所能传递的功率是根据什么准则确定的？74在设计带传动时,为什么要限制带的速度vmin和vmax以及带轮的最小基准直径min？75在设计带传动时,为什么要限制两轴中心距的最大值amax和最小值amin？76在设计带传动时,为什么要限制小带轮上的包角？77水平或接近水平布置的开口带传动,为什么应将其紧边设计在下边？78带传动为什么要张紧？常用的张紧方法有哪几种？在什么情况下使用张紧轮？张紧轮应装在什么地方？79带传动中,若其他参数不变,只是小带轮的转速有两种,且两种转速相差3倍,问两种转速下,单根带传递的功率是否也相差3倍？为什么？当传递功率不变时,为安全起见,应按哪一种转速设计该带的传动？为什么？80与带传动相比较,链传动有哪些优缺点？81链传动的主要失效形式是什么？设计准则是什么？82为什么小链轮的齿数不能选择得过少,而大链轮的齿数又不能选择得过多？83在一般的情况下,链传动的瞬时传动比为什么不等于常数？在什么情况下它才等于常数？84引起链传动速度不均匀的原因是什么？其主要影响因素有哪些？85链传动为什么会发生脱链现象？86低速链传动<v＜0.6m/s>的主要失效形式是什么？设计准则是什么？87链速一定时,链轮齿数的大小与链节距的大小对链传动动载荷的大小有什么影响？8889在设计链传动时,为什么要限制两轴中心距的最大值amax和最小值amin？90与滚子链相比,齿形链有哪些优缺点？在什么情况下,宜选用齿形链？91链传动为什么要张紧？常用张紧方法有哪些？92链传动额定功率曲线的实验条件是什么？如实际使用条件与实验条件不符,应作哪些项目的修正？93水平或接近水平布置的链传动,为什么其紧边应设计在上边？94为什么自行车通常采用链传动而不采用其他型式的传动？95链条节距的选用原则是什么？在什么情况下宜选用小节距的多列链？在什么情况下宜选用大节距的单列链？96在设计链传动时,为什么要限制传动比？传动比过大有什么缺点？四、分析计算题97已知单根普通V带能传递的最大功率P=6kW,主动带轮基准直径=100mm,转速为=1460r/min,主动带轮上的包角=150°,带与带轮之间的当量摩擦系数=0.51。试求带的紧边拉力,松边拉力,预紧力及最大有效圆周力〔不考虑离心力。98设计一减速机用普通V带传动。动力机为Y系列三相异步电动机,功率P=7kW,转速=1420r/min,减速机工作平稳,转速=700r/min,每天工作8h,希望中心距大约为600mm。〔已知工作情况系数KA=1.0,选用A型V带,取主动轮基准直径=100mm,单根A型V带的基本额定功率=1.30kW,功率增量=0.17kW,包角系数=0.98,长度系数=1.01,带的质量q=0.1kg/m。99已知V带传递的实际功率7kW,带速v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的2倍。试求圆周力和紧边拉力的值。100V带传动所传递的功率7.5kW,带速v=10m/s,现测得张紧力。试求紧边拉力和松边拉力。101单根带传递最大功率4.7kW,小带轮的=200mm,=180r/min,=135°,。求紧边拉力和有效拉力〔带与轮间的摩擦力,已达到最大摩擦力。102由双速电机与V带传动组成传动装置。靠改变电机转速输出轴可以得到两种转速300r/min和600r/min。若输出轴功率不变,带传动应按那种转速设计,为什么？103设计一套筒滚子链传动。已知功率kW,小链轮转速=200r/min,大链轮转速。载荷有中等冲击,三班制工作〔已知小链轮齿数,大链轮齿数,工作情况系数,小链轮齿数系数；链长系数104一双排滚子链传动,已知链节矩mm,单排链传递的额定功率kW,小链轮齿数,大链轮齿数,中心距约为800mm,小链轮转速,载荷平稳。小链轮齿数系数,链长,双排链系数,工作情况系数KA=1.0。计算：〔1该链传动能传递的最大功率。〔2链条的长度。五、结构题〔图解题105如题105图所示,采用张紧轮将带张紧,小带轮为主动轮。在图a、b、c、d、e、f、g和h所示的八种张紧轮的布置方式中,指出哪些是合理的,哪些是不合理的？为什么？〔注：最小轮为张紧轮。题105图106题106图中所示V带在轮槽中的3种位置,试指出哪一种位置正确？题106图107如题107图所示链传动的布置形式。小链轮为主动轮。在图a、b、c、d、e与f所示的布置方式中,指出哪些是合理的？哪些是不合理的？为什么？〔注：最小轮为张紧轮。题107图例解1.B型V带传动中,已知：主动带轮基准直径d1=180mm,从动带轮基准直径d2=180mm,两轮的中心距α=630mm,主动带轮转速1450r/min,能传递的最大功率P=10kW。试求：V带中各应力,并画出各应力、2、b1、b2及c的分布图。附：V带的弹性模量E=130~200MPa；V带的质量q=0.8kg/m；带与带轮间的当量摩擦系数fv=0.51；B型带的截面积A=138mm2；B型带的高度h=10.5mm。解题要点：V带传动在传递最大功率时,紧边拉力F1和松边拉力F2的关系符合欧拉公式,即F1/F2=。带速有效圆周力V带中各应力：紧边拉应力MPa离心力 N离心拉应力 MPa弯曲应力MPa最大应力MPa各应力分布如图所示。2.带传动为什么要限制其最小中心距和最大传动比？解题要点：〔1中心距愈小,带长愈短。在一定速度下,单位时间内带的应力变化次数愈多,会加速带的疲劳破坏；如在传动比一定的条件下,中心距越小,小带轮包角也越小,传动能力下降,所以要限制最小中心距。〔2传动比较大及中心距小时将导致小带轮包角过小,传动能力下降,故要限制最大传动比。3.在下图中,图a为减速带传动,图b为增速带传动。这两传动装置中,带轮的基准直径d1=d4,d2=d3且传动中各带轮材料相同,传动的中心a,带的材料、尺寸及预紧力〔或张紧力均相同,两传动装置分别以带轮1和带轮3为主动轮,其转速均为n〔r/min。4.试分析：哪个装置能传递的最大有效拉力大？为什么？即F1=2F2。试求紧边拉力F1、有效拉力Fe和预紧力F0〔忽略离心力的影响。解题要点：因为P=〔F1-F2υ/100将P=7.5kW代入上式,得〔F1-F2υ=7500又因为 F1=2F2联立求解式〔1和式〔2,可得F1=1500, F2=750N有效拉力Fe=F1-F2=720N预紧力F0=F1–F2/2=1125N5.已知一V带传动的主动轮基准直径d1=100mm,从动轮基准直径d2=400mm,中心距a0=约为485mm,主动轮装在转速n1=1450r/min的电动机上,三班制工作,载荷平稳,采用两根基准长度Ld=1800mm的A型普通V带,试求该传动所能传递的功率。解题要点：〔1根据题意可知传动比带长mm实际选用标准长度`Ld=1800mm小带轮包角根据带传动工作条件,查表可得工作情况系数KA=1.2;查表可得单根普通A型V带的基本额定功率P0=1.30kW;查表可得单根普通A型V带的基本额定功率△P0=1.7kW;查表可得包角系数；查表可得长度系数。〔2根据,可得该带传动所能传递的功率为6.设计由电动机至凸轮造型机凸轮轴的V带传动,电动机的功率P=1.7kW,转速为=1430r/min,凸轮轴的转速要求为=285r/min左右,根据传动布置,要求中心距约为500mm左右。带传动每天工作16h。试设计该V带传动。解题要点：〔1确定计算功率Pca根据V带传动工作条件,查表可得工作情况系数KA=1.3,所以Pca=KAP=1.3×1.7=2.21kW〔2选取V带的型号根据Pca、,由图确定选用Z型V带。〔3确定带轮基准直径d1、d2取主动轮基准直径为d1=400mm。验算带的速度：故带的速度合适。〔4确定V带的基准长度和传动中心距根据0.7<d1+d2><a0<2<d1+d2>,可得a0应在336~960mm之间,初选中心距a0=500mm。计算带所需的基准长度：=1805.2mm选取带的基准长度Ld=1800mm。计算实际中心距：=497.5mm〔5验算主动轮上的包角α1α1===故主动轮上的包角合适。〔6计算V带的根数z由n1=1430r/min,d1=80mm；i=d2/d1=5,查表得P0=0.35kW,=0.03kWKa=0.9,KL=1.18。所以z=2.21/[0.35+0.03]×0.9×1.18]=5.48取z=6根。〔7计算预紧力F0〔8计算作用在轴上的压轴力FQ〔9带轮结构设计〔略。7.已知一单排滚子链传动,其主动轮转速n1=960r/min,从动轮转速n2=320r/min,主动轮齿数z1=21,中心距α=762mm,滚子链极限拉伸载荷为31.1kN,工作情况系数KA=1.0。试求该链条所能传递的功率。解题要点：〔1由滚子链极限拉伸载荷等于31.1kN,查表得滚子链型号为12A,链节忠p=19.05mm。〔2确定链条链节数Lp〔3确定链条链节数Lp查图得12A型号的链条在小链轮转速n1=960r/min时,能传递的额定功率P0=17kW。〔5确定链所能传递的功率P所以8.设计一电动机至螺旋输送机用的滚子链传动。已知电动机转速n1=960r/min,功率P=7kW,螺旋输送机转速n2=240r/min,载荷平稳,单班制工作。并设计链轮分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和轮齿宽度。解题要点：〔1选择链轮齿数z1、z2假定链速=3~8m/s,由表选取小链轮齿数z1=21；大链轮齿数,根据链轮齿数最好为奇数的要求,取z2=85。2设计功率Pca由表查得工作情况系数KA=1.0,所以〔3确定链条链节数LP题目对中心距无特殊要求,初定中心距a0=40p,则链节数为故取Lp=136节。〔4确定链条的节距p由图按小链轮转速估计,本传动的主要失效形式为链板疲劳破坏,链荼在功率曲线的左侧,由表查得小链轮齿数系数： 选取单排链,由表查得多排链系数Kp=1.0,故所需传递的功率为kW根据小链轮转速n1=960r/min和功率P0=5.8kW,由图选取链号为10A的单排链,同时也说明原估计链工作在额定功率曲线左侧是正确的。再由表查得链节距p=15.875mm。〔5确定链长L及中心距a中心距减小量=1.3~2.6实际中心距故取a=641mm。〔6验算链速=[960×21×15.875/<60×1000>]=5.33m/s与原假定相符。〔7作用在轴上的压轴力FQ=KQFe有效圆周力按水平布置取压轴力系数KQ=1.15,则KQ=1.15××1313.3N=1510N〔8确定润滑方式由链速。和链节距p查图,确定润滑方式为油浴或飞溅润滑。〔9确定链轮直径链轮分度圆直径mmmm链轮齿顶圆直径mmmm链轮齿根圆直径因d1=10.16mm〔滚子外径所以96.35mm,419.46mm链轮齿宽0.95b1,因b1=9.4mm〔内链节内宽所以8.93mm六、习题参考答案1、单项选择题1B2D3A4D5A6C7D8D9D10C11A12B13A14B15C16C17C18B19D20B21B22C23D24D25A26D27C28B29A50B31C2、填空题32最大值；包角；摩擦系数；张紧力及带速33增大；增大；增大；减小34紧边拉应力；小轮处弯曲应力35单位长度的带质量,带的线速度；带的截面积36离开37较大38定期张紧装置；自动张紧装置；采用张紧轮的张紧装置39不可以；可以40非对称循环41v1＞v；v2＜v42摩擦力；两侧面43计算功率；小带轮的转速44松边；单向；小；大45弹性滑动46打滑；疲劳破坏47避免v过大,使离心力过大,而v过小,使受力增大,造成带根数过多；增大摩擦力,提高承载能力48小；大49增大；可提高50防止弯曲应力过大；导致整体结构尺寸过大51整个<全>52带因制造与安装误差,不至于受力不均的情况太严重53z1=z2,且中心距等于链节距的整数倍54小；多；大55大；高；小56过盈；间隙57高；大；少58有效圆周力；离心拉力；悬垂拉力59保证链条松边有一个合适的安装垂度60水平；铅垂；倾斜61紧；松3、问答题〔参考答案从略4、分析计算题97解题要点：〔1因为,所以〔1其中：m/s=7.64m/s根据欧拉公式〔2联立求解式〔1与式〔2,可得〔2因为,所以98解题要点：〔1确定计算功率：〔2确定从动带轮基准直径mm=202.9mm按标准取=212mm〔3验算带的速度：＜25m/s带的速度合适。〔4确定V带的基准长度和传动中心距：根据0