机械基础-第7章 带传动与链传动
机械设计基础(机电类第三版)习题参考答案
机械设计基础（第3版）复习题参考答案第2章平面机构运动简图及自由度2-1 答：两构件之间直接接触并能保证一定形式的相对运动的连接称为运动副。
平面高副是点或线相接触，其接触部分的压强较高，易磨损。
平面低副是面接触，受载时压强较低，磨损较轻，也便于润滑。
2-2 答：机构具有确定相对运动的条件是：机构中的原动件数等于机构的自由度数。
2-3 答：计算机构的自由度时要处理好复合铰链、局部自由度、虚约束。
2-4 答：1. 虚约束是指机构中与其它约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束。
2. 局部自由度是指机构中某些构件的局部运动不影响其它构件的运动，对整个机构的自由度不产生影响，这种局部运动的自由度称为局部自由度。
3. 说虚约束是不存在的约束，局部自由度是不存在的自由度是不正确的，它们都是实实在在存在的。
2-5 答：机构中常出现虚约束，是因为能够改善机构中零件的受力，运动等状况。
为使虚约束不成为有害约束，必须要保证一定的几何条件，如同轴、平行、轨迹重合、对称等。
在制造和安装过程中，要保证构件具有足够的制造和安装精度。
2-6 答：1.在分析和研究机构的运动件性时，机构运动简图是必不可少的；2. 绘制机构运动简图时，应用规定的线条和符号表示构件和运动副，按比例绘图。
具体可按教材P14步骤（1）~（4）进行。
2-7 解：运动简图如下：2-8 答：1. F=3n－2P L－P H=3×3－2×4－0=1。
该机构的自由度数为1。
2.机构的运动简图如下：2-9答：（a）1.图（a）运动简图如下图；2.F=3n－2P L－P H=3×3－2×4－0=1，该机构的自由度数为1CB4（b）1.图（b）运动简图如下图；2. F=3n－2P L－P H =3×3－2×4－0=1。
该机构的自由度数为1。
2-10 答：（a）n=9 P L=13 P H=0F=3n－2P L－P H=3×9－2×13－0=1该机构需要一个原动件。
机械设计基础-链传动
良好的润滑可缓和冲击、减轻磨损、延长链条的使用寿命。 润滑油推荐采用牌号为：L-AN32、L-AN46、L-AN68等全损耗系统用油。 对于不便采用润滑油的场合，允许涂抹润滑脂，但应定期清洗与涂抹。
链传动适用的一般范围为：传递功率P≤100kW，中心距a≤5--6m，传动比i≤6，链速v≤15m／s，传动效率为0．95～0．98。
一.滚子链
滚子链和链轮
滚子链的规格和主要参数
外链板
内链板 滚子
套筒
销轴
1.组成：内链板与套筒、外链板与销轴间均为过盈配合， 套筒与销轴、滚子与套筒间均为间隙配合。 内、外链板交错联接而构成铰链。
Lp
2a0 p
z1
2
z2
( z2 z1 )2
2
p a0
圆整取偶数
计算理论中心距
a
p 4
[(
LpΒιβλιοθήκη z12z2
)
(Lp
z1
2
z2
)2
8(
z2
2
z1
)2
]
§5—11链传动的布置，张紧和润滑
一.链传动的布置 水平布置，倾斜布置，垂直布置
布置原则：
两链轮轴线应平行，回转平面应在同一铅垂平面内； 两链轮中心连线最好是水平的； 一般情况下，紧边在上，松边在下。 倾斜布置倾角由小于45º 若铅垂布置应可调中心距或加张紧装置
链传动的平均传动比为： i n1 z2 n2 z1
链条铰链A点的前进分速度 vx R11 cos
上下运动分速度 vy R11 sin
因为链传动工作时， β是变化的（β=-180/z1～＋180/ z1 ），所以链条的前进速度 和上下运动速度是周期性变化的，链轮的节距越大，齿数越少，链速的变化就 越大。 前进速度变化导致从动轮角速度变化，产生角加速度，引起动载荷。 上下运动速度变化导致链条上下抖动，同时造成啮合冲击。
皮带传动、链传动和齿轮传动特点
皮带传动是一种依靠摩擦力来传递运动和动力的机械传动。
它的特点主要表现在：皮带有良好的弹性，在工作中能缓和冲击和振动，运动平稳无噪音。
载荷过大时皮带在轮上打滑，因而可以防止其他零件损坏，起安全保护作用。
皮带是中间零件。
它可以在一定范围内根据需要来选定长度，以适应中心距要求较大的工作条件。
结构简单制造容易，安装和维修方便，成本较低。
缺点是：靠摩擦力传动，不能传递大功率。
传动中有滑动，不能保持准确的传动比，效率较低。
在传递同样大的圆周力时，外廓尺寸和轴上受力都比齿轮传动等啮合传动大。
皮带磨损较快，寿命较短。
链传动的特点:1）与带传动相比，没有弹性滑动，能保持准确的平均传动比，传动效率较高；链条不需要大的张紧力，所以轴与轴承所受载荷较小；不会打滑，传动可靠，过载能力强，能在低速重载下较好工作；2）与齿轮传动相比，可以有较大的中心距，可在高温环境和多尘环境中工作，成本较低；3）缺点是瞬时链速和瞬时传动比都是变化的，传动平稳性较差，工作中有冲击和噪声，不适合高速场合，不适用于转动方向频繁改变的情况。
齿轮传动能传递两个平行轴或相交轴或交错轴间的回转运动和转矩。
一、齿轮传动的特点1)效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为96%~99%，这对大功率传动有很大的经济意义。
2）结构紧凑比带、链传动所需的空间尺寸小。
4)传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。
齿轮传动获得广泛应用，正是由于其具有这一特点。
3)工作可靠、寿命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。
这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。
但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
常见传动方式的分类及其特点在机械传动方面，常见的传动种类：带传动，链传动，轴传动，齿轮传动，蜗杆涡轮传动，摩擦轮传动，螺旋传动，液压传动，气压传动。
《机械基础》
第2章 杆件的静力分析
2.2 约束、约束反力和受力图
2.2.1 约束和约束反力
3.圆柱铰链约束 中间铰链约束 铰链是工程中常用的一种约束，通常用于连接构件或 零部件，铰链一般是两个带有圆孔的物体，用光滑圆柱形销钉相连接，物 体只能绕销钉的轴线转动，这种连接称为中间铰。
现实生活中， 有哪些机构是属于 中间铰链的应用？
第2章 杆件的静力分析
2.2 约束、约束反力和受力图
2.2.1 约束和约束反力
1.柔性约束 由柔软的绳索、链条或皮带构 成的约束称为柔性约束。如下图所 示，绳索类只能承受拉力，所以它 们的约束反力作用在接触点，方向 沿绳索背离物体。图中 G 表示物体 的重力，T表示约束反力。
第2章 杆件的静力分析
机械基础
机械基础
第1章 绪论 第7章 带传动和链传动
第2章 杆件的静力分析
第8章 齿轮传动
第3章 直杆的基本变形
第9章 轮系和减速器
第4章 工程材料
第10章 支承零部件
第5章 联
接
第11章 节能环保与安全防护
第6章 机
构
第12章 液压传动与气压传动
第1 章 绪
1.1 1.2
论
返回
机器、机构、构件、零件和部件
第2章 杆件的静力分析
2.3 平面汇交力系
2.3.4 平面汇交力系平衡的平衡方程
平面汇交力系平衡的充分与必要条件是该力系的合力为零。
即
此方程为平衡的充要条件，也叫平衡方程。
第2章 杆件的静力分析
2.4 力矩、力偶、力的平移
2.4.1 力矩
1.力矩的概念和性质 我们将力F对点O的矩定义为力F的 大小与从 O点到力 F 的作用线的垂直距 离h的乘积，即 MO（F）=±Fh 力矩的表示方法如右图所示，方向 用右手螺旋法则确定：以使物体作逆 时针转动为正（图示为正），作顺时 针转动为负。将O点到力 F的作用线的 垂直距离h称为力臂。
机械基础_第七章
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V带弯绕在带轮上时，在弯曲平面内保持原长不变的周线称为节线，V带中所 有节线构成的平面称为节面，其宽度称为节宽bp。为方便V带的识别，通常在V带 的外层表面印刷一定的标记，普通V带的标记由带的型号、基准长度公称值和标 准号组成。其中，基准长度即V带节线的长度，用Ld表示，其值可从规定的系列 中选取。例如，标记B1250 GB/T 11544—1997表示依据国家标准GB/T 11544— 1997制造、基准长度为1 200 mm的B型普通V带。
（a）同步带传动
（b）汽车发动机正时系统
同步带传动的组成及应用
7.1.1 带传动概述
3. 带传动的特点和应用 带传动的优点
传动带具有弹性，能缓冲吸振，传动过程平稳，噪声小；过载时，摩擦型带与 带轮间会出现打滑，从而防止传动零件的破坏，具有过载保护的功能；结构简单、 使用及维护方便，制造和安装精度要求不高；适用于中心距较大的传动。
7.1.2 V带和V带轮
2. 普通V带的型号和标记
普通V带的截面为等腰梯形，根据国标GB/T 11544—1997《普通V带和窄V带 尺寸》的规定，普通V带按截面尺寸由小到大可分为Y，Z，A，B，C，D，E共七 种型号。在其他条件相同的情况下，截面尺寸越大，传递的功率越大。它们的具 体尺寸如下表所示。
机械设计基础第6、7、9章 课后习题参考答案
1．什么是弹性滑动和打滑？对带传动分别有什么影响？答：由于带的弹性及其在带轮两边的拉力差引起的相对滑动称为弹性滑动，使带传动的传动比不准确；打滑指由于某种原因机器出现过载，引起带在带轮面上的全面滑动，从动轮转速急剧降低甚至停止转动，造成传动失效。
3．带传动的主要失效形式是什么？带传动的设计准则是什么？答：带传动的主要失效形式是带在带轮面上的打滑和带的疲劳破坏。
带传动的设计准则是保证在不打滑的条件下具有一定的疲劳强度和工作寿命。
4. 带传动安装时，为什么要张紧？常见的张紧装置有哪几种？答：（1）带传动工作时依靠带和带轮之间的摩擦来传递运动和动力，因此需要一定的张紧力；（2）利用电动机的自重和调整螺钉调整带的拉力实现张紧；使用张紧轮。
5. 链传动的速度不均匀性是什么原因引起的？如何减轻这种不均匀性？答：（1）刚性链节在链轮上呈多边形分布，在链条每转过一个链节时，链条前进的瞬时速度周期性变化，链条垂直于运动方向的分速度也相应作周期性变化，从而产生“多边形效应”，使链传动的速度不均匀。
（2）选取小节距的链条，有利于降低链传动的运动不均匀性。
7. 已知V带传动传递的功率P = 7.5kW，带速v = 10m / s，测得紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1 = 2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力F e和张紧力F0。
答：9-1 机械平衡的目的是什么？在什么情况下刚性转子可以只进行静平衡？在什么情况下应该进行动平衡？刚性转子达到动平衡的条件是什么？答：（1）消除或减小离心惯性力，降低机械的周期性受迫振动，提高机械的工作精度和可靠性。
（2）对于轴向尺寸较小的盘状转子（通常是指宽径比b / D<0.2的构件），只需进行静平衡。
（3）对于轴向宽度很大的转子（b/D>0.2），需进行动平衡。
（4）满足离心惯性力之和以及惯性力偶矩之和都等于零，即⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00M F同时满足上述两条件所得到的平衡，则动平衡。
机械设计基础练习题+答案解析
机械设计基础试题库第一章绪论机械设计概述一、判断(每题一分)1、一部机器可以只含有一个机构，也可以由数个机构组成。
……（√）2、机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。
（×）4、机构是具有确定相对运动的构件组合。
………………………………（√）5、构件可以由一个零件组成，也可以由几个零件组成。
………………（√）6、整体式连杆是最小的制造单元，所以它是零件而不是构件。
……（×）7、连杆是一个构件，也是一个零件。
………………………（√）8、减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。
………………………………（×）二、选择(每题一分)1、组成机器的运动单元体是什么？（ B ）A．机构B．构件C．部件D．零件2、机器与机构的本质区别是什么？（ A ）A．是否能完成有用的机械功或转换机械能B．是否由许多构件组合而成C．各构件间能否产生相对运动D．两者没有区别3、下列哪一点是构件概念的正确表述？（ D ）A．构件是机器零件组合而成的。
B．构件是机器的装配单元C．构件是机器的制造单元D．构件是机器的运动单元4、下列实物中，哪一种属于专用零件？（ B ）A．钉B．起重吊钩C．螺母D．键5、以下不属于机器的工作部分的是（ D ）A．数控机床的刀架B．工业机器人的手臂C．汽车的轮子D．空气压缩机三、填空(每空一分)1、根据功能，一台完整的机器是由（动力系统）、（执行系统）、（传动系统）、（操作控制系统）四部分组成的。
车床上的主轴属于（执行）部分。
2、机械中不可拆卸的基本单元称为（零件），它是（制造）的单元体。
3、机械中制造的单元称为（零件），运动的单元称为（构件），装配的单元称为（机构）。
4、从（运动）观点看，机器和机构并无区别，工程上统称为（机械）。
5.机器或机构各部分之间应具有_相对__运动。
机器工作时，都能完成有用的__机械功___或实现转换__能量___。
第二章平面机构的结构分析一、填空题(每空一分)2.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生 1 个约束，而保留 2 个自由度。
机械基础链传动课件
§3－3 实训环节——台钻速度的调节
一、训练任务
了解V带的运动传递特点、台钻的速度调节方法以 及V带张紧的方法。
台钻
二、任务准备
1．工具准备
锤子
旋具（起子）
2．知识准备
台钻有五级钻速，1级转速最高，5级转速最低。 台钻调速的方法是使V 带与不同带轮直径间进行连接。
（3） 链条速度
链轮速度不宜过大，链条速度越大，链条与链轮间的 冲击力也越大，会使传动不平稳，同时加速链条和链轮 的磨损。一般要求链条速度不大于15m/s。
（4） 链轮的齿数
为保证传动平稳，减少冲击和动载荷，小链轮齿数z1 不宜过小，一般z1应大于17。大链轮的齿数z2也不宜过多， 齿数过多除了增大传动尺寸和质量外，还会出现跳齿和 脱链现象，通常z2应小于120。
由于链节数常取偶数，为使链条与链轮轮齿磨损均匀， 链轮齿数一般应取与链节数互为质数的奇数。
3．滚链的标记
链号－排数－链节数 标准编号
二、齿形链
由一组带有齿的内、外链板左右交错排列，用铰链 连接而成。
外链板
内链板
1．9.52mm及以上节距链条链号
链号由字母SC与表示链条节距和链条公称宽度的数字 组成，数字的前一位或前两位乘以3.175mm（1/8in）为链 条节距值，最后两位或三位数乘以6.35mm（1/4in）为齿 形链的公称链宽。
例如：SC302 表示节距为 9.52 mm、公称链宽为 12.70 mm的齿形链。
2．4.76mm节距链条链号
链号由字母SC与表示链条节距和链条公称宽度的数 字组成，0后面的第一位数乘以1.5875mm（1/16in）为链 条节距值，最后一位或两位数乘以0.79375（1/32in）为 齿形链的公称链宽。
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带传动的应力分析
传动带在工作时，横截面内产生3 种不同的应力。 1．拉应力σ 因紧边拉力F1 大于松边拉力F2，故σ1 ＞ σ2 。带传动工作时，带绕过主动轮时， 拉应力由σ1 逐渐减小到σ2 ；而带绕过从动轮时，拉应力由σ2 逐渐增大到σ1 。 2．离心拉应力σ c 离心拉应力是指由带弯曲运动而产生的离心拉应力。 3．弯曲应力σ b 弯曲应力σb 只发生在带绕在带轮上的圆弧部分，带轮直径越大，带越薄，σb 越小；带轮直径越小，带越厚，σb 越大。显然，σb1 ≥ σb2。
连接
学习目标 ➢ 了解挠性传动的基本概念。 ➢ 掌握带传动的工作原理、特点、类型和应用。 ➢ 熟悉V带及V带轮的结构、标准及材料。 ➢ 了解V带传动受力及应力分析的方法及计算。 ➢ 了解带传动传动比的计算方法，熟悉V带传动的失效形式。 ➢ 了解带传动张紧、安装和维护和基本方法。 ➢ 熟悉链传动的工作原理、类型、特点和应用。 ➢ 了解链传动的传动比计算。 ➢ 了解链轮的结构和材料。 ➢ 了解链传动的布置与维护。
7.1 带传动概述
挠性传动
挠性传动是指当两轴距离过远，无法使用直接接触传动时，必须借助具有挠曲 性的连接物，利用拉力与摩擦力使两构件连动而传递运动或功率的方法。常用的挠 性连接物有传动带、绳索和链条等。
带传动的组成和工作原理
1．带传动的组成 如图7-1 所示，带传动通常是由主动带轮1、从动带轮2 及挠性传动带3 组成的挠 性传动。带是标准件，带轮的槽也需按标准制造。带传动可分为摩擦式带传动（图 7-1）和啮合式带传动（图7-2）两类。
V 带的结构和标准
4．V带传动的优点 1）可承受冲击载荷。 2）传动效率高。 3）两带轮间距可以很短。 4）运转时无噪声。 5）两轮轴稍有偏差，也可正常运转。
V 带的结构和标准
5．V带传动的应用 V 带广泛用于汽车及机械传动上，例如车床、铣床、钻床等工作机械的动力驱 动，如图7-6 所示。有时为了传递更大的动力，可将多条V 带并排安装在带轮上。
带传动的分类
5．同步带 同步带如图7-4e 所示，利用带的齿与带轮上的齿相啮合传递运动和动力，带与 带轮间为啮合传动，没有相对滑动，可保持主、从动轮线速度同步。
7.2 V 带与带轮
V 带的结构和标准
1．V带的结构 V 带常用的是普通V 带和窄V 带，断面为梯形的无接头带圈，如图7-5a 所示。 其内部构造如图7-5b 所示，包括： 1）抗张体：承受张力的主要部分。 2）缓冲材料：用以保护抗张体。 3）拉伸胶层：位于抗张体上方的胶层。 4）压缩胶层：位于抗张体下方的胶层。 5）外皮：由橡胶与织物织成。
带传动的分类
3．多楔带传动 多楔带是在平带的基体上有很多纵向排列的楔形面，如图7-4c 所示，因此兼有 平带和V 带的优点。多楔带传动适用于结构要求紧凑、传递功率较大及速度较高的 场合，特别适用于要求V 带根数多及轮轴和地面垂直的场合，如电动工具、洗衣机 中的带传动。
带传动的分类
4．圆带传动 圆带的横截面为圆形，如图7-4d 所示。圆带传动传递功率很低，常用于缝纫机、 磁带盘和真空吸尘器的机械传动和一些仪器中。
带传动的组成和工作原理
2．摩擦式带传动的工作原理 如图7-3 所示，当平带紧套在两带轮上还未工作时，带轮两边的带具有相等的预 紧力F0，带的预紧力使带与带轮的接触面之间产生正压力。
带传动的分类
1．平带传动 平带是一条断面呈扁平的带状物，如图7-4a 所示，用于带轮间传递动力，轴间 距离以5 ～ 10 m 为宜，传动线速度可高达25 m/s。平带与轮槽接触的内表面为工作 面。平带有胶帆布带、编织带、锦纶复合平带。各种平带规格可查阅相关标准。
V 带的结构和标准
2．V带的型号 普通V 带和窄V 带已标准化，普通Ｖ带按其截面尺寸不同，分为Y、Z、A、B、 C、D、E 七种型号，窄V 带按其截面尺寸不同，分为SPZ、SPA、SPB 和SPC 四种。
V 带的结构和标准
3．V带的标记 普通V 带和窄V 带的标记内容和顺序为型号、基准长度公称值、标准号。例如： Z 1080 GB/T 11544—2012。表示按GB/T 11544—2012《带传动 普通V 带和窄V带 尺 寸（基准宽度制）》要求制造的基准长度为1080 mm 的Z 型普通V 带。标记通常压 印在V 带外表面上，以供识别和选购。
带传动的分类
2．V带传动 V 带的横截面为等腰梯形，如图7-4b 所示，带轮上需加工出相应的环形沟槽。V 带无接头，传动平稳。V 带工作时与轮槽的两个侧面相接触， V 带传动较平带传动 能产生更大的摩擦力，传动能力较平带传动大，允许的传动比也较大，轴间距较小， 结构紧凑。在一般的动力机械传动中，V 带传动应用较广泛。
V带轮
1．V带轮的材料 制造V 带轮的材料可采用灰铸铁、钢、 铝合金或工程塑料，以灰铸铁应用最为广泛。 2．V带轮的结构 带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。V 带轮按轮辐结构不同分为实心式、腹板式、 孔板式和轮辐式四种形式，如图7-7 所示。
7.3 带传动的工作情况
分析
带传动的受力分析
带以一定的预紧力套在带轮上。静止时, 带轮两边的拉力相等，均为预紧力F0， 如图7-8a 所示。工作时，如图7-8b 所示，由于带与带轮之间产生的摩擦力Ff，使进 入主动轮的一边被拉紧，称为紧边，拉力大小由F0 增加到F1 ；进入从动轮一边的 带则相应被放松，称为松边，拉力大小由F0 降至F2。
带传动的传动比
在带传动中，主动轮的转速与从动轮的转速之比，称为带传动的传动比，用 i12 表示。如果不考虑带与带轮间弹性滑动因素的影响，传动比计算公式可用主、从动 轮基准直径来表示：
带的弹性滑动和打滑
1．弹性滑动 由于带传动存在紧边和松边，在紧边时带被弹性拉长，到松边时又产生收缩， 引起带在轮上发生微小局部滑动，这种现象称为弹性滑动。 2．带传动的打滑与极限有效拉力 当外载较小时，弹性滑动只发生在带即将由主、从动轮离开的一段弧上。传递 外载增大时，有效拉力随之加大，弹性滑动区域也随之扩大，当有效拉力达到或超 过某一极限值时，带与小带轮在整个接触弧上的摩擦力达到极限，若外载继续增加， 带将沿整个接触弧滑动，即带与带轮间发生全面滑动，这种现象称为打滑。