模块6 练习题 · 机械传动

V 带置于梯形槽中，在同样张紧力下，两侧面产生的法向压力大于平带，当量摩擦因数约为平带的 3 倍，故承载能力显著提高。

弹性滑动由带的弹性变形和紧松边拉力差引起，是带传动的固有现象，不可避免；打滑是过载引起的失效现象，可以避免。

i = d_d2/d_d1 = 250/100 = 2.5；
n₂ = n₁/i = 1450/2.5 = 580 r/min。

设计时既要保证不打滑（足够的初拉力与包角），又要限制带的弯曲次数与应力，避免疲劳失效。

包角越小，接触弧越短、摩擦力越小，越易打滑。一般要求 α₁ ≥ 120°；包角不足时可增大中心距或加装张紧轮。

张紧轮应装在带的松边内侧，并尽量靠近大带轮。装在松边可避免反复拉紧紧边、减小带的弯曲应力；靠近大轮可使张紧轮对小轮包角的影响最小，从而保持足够的包角与传动能力。

链条与链轮轮齿啮合传力，无弹性滑动，平均传动比准确，效率高于带传动，但瞬时速度存在脉动。

链节数应取偶数，这样首尾可用内、外链板直接连接；若为奇数则必须加过渡链节，过渡链节受力不利、强度低，应尽量避免。

滚子与链轮齿啮合时把滑动摩擦变为滚动摩擦，减轻磨损；套筒与销轴之间构成转动副，使链条可以灵活弯曲。

i = z₂/z₁ = 63/21 = 3；n₂ = 960/3 = 320 r/min。链传动平均传动比准确。

链条绕在链轮上形成多边形而非圆形，链节在啮合过程中瞬时速度与瞬时传动比发生周期性变化，称为多边形效应。它会引起振动、冲击与附加动载荷，加速磨损、产生噪声。链轮齿数越少、链节距越大，效应越显著，故小链轮齿数一般取 z₁ ≥ 17。

螺杆与螺母相对转动时，螺母（或螺杆）沿轴向移动，把旋转运动变为直线运动，同时可传递很大的轴向力。

单线螺纹导程 P_h = zP = 1×4 = 4 mm；
L = n·P_h = 5×4 = 20 mm。若为双线螺纹，导程为 8 mm，同样 5 转可移动 40 mm。

滚珠丝杠以滚动摩擦代替滑动摩擦，效率可达 0.9 以上、精度高、寿命长，但因摩擦角很小，不能自锁；用于垂直升降时须另设制动装置。

单线梯形螺纹升角小（约 3°～4°），容易自锁，适合千斤顶等起重螺旋；多线螺纹升角大、效率高但不自锁，适合传动螺旋。

螺杆要承受拉力、压力和扭矩，要求较高强度与刚度，故用 45、40Cr 等钢并热处理；螺母与螺杆螺纹牙长期摩擦，要求减摩、耐磨、嵌藏性好、易跑合，故用铸造锡青铜（ZCuSn10P1）等铜合金。这种“钢—铜”配对可显著减轻磨损，且铜螺母磨损后更换成本低。

d = mz = 3×20 = 60 mm；d_a = m(z+2) = 3×22 = 66 mm；d_f = m(z−2.5) = 52.5 mm。

i = z₂/z₁ = 3；
a = m(z₁+z₂)/2 = 3×80/2 = 120 mm；
d₂ = mz₂ = 180 mm。

正确啮合要求两轮的基圆齿距相等，即 m₁ = m₂、α₁ = α₂。齿数不必相等，否则无法改变速度。

这是渐开线齿廓的“中心距可分性”：传动比只取决于两轮基圆半径（即齿数），中心距变化只改变啮合角，不影响传动比。这给制造与安装带来很大方便。

闭式软齿面（HBW ≤ 350）齿轮以接触疲劳点蚀为主，设计时按接触疲劳强度计算、弯曲强度校核；闭式硬齿面以轮齿折断为主。

α = 20°、h_a* = 1 时 z_min = 17。齿数少于 17 时应采用正变位或增大压力角，否则齿根被切去一部分，强度下降。

m = p/π，是标准化参数。m 越大，轮齿越大、抗弯能力越强，但同样齿数下直径也越大（d = mz），故 C 选项“d/z”在数值上等于 m，但定义应为 p/π。

① 提高齿面硬度（调质、表面淬火、渗碳淬火）与降低表面粗糙度；② 增大齿轮直径或齿宽，降低接触应力；③ 采用黏度合适、洁净的润滑油并保证充分润滑；④ 提高安装精度、保证轮齿接触良好，避免偏载；⑤ 采用正变位、修形等措施改善接触状态。

i = z₂/z₁ = 60/2 = 30。蜗杆传动可用很小的结构实现大传动比，这是它的突出优点。

蜗杆传动因齿面相对滑动速度大，效率较低（一般 0.7～0.8，自锁时约 0.4），发热量大，不宜用于大功率连续传动；大功率场合应选齿轮传动。

蜗轮要求减摩、耐磨、抗胶合，高速时用铸锡青铜；低速轻载可用铝铁青铜或灰铸铁。蜗杆则用 45、40Cr 等淬硬钢，形成“硬螺杆 + 软蜗轮”的配对。

自锁蜗杆只能由蜗杆带动蜗轮，反行程不能传动，常用于起重装置防止重物自行下落；但自锁必然伴随低效率与发热。

蜗杆传动滑动摩擦大、效率低，损耗的功率几乎全部转化为热量，箱体小、散热面积不足时油温升高，导致油膜破坏、胶合与磨损加剧（一般要求油温 ≤ 80 ℃）。
常用措施：箱体加散热片、加装风扇、油池内设冷却盘管通水、采用循环油冷却或外置冷却器，必要时降低功率使用。

i = (z₂×z₄)/(z₁×z₃) = (40×50)/(20×25) = 2000/500 = 4；
外啮合对数 m = 2（偶数），故 (−1)² = +1，转向相同。

惰轮既是从动轮又是主动轮，其齿数在分子、分母中相消，故只影响转向，不影响传动比大小，常用于改变转向或调整中心距。

周转轮系中行星轮既自转又公转；按自由度又分为差动轮系（F=2）和行星轮系（F=1）。

减速器是独立的封闭传动装置，通过齿轮（或蜗杆）传动降低转速、按比例增大转矩；若用于增速则称增速器，原理相同。

减速器附件包括窥视孔与盖、通气器、油标、放油塞、定位销、起盖螺钉、吊耳吊环等；联轴器是连接两轴的独立部件，不属于减速器附件。

剖分式箱体沿两轴轴线所在的水平面剖开，便于装配、检修与调整轴承，不必拆卸整台机器；剖分面通常通过各轴轴线，使轴承孔加工方便、装配时上箱盖可直接定位。剖分面应保证密封（涂密封胶或加垫），并用定位销保证重新装配时的位置精度。

齿轮传动靠齿廓啮合，传动比恒定准确；带传动存在弹性滑动，链传动存在多边形效应（瞬时传动比脉动）。

过载时带会在带轮上打滑，从而保护电机与其他零件，这是带传动的重要优点之一。

即 m₁ = m₂、α₁ = α₂，这样两轮的基圆齿距才相等，才能正确啮合。

i = 75/25 = 3；d₁ = 4×25 = 100 mm；d₂ = 4×75 = 300 mm；a = 4×(25+75)/2 = 200 mm。

i = n₁/n₂ = z₂/z₁。注意蜗杆传动的传动比不等于直径之比，这是与齿轮传动的重要区别。

齿面相对滑动速度大、摩擦损耗多，故效率低、温升快，需要散热与良好的润滑。

链传动为啮合传动，不像带传动那样怕油污打滑，能在较恶劣环境中工作，这是它相对带传动的优势。

蜗杆传动适用于两轴垂直交错、传动比大（可达 80 以上）且可实现自锁的场合，如起重装置、分度机构。

i = (54×60)/(18×20) = 3240/360 = 9；外啮合对数 2（偶数），(−1)² = +1，故转向相同。

带传动：能缓冲吸振、有过载保护、适用中心距大，但传动比不准确、外廓大，用于电机到工作机的第一级减速；
链传动：平均传动比准确、效率较高、耐恶劣环境，但有冲击噪声，用于中心距较大且要求传动比准确的场合（如输送机、摩托车）；
齿轮传动：传动比准确、效率高、结构紧凑、寿命长，但制造安装要求高、无过载保护，用于各类精密与重载传动。

闭式软齿面齿轮润滑良好、齿面硬度较低，主要失效形式是齿面点蚀（接触疲劳），因此先按接触强度确定尺寸（中心距、直径）；尺寸确定后再校核轮齿的弯曲强度，防止轮齿折断。若为硬齿面或开式传动，则以弯曲强度为主。

① 运转是否平稳、有无异常噪声与振动；② 轴承温升与油池温升（一般不超过 80 ℃）；③ 各密封处、剖分面有无漏油；④ 紧固件有无松动、联轴器对中是否良好；⑤ 油位是否正常、油质是否清洁。首次运行 100～200 h 后应更换润滑油并清洗箱体。