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题 5 图
5、设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，问：
1） 低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反； 2） 低速级螺旋角?应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。
【解】
（1）由于中间轴上两齿轮分别为主动和从动轮，且旋转方向相同，因此为使轴向力方向相反，必须使齿轮3的螺旋方向与齿轮2的相同。齿轮2为左旋，故齿轮3必须左旋，齿轮4右旋。
（2）使中间轴上轮2和轮3的轴向力互相完全抵消，需要满足Fa2?Fa3。
Fa2?Ft2tan?2,Fa3?Ft3tan?3
因齿轮2和齿轮3传递的转矩相同 T?Ft2dd2?Ft33，且 22d2?z2mn2/cos?2,d3?z3mn3/cos?3
整理后可得
tan?3Ft2d3z3mn3cos?2 ???tan?2Ft3d2z2mn2cos?3因此 sin?3?z3mn35?17sin?2?sin15??0.1438
z2mn23?51?3?8.27??8?16'2\
6、齿轮传动设计时，为何小齿轮的齿宽应比大齿轮的齿宽大5～10 mm？
【答】将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10mm，以防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的工作载荷。
7、对于做双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？在做强度计算时应怎样考虑？
【答】齿面接触应力是脉动循环，齿根弯曲应力是对称循环。 在作弯曲强度计算时应将图中查出的极限应力值乘以0.7。
八 蜗 杆 传 动
1、简述蜗杆传动的特点和应用场合？
【答】蜗杆传动的主要特点有：（1）传动比大，零件数目少，结构紧凑；（2）冲击载荷小、传动平稳，噪声低；（3）当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性；（4）摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0。4左右；（5）由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮（或轮圈），以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的滑动摩擦副。
蜗杆传动通常用于空间两轴线交错，要求结构紧凑，传动比大的减速装置，也有少数机器用作增速装置。
2、蜗杆直径系数的含义是什么？为什么要引入蜗杆直径系数？
【答】蜗杆直径系数是蜗杆分度圆直径和模数的比值。
q?d1 m引入蜗杆直径系数是为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化。 3、为什么蜗轮的端面模数是标准值？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？
【答】1）在中间平面上，普通圆柱蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的啮合传动。所以在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（如模数、压力角等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆等）为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。对于蜗轮来说，端面模数等于中间平面上的模数。
2）蜗杆传动的正确啮合条件是：蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。即
ma1?mt2?m；?a1??t2；???
4、蜗杆传动的主要失效形式是什么？相应的设计准则是什么？
【答】蜗杆传动的失效形式主要有齿面点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。
在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。
在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。
对于闭式传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。
5、试分析画出图5所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置和方向。
【解】1）各轴的回转方向如图所示； 2）蜗轮轮齿的螺旋方向：
由于两个蜗杆均为右旋，因此两个蜗轮也必为右旋。
3）蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置和方向如图所示
九 滑 动 轴 承
1、滑动轴承的失效形式有哪些？
【答】滑动轴承的失效形式有：磨粒磨损、刮伤、咬合（胶合）、疲劳剥落和腐蚀，还可能出现气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损等损伤。
2、滑动轴承材料应具备哪些性能？是否存在着能同时满足这些性能的材料？
【答】滑动轴承材料性能应具有以下性能：（1）良好的减摩性、耐磨性和抗咬粘性。（2）良好的摩擦顺应性、嵌入性和磨合性。（3）足够的强度和抗腐蚀能力。（4）良好的导热性、工艺性、经济性等。不存在一种轴承材料能够同时满足以上这些性能。
3、非液体润滑轴承的设计依据是什么？限制p和p?的目的是什么？
【答】非液体润滑轴承常以维持边界油膜不遭破坏作为设计的最低要求。 限制p的目的是保证润滑油不被过大的压力挤出，间接保证轴瓦不致过度磨损。
轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗fp?成正比，限制p?的目的就是限制轴承的温升，防止吸附在金属表面的油膜发生破裂。
4、液体动压润滑的必要条件是什么？简述向心滑动轴承形成动压油膜的过程？
【答】形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件是： 1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；
2）被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度（亦即滑动表面带油时要有足够的油层最大速度），其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；
3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。 向心滑动轴承形成动压油膜的基本过程为：
1）轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触，两表面间自然形成一收敛的楔形空间； 2）轴颈开始转动时，速度极低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力的作用下沿孔壁爬升；
3）随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐增多。这时楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈浮起。当轴颈达到稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上。这时，轴承
处于流体动力润滑状态，油膜产生的动压力与外载荷相平衡。由于轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力，故摩擦系数达到最小值。
十 滚 动 轴 承
1、滚动轴承的主要失效形式是什么？
【答】滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道上的点蚀破坏。
对于慢慢摆动及转速极低的轴承，主要失效形式是滚动轴承接触面上由于接触应力过大而产生的永久性过大的凹坑。
除点蚀和永久性变形外，还可能发生其它多种形式的失效，如：润滑油不足使轴承烧伤，润滑油不清洁使轴承接触部位磨损，装配不当使轴承卡死、内圈涨破、挤碎内外圈和保持架等。这些失效形式都是可以避免的。
2、什么是滚动轴承的基本额定寿命？什么是滚动轴承的基本额定动载荷？
【答】一组轴承中，10%的轴承发生点蚀破坏，90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数（以106为单位）或工作小时数称为滚动轴承的基本额定寿命，以L10表示。
滚动轴承的基本额定动载荷就是使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C 表示。
3、何时需要进行滚动轴承的静载荷计算？
【答】对于在工作载荷下基本上不旋转的轴承（例如起重机吊钩上用的推力轴承），或者慢慢地摆动以及转速极低的轴承，需要进行滚动轴承的静载荷计算。
4、试说明下面各轴承的类型和内径，并说明哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷的能力最大？哪个不能承受径向载荷？
N307/P4 6207/P2 30207 51307/P6 【答】各轴承的内径均为35 mm；
6207/P2为深沟球轴承，公差等级最高；允许的极限转速最高； N307/P4为圆柱滚子轴承，承受径向载荷能力最高； 30207为圆锥滚子轴承；
51307/P6为双列推力球轴承，不能承受径向载荷。
5、欲对一批同型号滚动轴承做寿命试验。若同时投入50个轴承进行试验，按其基本额定动载荷值加载，试验机主轴转速为n?2000 r/min。若预计该批轴承为正品，则试验进行8小时20分时，应约有几个轴承已失效。
【解】8小时20分时转动的转数为
L?(8?60?20)?2000?1?106 r
此寿命刚好为1?10r，且轴承在基本额定载荷下试验，所以其失效率应为10%，应约有50?10%?5个轴承已失效。
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