2025年汽車機(jī)械基礎(chǔ)練習(xí)題-機(jī)構(gòu)傳動參考答案一、齒輪傳動綜合計算1.已知一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外嚙合傳動，模數(shù)m=4mm，小齒輪齒數(shù)z?=25，大齒輪齒數(shù)z?=75，壓力角α=20°，齒頂高系數(shù)h?=1，頂隙系數(shù)c=0.25。試計算：（1）分度圓直徑d?、d?；（2）齒頂圓直徑d??、d??；（3）齒根圓直徑d??、d??；（4）中心距a；（5）傳動比i??。解答：（1）分度圓直徑計算公式為d=mz，因此：d?=mz?=4×25=100mm；d?=mz?=4×75=300mm。（2）齒頂圓直徑d?=d+2h?，其中h?=h?m=1×4=4mm，故：d??=d?+2h?=100+8=108mm；d??=d?+2h?=300+8=308mm。（3）齒根圓直徑d?=d-2h?，其中h?=(h?+c)m=(1+0.25)×4=5mm，故：d??=d?-2h?=100-10=90mm；d??=d?-2h?=300-10=290mm。（4）標(biāo)準(zhǔn)安裝時中心距a=(d?+d?)/2=(100+300)/2=200mm。（5）傳動比i??=z?/z?=75/25=3，表明小齒輪轉(zhuǎn)3圈，大齒輪轉(zhuǎn)1圈，轉(zhuǎn)向相反。二、V帶傳動設(shè)計分析2.某V帶傳動系統(tǒng)，主動輪基準(zhǔn)直徑d?=140mm，從動輪基準(zhǔn)直徑d?=420mm，中心距a=1000mm，V帶型號為B型（基準(zhǔn)長度Ld系列：2000mm、2240mm、2500mm），小帶輪轉(zhuǎn)速n?=1450r/min，工作情況系數(shù)K?=1.2，單根B型帶的基本額定功率P?=2.8kW，功率增量ΔP?=0.3kW，包角系數(shù)Kα=0.9，長度系數(shù)Kl=1.0。試計算：（1）小帶輪包角α?；（2）所需V帶根數(shù)z；（3）若實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)打滑，可能的原因及改進(jìn)措施。解答：（1）包角計算公式為α?≈180°-[(d?-d?)/a]×57.3°，代入數(shù)據(jù)：α?≈180°-[(420-140)/1000]×57.3°≈180°-16.04°=163.96°（大于120°，滿足要求）。（2）單根V帶的額定功率P?=(P?+ΔP?)KαKl=(2.8+0.3)×0.9×1.0=2.79kW；傳遞的計算功率Pca=K?P=1.2P（假設(shè)負(fù)載功率為P），但題目未明確P，需通過轉(zhuǎn)速和傳動比補(bǔ)充。傳動比i=d?/d?=3，從動輪轉(zhuǎn)速n?=n?/i≈483.3r/min。若假設(shè)負(fù)載扭矩T?=9550P/n?，則P=T?n?/9550，但題目未給T?，故默認(rèn)以Pca=K?P=1.2P，而實(shí)際設(shè)計中需滿足z≥Pca/P?。若假設(shè)P=5kW，則Pca=6kW，z=6/2.79≈2.15，取3根。（3）打滑可能原因：預(yù)緊力不足、帶輪表面磨損導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低、負(fù)載突然增大、環(huán)境溫度過高使帶松弛。改進(jìn)措施：調(diào)整張緊裝置增加預(yù)緊力；更換磨損的帶輪或V帶；檢查負(fù)載是否超出設(shè)計范圍；增設(shè)冷卻裝置或改用耐高溫帶型。三、滾子鏈傳動參數(shù)設(shè)計3.設(shè)計一用于運(yùn)輸機(jī)的滾子鏈傳動，已知主動鏈輪轉(zhuǎn)速n?=960r/min，從動鏈輪轉(zhuǎn)速n?=320r/min，傳遞功率P=10kW，中心距約為600mm，工作情況系數(shù)K?=1.3，小鏈輪齒數(shù)z?=25（推薦范圍17-25），試確定：（1）鏈節(jié)距p；（2）鏈節(jié)數(shù)Lp；（3）作用在軸上的壓軸力FQ。解答：（1）傳動比i=n?/n?=3，從動鏈輪齒數(shù)z?=z?i=25×3=75（不超過120，符合要求）。計算功率Pca=K?P=1.3×10=13kW。根據(jù)鏈傳動設(shè)計手冊，小鏈輪轉(zhuǎn)速n?=960r/min，z?=25，查得單排鏈額定功率P?=14kW（假設(shè)對應(yīng)節(jié)距p=12.7mm時P?=12kW，p=15.875mm時P?=18kW）。因Pca=13kW需小于P?×Kz×Kp（Kz為齒數(shù)系數(shù)，z?=25時Kz≈1.2；Kp為排數(shù)系數(shù)，單排Kp=1），則P?≥Pca/(KzKp)=13/(1.2×1)≈10.83kW。選擇p=12.7mm（節(jié)距12.7mm的鏈，z?=25，n?=960r/min時P?≈12kW≥10.83kW），滿足要求。（2）鏈節(jié)數(shù)Lp≈2a/p+(z?+z?)/2+[(z?-z?)/(2π)]2×(p/a)，代入a=600mm，p=12.7mm，z?=25，z?=75：Lp≈2×600/12.7+(25+75)/2+[(75-25)/(2×3.14)]2×(12.7/600)≈94.49+50+[(50/6.28)2×0.0212]≈144.49+(6.372×0.0212)≈144.49+0.86≈145.35，取偶數(shù)146節(jié)。（3）壓軸力FQ≈1.15F?，其中有效圓周力F?=1000Pca/v，帶速v=πd?n?/(60×1000)，d?=p/(sinπ/z?)=12.7/(sinπ/25)≈12.7/0.1257≈101.03mm，v=3.14×101.03×960/(60×1000)≈5.08m/s，F(xiàn)?=1000×13/5.08≈2559N，F(xiàn)Q≈1.15×2559≈2943N。四、蝸桿傳動效率與熱平衡計算4.某單級蝸桿傳動，蝸桿頭數(shù)z?=2，蝸輪齒數(shù)z?=60，模數(shù)m=8mm，蝸桿分度圓直徑d?=80mm（q=d?/m=10），蝸桿轉(zhuǎn)速n?=1450r/min，蝸輪軸輸出扭矩T?=2000N·m，當(dāng)量摩擦角ρ?=6°。試計算：（1）傳動比i；（2）蝸桿導(dǎo)程角γ；（3）傳動效率η；（4）蝸桿輸入功率P?及熱平衡所需散熱面積A（假設(shè)散熱系數(shù)K=15W/(m2·℃)，允許油溫t?=70℃，環(huán)境溫度t?=20℃）。解答：（1）傳動比i=z?/z?=60/2=30。（2）導(dǎo)程角γ=arctan(z?m/d?)=arctan(2×8/80)=arctan(0.2)=11.31°。（3）效率η=tanγ/tan(γ+ρ?)=tan11.31°/tan(11.31°+6°)=0.2/0.311≈0.643（64.3%）。（4）蝸輪輸出功率P?=T?n?/(9550)，n?=n?/i=1450/30≈48.33r/min，故P?=2000×48.33/9550≈10.13kW；輸入功率P?=P?/η≈10.13/0.643≈15.75kW；熱平衡時，損耗功率P?-P?=15.75-10.13=5.62kW=5620W；散熱面積A≥(P?-P?)/[K(t?-t?)]=5620/[15×(70-20)]=5620/750≈7.49m2（實(shí)際設(shè)計中需通過加散熱片或風(fēng)扇增大散熱面積）。五、輪系傳動比分析5.如圖所示混合輪系（虛擬結(jié)構(gòu)）：輪1與輪2外嚙合，輪2與輪3同軸固連，輪3與輪4內(nèi)嚙合，輪4為行星輪，安裝在行星架H上，輪5與行星架H固連，輪5與輪6外嚙合。已知各輪齒數(shù)：z?=20，z?=40，z?=30，z?=90，z?=25，z?=50。試求輪1到輪6的傳動比i??，并判斷輪6與輪1的轉(zhuǎn)向關(guān)系。解答：（1）拆分輪系：輪1-2-3為定軸輪系（輪2與3同軸），輪3-4-H為周轉(zhuǎn)輪系（輪3為太陽輪，輪4為行星輪，H為行星架），輪5-6為定軸輪系（輪5與H固連）。（2）定軸輪系1-2-3的傳動比i??=z?z?/(z?z?)=z?/z?=30/20=1.5（輪1與輪3轉(zhuǎn)向相同，因1-2外嚙合反向，2-3同軸同向，故1與3反向？需修正：輪1與輪2外嚙合，轉(zhuǎn)向相反；輪2與輪3同軸，轉(zhuǎn)向相同，故輪1與輪3轉(zhuǎn)向相反，i??=-z?/z?=-40/20=-2，之前錯誤，正確計算應(yīng)為i??=-z?/z?=-40/20=-2，輪2與輪3同軸，i??=1，故i??=i??×i??=-2×1=-2）。（3）周轉(zhuǎn)輪系3-4-H的轉(zhuǎn)化輪系傳動比i?4^H=(n?-n_H)/(n?-n_H)=-z?/z?=-90/30=-3（內(nèi)嚙合取負(fù)號）。因輪4為行星輪，n?=0（固定？或自由轉(zhuǎn)動？假設(shè)輪4為活動行星輪，無固定，則n?≠0，需重新確認(rèn)：若輪4安裝在H上，且與輪3內(nèi)嚙合，則轉(zhuǎn)化輪系中，i?4^H=(n?-n_H)/(n?-n_H)=-z?/z?=-3。若輪4無其他約束，通常行星輪n?不為0，但實(shí)際中若輪4僅與輪3和固定內(nèi)齒輪嚙合，則n?=0，此處假設(shè)輪4為自由行星輪，需結(jié)合結(jié)構(gòu)。若題目中輪4僅與輪3嚙合，則n?未知，需另尋條件?？赡茴}目中輪4為行星輪，支撐在H上，且無其他嚙合，故轉(zhuǎn)化輪系中i?H=(n?-n_H)/(0-n_H)=-z?/z?=-3（假設(shè)輪4固定，n?=0），則(n?-n_H)/(-n_H)=-3→n?-n_H=3n_H→n?=4n_H→i?H=n?/n_H=4。（4）輪5與H固連，故n?=n_H；輪5-6定軸輪系傳動比i??=-z?/z?=-50/25=-2，故n?=n?×i??=-2n_H。（5）聯(lián)立定軸輪系1-3和周轉(zhuǎn)輪系3-H的關(guān)系：n?=i??×n?=-2n?（因i??=-2），而n?=4n_H（由i?H=4），故-2n?=4n_H→n_H=-n?/2。（6）n?=-2n_H=-2×(-n?/2)=n?，因此i??=n?/n?=1（轉(zhuǎn)向相同）。六、離合器扭矩計算與應(yīng)用6.某多片摩擦離合器，主動摩擦片數(shù)z?=6，從動摩擦片數(shù)z?=5，摩擦面數(shù)z=z?+z?-1=10，摩擦系數(shù)μ=0.15，平均摩擦半徑R=80mm，彈簧總壓緊力F=5000N。試計算：（1）離合器能傳遞的最大扭矩T；（2）若改為單片摩擦離合器（z=2），其他參數(shù)不變，傳遞扭矩變?yōu)槎嗌?；?）說明多片離合器的優(yōu)勢。