模块四 汽车常用传动装置

模块四汽车常用传动装置1.判断下列说法的对错（1)√（2)×（3)×（4)×（5)×（6)√（7)×（8)×（9)×（10)√（11)×（12)×（13)×（14)√（15)×（16)×2．摩擦带传动按带截面形状有哪几种?各有什么特点?为什么传递动力多采用V带传动？按国标规定，普通V带横截面尺寸有哪几种?答：摩擦带传动按带的横截面形状不同可分为四种类型：平带传动、V带传动、多楔带传动和圆形带传动。①平带传动。平带的横截面为扁平矩形，带内表面与带轮接触为工作面。常用的平带有普通平带(胶帆布带)、皮革平带和棉布带等，在高速传动中常使用麻织带和丝织带。其中以普通平带应用最广。平带可适用于平行轴交叉传动和交错轴的半交叉传动。②V带传动。V带的横截面为梯形，两侧面为工作面，用于平行轴开口传动。由于工作时V带与带轮槽两侧面接触，在相同张紧力和和相同摩擦系数条件下，V带产生的摩擦力要比平带大得多。所以，V带传动传动能力强，结构更紧凑，在机械传动中应用最广泛。V带有普通V带、窄V带、宽V带、联组V带、接头V带、汽车V带等十余种。目前，普通V带应用最广泛。③多楔带传动。多楔带相当于多根V带的组合，可避免多根V带长度不等，传力不均的缺点。多用于结构要求紧凑的大功率传动中，在汽车中也很常用。④圆形带传动。横截面为圆形,常用皮革或棉绳制成，用于如缝纫机、仪器等低速、小功率的传动中。普通V带的尺寸已经标准化。按截面尺寸自小至大分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号。3.什么是V带的基准长度和V带轮的基准直径?答：V带在规定的张紧力下，位于节面上的周线长度称为V带的基准长度。轮槽的基准宽度处带轮的直径称为V带轮的基准直径。4.什么是带的弹性滑动和打滑？什么是相对滑动率？答：由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。由于弹性滑动的存在。导致从动轮的圆周速度v2低于主动轮的圆周速度v1,其速度降低率用相对滑动率表示，即：带传动是靠摩擦力工作的，在初拉力一定时，当传递的有效圆周力超过带与轮面间的极限摩擦力时，带就会在带轮轮面上发生明显的滑动，这种现象称为打滑。打滑是一种有害现象，它将使传动失效并加剧带的磨损，应当避免出现打滑现象。5.带传动不打滑的条件是什么?答：打滑是指过载引起的全面滑动。因此带传动不打滑的条件是在额定功率内工作。6.V带的楔角和带轮槽角是否相等？为什么?答：带轮轮槽角按带轮直径不同分别为32º、34º、36º、和38º，均小于V带节面楔角40º。这是因为带绕上带轮时会弯曲变形，其截面会发生改变而使带的截面楔角变小，且带轮直径越小，这种现象越明显。7.带传动中为什么要张紧?常用带的张紧装置有哪几种？答：带传动是利用带与带轮之间的摩擦力来传递运动和动力的传动装置。因此，带传动在工作时，传动带与带轮之间需要一定的张紧力。常用张紧方法有以下几种：（1）调整中心距法①定期张紧。②自动张紧。分别通过人工或者自动调整的方法，增大或减小带轮的中心距从而达到张紧或松开的目的。（2）张紧轮法带传动的中心距不能调整时，可采用张紧轮法。V带和同步带张紧时，张紧轮一般放在带的松边内侧并应尽量靠近大带轮一边，这样可使带只受单向弯曲，且小带轮的包角不致过分减小。平带传动时，张紧轮一般应放在松边外侧，并要靠近小带轮处。这样小带轮包角可以增大，提高了平带的传动能力。8.V带传动和平带传动张紧轮的布置位置有什么不同，为什么?答：V带和同步带张紧时，张紧轮一般放在带的松边内侧并应尽量靠近大带轮一边，这样可使带只受单向弯曲，且小带轮的包角不致过分减小。平带传动时，张紧轮一般应放在松边外侧，并要靠近小带轮处。这样小带轮包角可以增大，提高了平带的传动能力。9.带传动一般应放在机械传动系统的高速级还是低速级？为什么？答：带传动一般应放高速级。根据带传动的受力公式F=1000P/v可知，在传递一定功率P的情况下，速度越高，所需要的带中的有效拉力越小，低速时候，需要较大的有效拉力，皮带能传递的拉力是受限的，因此皮带不适合在低速大动力的情况下工作。在低速大动力情况下工作，皮带容易拉长、打滑而影响传动质量。如果把皮带传动放在中低速端，势必大大增加皮带传动的几何尺寸，这不仅使皮带传动尺寸增大，而且将影响机器的其它部分的尺寸，这在机械设计中是极忌讳的。10.渐开线标淮直齿圆柱齿轮的基本参数有哪些?决定轮齿齿廓形状的参数有哪些?答：齿轮各部分尺寸很多，但决定齿轮尺寸和齿形的基本参数只有五个，即齿轮的齿数z、模数m、压力角、齿顶高系数及顶隙系数。渐开线的形状取决于基圆的大小。由于，因此轮齿齿廓形状由z、m、决定。11.节圆和分度圆、啮合角和压力角有何区别？答：分度圆是在齿轮的齿顶圆和齿根圆之间人为选定的一个基准圆，作为计算齿轮各部分尺寸的基准，用d表示其直径。节圆是一对齿轮啮合时才出现的几何参数。单个齿轮不存在节圆。渐开线上各点的压力角是变化的。为设计、制造之便，我国标准规定标准齿轮分度圆上齿廓的压力角=20°。若不加指明，压力角都是指分度圆上的标准压力角。齿轮啮合传动时，啮合线与两节圆的公切线所夹的锐角称为啮合角，用表示。显然，齿轮传动过程中啮合角也是不变的。标准齿轮标准安装时，节圆与分度圆才重合，此时啮合角与压力角相等，即。12.根据渐开线特性，说明以下结论并回答问题：（1)齿条的齿廓是直线；（2)啮合线是一条直线；（3)瞬时传动比恒定；（4)实际中心距在—定范围内变动不影响瞬时传动比。以上结论对齿轮(齿条)传动有何意义?答：（1）渐开线的形状取决于基圆的大小。如果基圆越大那么渐开线就越平直，当基圆的半径无穷大时，那么渐开线就是直线了，如齿条齿廓。（2）一对渐开线齿轮相啮合，由渐开线性质可知，两齿廓在啮合点的公法线，也是两基圆的内公切线，所以渐开线齿轮啮合时，各啮合点始终沿着两基圆的内公切线移动，两基圆的内公切线称为啮合线，因此，啮合线是一条直线。（3）齿轮的传动比是指主、从动轮的角速度之比，习惯上也用主、从动轮的转速之比表示，即。由由渐开线的性质可知，齿轮的传动比可表示为：。该式表明：两轮的传动比为一定值，并与两轮的基圆半径成反比。因此瞬时传动比固定不变。这保证了齿轮传动的稳定性。（4）由于渐开线齿轮传动比取决于两齿轮基圆半径的大小。当一对齿轮制成后，其基圆半径已确定，因而传动比确定。在齿轮安装以后，中心距的微小变化不会改变瞬时传动比，这就给制造、安装、调试都提供了便利。13.两个压力角相同，而模数和齿数均不相同的正常齿标准直齿圆柱齿轮，如何比较它们的模数大小？答：模数是齿轮几何尺寸计算的重要参数。根据,，可见，模数越大，其径向尺寸越大，齿厚和齿距越大，齿轮所能承受的载荷也越大。14．—对直齿圆柱齿轮正确啮合条件是什么?不满足这些条件会产生什么后果?答：直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两轮的模数和压力角必须分别相等并为标准值。如果不满足正确啮合条件，齿轮将被卡死或者分离，即不能实现啮合传动。15．保证一对直齿圆柱齿轮连续传动的条件是什么?影响传动平稳性的因素有哪些?答：直齿圆柱齿轮连续传动的条件是：实际啮合线段必须大于或者等于基圆齿距，即重合度大于等于1。重合度越大，表明参加啮合的齿数越多，齿轮传动的连续性和平稳性越好。与模数无关，而随齿数的增加而加大。16.为什么测量公法线长度或分度圆弦齿厚?跨测齿致根据什么原则确定?跨测齿数的多少对公法线长度的测量有何影响?答：在设计、制造和检验齿轮时，需要知道齿轮的齿厚来控制齿侧间隙、控制进刀量，以及检验加工精度等。因无法直接测量弧齿厚，故常需测量齿轮的公法线长度。当齿轮的几何尺寸较大，测量公法线长度不方便时，通常用齿轮齿厚游标卡尺来测量轮齿的分度圆弦齿厚和弦齿高。跨齿数由公式确定。的值过大或过小均影响公法线的测量精度。17．测量齿轮，什么情况采用公法线长度测量？什么情况采用分度圆弦齿厚测量？答：一般情况下，对于齿轮模数不太大时，可以通过测量公法线长度来检验齿轮加工精度。当齿轮的几何尺寸较大，测量公法线长度不方便时，通常用齿轮齿厚游标卡尺来测量轮齿的分度圆弦齿厚和弦齿高。18.什么叫标准齿轮？什么标准安装？什么叫标准中心距？答：对于模数、压力角、齿顶高系数及顶隙系数均为标准值，且分度圆上的齿厚等于齿槽宽的齿轮，称为标准齿轮。一对标准齿轮节圆与分度圆重合的安装称为标准安装，标准安装时的中心距称为标准中心距，以a表示。19．在什么条件下轮齿发生根切?齿数少于17的直齿圆柱齿轮是否都发生根切？试举例说明。答：用范成法加工齿轮时，如果刀具的齿顶线超过了极限啮合点,轮齿根部的渐开线齿廓将会被刀具切去一部分，这种现象称为切齿干涉，又称根切。标准齿轮避免根切的措施是使齿轮齿数大于或等于最少齿数。对于正常齿，不发生根切的最少齿数=17；对于短齿=14。为了避免根切，在不改变被切齿轮齿数的情况下，改变刀具与轮坯相对位置而达到不发生根切的方法称为变位法。通过变位法可以加工出齿数小于zmin而无根切的变位齿轮。20.什么是变位齿轮?与相应标准齿轮相比，其参数、齿形、几何尺寸有何变化?答：为了避免根切，在不改变被切齿轮齿数的情况下，只要改变刀具与轮坯的相对位置，将刀具移出一段距离，刀具的顶线就不会超过啮合极限点N，也就不会再发生根切。这种改变刀具与轮坯相对位置而达到不发生根切的方法称为变位法，采用这种方法而切制的齿轮称为变位齿轮。（1）对于零变位齿轮，齿条刀具中线与轮坯分度圆相切。由于刀具中线上的齿厚等于齿槽宽，因此，加工出来的齿轮在分度圆上的齿槽宽等于齿厚。（2）对于正变位齿轮，齿条刀具中线与轮坯分度圆分离。由于与刀具中线平行的刀顶部分节线上齿厚小于齿槽宽，因此，加工出来的齿轮在分度圆上的齿槽宽小于齿厚。（3）对于负变位齿轮，齿条刀具中线与轮坯分度圆相交。由于与刀具中线平行的刀根部分节线上齿厚大于齿槽宽，因此，加工出来的齿轮在分度圆上的齿槽宽大于齿厚。21.对齿轮精度主要有哪些要求？下列机器的齿轮，对精度要求有何不同?数控机床进给传动齿轮；汽车变速箱传动齿轮；桥式起重机天车行走传动齿轮；答：齿轮本身的制造精度，应满足以下几个方面的要求：（1）传递运动准确性。要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。（2）传递运动平稳性。要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。（3）载荷分布均匀性。要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。（4）传动侧隙的合理性。要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。国家标准中将渐开线圆柱齿轮、锥齿分为12个精度等级。其中1级最高，12级最低。常用的是6~9级。数控机床进给传动齿轮精度等级约为6级；汽车变速箱传动齿轮精度等级约为7级；桥式起重机天车行走传动齿轮精度等级约为8级。22．齿轮传动的主要失效形式有哪些？引起各种失效的主要原因是什么？采取哪些措施来防止或减缓失效的发生？答：齿轮传动常见的失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合及齿面塑性变形5种形式。（1）轮齿折断轮齿折断一般发生在齿根部位。造成折断的原因有两种：一种是在交变载荷作用下，齿根弯曲应力超过允许限度时，齿根处产生微小的裂纹，随后裂纹不断扩展，最终导致齿轮疲劳折断；另一种是因短时过载或冲击载荷而造成的过载折断。采用正变位等方法增加齿根圆角半径可减小齿根处的应力集中，能提高轮齿的抗折断能力。降低齿面的粗糙度，对齿根处进行喷丸、辊压等强化处理工艺，均可提高轮齿的抗疲劳折断能力。（2）齿面点蚀由于齿面的接触应力是交变的。应力经多次重复后，在节线附近靠近齿根部分的表面上，会出现若干小裂纹，封闭在裂纹中的润滑油，在压力作用下，产生楔挤作用而使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点状凹坑，称为齿面疲劳点蚀。点蚀出现的结果，往往产生强烈的振动和噪声，导致齿轮失效。提高齿面硬度和润滑油的粘度，采用正变位传动等，均可减缓或防止点蚀产生。（3）齿面磨损当外界的硬屑落入啮合的齿面间，就可能产生磨料磨损。另外当表面粗糙的硬齿与较软的轮齿相啮合时，由于相对滑动，较软的齿表面易被划伤也可能产生齿面磨料磨损。磨损后，正确的齿形遭到破坏，齿厚减薄，最后导致轮齿因强度不足而折断。改善润滑、密封条件，在润滑油中加入减摩添加剂，保持润滑油的清洁，提高齿面硬度等，均能提高齿面的抗磨料磨损。（4）齿面胶合胶合是比较严重的粘着磨损。在高速重载传动时，因滑动速度高而产生的瞬时高温会使油膜破裂，造成齿面间的粘焊现象，粘焊处被撕脱后，轮齿表面沿滑动方向形成沟痕，这种胶合称为热胶合。在低速重载传动中，不易形成油膜，摩擦热虽不大，但也可能因重载而出现冷焊粘着，这种胶合称为冷胶合。热胶合是高速、重载齿轮传动的主要失效形式。减小模数、降低齿高、采用角度变位齿轮以减小滑动系数，提高齿面硬度，采用抗胶合能力强的润滑油（极压油）等，均可减缓或防止齿面胶合。（5）齿面塑性变形当齿轮材料较软而载荷及摩擦力又很大时，在啮合过程中，齿面表层材料就会沿着摩擦力的方向产生塑性变形从而破坏正确齿形。由于在主动轮齿面节线的两侧，齿顶和齿根的摩擦力方向相背，因此在节线附近形成凹槽，从动轮则相反，由于摩擦力方向相对，因此在节线附近形成凸脊。这种失效常在低速重载、频繁起动和过载传动中出现。适当提高齿面硬度，采用粘度较大的润滑油，可以减轻或防止齿面塑性流动。23．斜齿圆柱齿轮传动与直齿圆柱齿轮传动相比，有什么优、缺点？答：斜齿圆柱齿轮与直齿轮相比较，具有以下优点：①啮合性能好。齿廓接触线是斜线，在传动中，轮齿是逐渐进入啮合和逐渐退出啮合，不但减少制造误差对传动的影响，且减少冲击、振动，所以传动乎稳，噪声小。②重合度大。斜齿轮的重合系数随齿宽B和螺旋角β的增加而增加。故其承载能力较高，运转平稳．适用于高速重载的场合。③结构紧凑。斜齿标准齿轮不根切的最少齿数较直齿轮少，采用斜齿轮传动可以得到更加紧凑的结构。斜齿轮的主要缺点是运转时会产生轴向分力，当圆周力为一定值时，轴向分力将随螺旋角的增大而增大。为了不使铀向分力过大，设计时，一般取β＝8°~20°。为了克服上述缺点，可将斜齿轮的轮齿作成左右对称的形状，这种齿轮称为人字齿轮，因轮齿左右两侧完全对称，故两侧所产生的轴向分力互相抵消，但人字齿轮制造比较麻烦，成本较高。24.什么叫周转轮系？如何判定一个轮系是否是周转轮系？答;在轮系中至少有一个齿轮的几何轴线绕位置固定的另一齿轮的几何轴线转动，这种轮系称为周转轮系。根据定义可以判断一个轮系是否是周转轮系。25．轮系传动主要有哪些功用？答：轮系广泛用于汽车及其各种机械设备中，其功能主要有以下几个方面：(1)传递相距较远的两轴间的运动和动力(2)实现变速、变向传动(3)可获得大的传动比(4)用于运动的合成分解26.某直齿圆柱外齿轮，现测得,且知,，求。答：==，则27.国产正常齿标准外齿轮，若其,那么应为多大？若齿轮齿数大于该值，那么的大小关系又如何？答：=若，即：=则：42若齿轮的齿数大于42，则28.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮机构的传动比i＝2.5，z1＝40，ha*＝1，c*＝0.25，m＝2mm，＝20°，试求这对齿轮的主要尺寸d1、d2、da1、da2、a。答：==14029.标准直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知,又知,求。答：=140.95=225=2==150-15=13530.加工国产正常齿标准外齿轮，其齿数分别为。问是否发生根切？答：齿轮1发生根切，齿轮2不发生根切。31.已知一对正常齿标准斜齿圆柱齿轮外啮合传动。其参数:,试求。答：==131=131-15=116=20.73=122.52=6.232432.一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，已知（1）分别计算两轮的分度圆半径，基圆半径，节圆半径，标准中心距。（2）若中心距加大，节圆半径，分度圆半径，啮合角，传动比如何变化？答：（1）=90=150mm=450mm=141mm=423mmmmmm（2）若中心距加大，分度圆半径不变，节圆半径变大，啮合角变大，传动比不变。33．蜗杆传动有哪些特点？适用于哪些场合？答：蜗杆传动常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。蜗杆传动的优点包括：（1）结构紧凑、传动比大。一般传动比=10～40，最大可达80。若只传递运动，其传动比可达1000。（2）工作平稳，噪声较小。由于蜗杆上的齿是连续不断的螺旋齿，蜗轮轮齿和蜗杆是逐渐进入啮合并退出啮合的，同时啮合的齿数较多，所以传动平稳。（3）蜗杆可具有自锁性。蜗杆传动的主要缺点有：（1）传动效率较低。这是由于蜗轮和蜗杆在啮合处有较大的相对滑动，因而发热量大，效率较低。传动效率一般为0.7～0.8，当蜗杆传动具有自锁性时，效率小于0.5。（2）蜗轮材料造价较高。为减轻齿面磨损及防止胶合，蜗轮一般多用青铜制造，因此造价较高。34．什么是蜗杆传动的中间平面？普通圆柱蜗杆传动的正确啮合条件是什么？答：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面，称为中间平面。规定中间平面上的参数为标准值，设计和加工时以此为基准。蜗杆传动的正确啮合条件为：在中间平面内，蜗杆的轴向模数ma1与蜗轮的端面模数mt2必须相等；蜗杆的轴向压力角与蜗轮的端面压力角必须相等；③两轴线交错角为90时，蜗杆分度圆柱上的导程角应等于蜗轮分度圆柱上的螺旋角，且两者的旋向相同。35.蜗杆传动有哪些应用？答:蜗杆传动常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。36.为什么蜗杆传动常采用青铜蜗轮而不采用钢制蜗轮？为什么青铜蜗轮常采用组合结构？答：由于蜗轮和蜗杆在啮合处有较大的相对滑动，因而发热量大，效率较低。为减轻齿面磨损及防止胶合，蜗轮一般多用青铜制造，因此造价较高。为节省贵重金属材料，可制成装配式，采用青铜齿圈配以铸铁或铸钢的轮心，制成组合式蜗轮。37.观察生活中，有哪些机器中应用了蜗杆传动机构？汽车中有吗？答：蜗杆传动用于传递垂直交错轴之间运动和动力，广泛应用于各类机械设备的传动系统中。例如，卷扬机等起重机械中使用蜗杆传动，起安全保护作用；汽车的转向器和差速器分别使用了蜗杆传动机构。。38.测得一双头蜗杆的轴向模数是2mm，da1=28mm，求蜗杆的直径系数、导程角和分度圆直径。答：39.有一标准圆柱蜗杆传动，已知模数m=8mm，传动比i=20，蜗杆分度圆直径d=80mm，蜗杆头数Z=2。试计算该蜗杆传动的主要几何尺寸。答：=25.1340．如何计算定轴轮系的传动比？怎样确定它们的转向？答：定轴轮系传动比的计算公式为：对于平行轴定轴齿轮系，用（-1）m来确定主动轮与从动轮的转向。“+”代表两齿轮转向相同（如内啮合齿轮），“-”代表两齿轮转向相反（如外啮合齿轮）。对于非平行轴定轴齿轮系，不能用（-1）m来确定主动轮与从动轮的转向，必须用画箭头的方式在图上标注出各轮的转向。41．已知蜗杆旋向，转向，求蜗轮转向（蜗杆主动）习题41图答：两蜗轮的转向均为逆时针。42．蜗轮主动，右旋，问蜗杆转向，旋向。习题42图答：蜗杆为左旋。43．何谓转化轮系？与有何本质区别？是行星轮系中a、b两轮间的传动比吗？答：对整个周转轮系，加上一个与转臂的转速大小相等而方向相反的公共转速(-)，根据相对运动原理，各构件间的相对运动关系并不发生变化，但行星架H的转速从变为0，此时行星轮的公转速度等于零，就得到了假想的定轴轮系。这种假想的定轴轮系称为原周转轮系的转化轮系。代表齿轮a与齿轮b的传动比。是指在转化轮系中齿轮a与齿轮b的传动比，因此，不是是行星轮系中a、b两轮间的传动比。44．如图所示定轴轮系，已知各轮齿数z1