二、综合分析题1. 什么是带传动?传动带有哪几种主要类型?
带传动是依靠带与带轮间的摩擦力传递运动的一种机械传动。传动带有平型带、三角带、圆形带及齿形带,其中以乎型带和三角带应用最广。
2. 为什么在数控机床中的螺旋传动常采用造价较高的滚珠螺旋传动?
数控机床在运行中应该平稳,并且具有高定位精度,因此要求进给系统中的机械传动装置和元件具有高灵敏度、低摩擦阻力、无间隙及高寿命等特点。
普通螺旋传动螺母与螺杆之间在运行中产生较大滑动,因而摩擦大、效率低。由于螺杆与螺母间存在间隙,故传动精度较差。所以在数控机床中采用滚珠螺旋传动来代替普通螺旋传动。
与普通螺旋传动相比,滚珠螺旋传动具有以下特点:
(1)传动效率高,摩擦损失小。
(2)磨损小,能较长时间保持原始精度,使用寿命长。
(3)由于摩擦阻力小,且摩擦阻力的大小几乎与运动速度无关,故起动转矩接近于运动转矩,传动灵敏、平稳。
(4)给予适当的预紧,可消除螺杆与螺母螺纹间的间隙,因而有较高的传动精度和轴向刚度。
3. 试述单向阀的作用及工作原理。
单向阀的作用是只许油液往一个方向流动,不能反向流动,其工作原理是:当压力油从进油口流入时克服弹簧的作用力顶开阀芯,经阀芯上的径向孔及内孔从出油口流出。当油流反向时,在弹簧和压力油的作用下,阀芯锥面紧压在阀体的阀座上,使油不能通过。
4. 汽车发动机的额定功率P=70kW,试求当传动轴转速n=1 200r/min时所输出的转矩?又当驾驶员换挡后,传动轴的转速为600r/min,试求此时传动轴输出转矩?
汽车发动机功率为70kW,当n=1 200r/min时,输出转矩T1=9 550×70/1 200= 557(N·m)
当n=600r/min时,输出转矩T2=9 550×70/600=1 114(N·m)
5. 什么是液压传动?
液压传动是以液体作为工作介质进行传动的一种传动方式,它依靠密封容积的变化传递运动,依靠液体内部的压力(由外界负载所引起)传递动力。在传动过程中,它先将机械能转换为便于输送的液压能,随后又将液压能转换为机械能做功。
6. 试述流量控制阀是如何控制液体流量的。
油液流经小孔或狭缝时会遇到阻力,阀口的通流面积越小,过流通道越长,油液通过时阻力越大,因而通过的流量就越小。流量控制阀就是靠改变工作开口的大小和油液流过通道的长短来控制阀的流量。
7. 齿轮传动有什么特点?
齿轮传动的主要特点有:
(1)传递运动准确可靠;
(2)结构紧凑,使用寿命长;
(3)传动效率高;
(4)齿轮制造工艺复杂,安装精度要求高。
8. 识读图2-13中所示职能符号表示的意义。
图a是二位二通电磁换向阀。
图b是二位二通电磁换向阀。
图c是三位四通电换向阀。
9. 图2-9为一车螺纹传动系统图,已知丝杠为单线螺纹,螺距为2mm,转速n= 100r/min,求车刀移动的线速度为多少m/s。
车刀移动的线速度即为螺母移动的线速度。由公式L=nst,
可得螺母运动线速度
已知n=100r/min=(100/60)r/s,s=P=2mm=(2/1 000)m,
代入数据,则
v=(100/60)×(2/1 000)=0.003(m/s)。
10. 车床电动机的带轮直径130mm,通过平型带传给主轴箱上直径为260mm的带轮,如果电动机的转速为1 450r/min,滑动系数为0.98,问主轴箱上带轮转速是多少?
已知d1=130mm,d2=260 mm,ε=0.98,传动比:
i=d1/d2×ε=130/260×0.98=0.49
主轴箱上带轮的转速n2=1 450×i=1 450×0.49=710.5(r/min)。
11. 如何阅读机床传动系统图?
在阅读机床传动系统图时,第一步,先分析整台机床有几条传动系统,每条中首端件、末端件各是哪一种;第二步,分析整台机床的传动路线,由哪些传动零件组成,各传动零件的传动方式,传动关系怎样,也就是分析怎样来实现机床的加工性能。最后,列出机床的传动结构形式和传动关系。
12. 与机械传动方式相比液压传动有哪些主要优缺点?
与机械传动形式相比,液压传动的主要优点:
(1)可实现无级变速;
(2)传动较平稳;
(3)能自动防止过载、实现安全保护;
(4)操作简便,容易实现自动化;
(5)在传递同等功率条件下,液压传动体积小、重量轻、结构紧凑。
主要缺点:
(1)不宜用于传动比要求严格的场合;
(2)油液易泄漏,传动效率较;
(3)在高温和低温条件下采用液压传动需采取特殊措施。
13. 回油节流调速回路与进油节流调速回路相比有何不同?
回油节流调速回路是将节流阀串联在液压缸回油路上,借助节流阀控制液压缸的排油量来实现速度调节。回油节流阀的主要优点是因节流阀在回油路上而产生较大的背压,运动比较平稳,所以多用在载荷变化较大,要求运动平稳性较高的液压系统中。
14. 图2-11为一机床主轴箱,已知:电机转速n=1 000r/min,小带轮直径d
1= 150mm.大带轮直径d
2=300mm,z
1=20,z
2=40,z
3=44,z
4=24,z
5=20,z
6=25,z
7= 50,z
8=45,求主轴Ⅲ的四种转速。(提示:Z
3、Z
4和Z
5、Z
6分别为双联滑轮齿轮。如Ⅰ轴转动传至Ⅱ轴可按图示位置齿轮Z
2和Z
4啮合得到一种转速,也可以将双联滑动齿轮左移,使齿轮Z
1与Z
3啮合,这时轴Ⅲ得到另一种转速)
主轴的四种转速分别为:
n1=n(d1,/d2)·(z2/z4)·(z6/z8)=1 000×(150/300)×(40/24)×(25/45)=463(r/min)
n2=n(d1/d2)·(z2/z4)·(z5/z7)=1 000×(150/300)×(40/24)×(20/50)=333(r/min)
n3=n((d1,/d2)·(z1/z3)·(z6/z8)=1 000×(150/300)×(20/44)×(25/45)=126(r/min)
n4=n(d1,/d2)·(z1/z3)·(z5/z7)=1 000×(150/300)×(20/44)×(20/50)=91(r/min)
15. 溢流阀在液压系统中有何功能?
溢流阀的功能是溢出液压系统中的多余液压油(流回油箱),并使液压系统中的油液保持一定的压力,以满足液压传动的工作需要。此外,还可以用来防止系统过载,起安全保护作用。
16. 试述电磁换向阀的工作原理。
电磁换向阀的工作原理是利用电磁铁通电时,磁铁吸合推动滑阀,向离开磁铁方向(弹簧压缩)移动,接通回路。当电磁铁失电时,弹簧力使滑阀向电磁铁方向(弹簧伸长)移动来改变油液流经方向,从而变换运动的方向。
17. 试比较双杆活塞液压缸和单杆活塞液压缸输出的压力和速度。
双杆活塞液压缸因两端活塞杆直径相等,故两端的有效作用面积也相等,因输入、输出的流量相等,其来回运动速度也相同,活塞上来回推力相同。单活塞杆液压缸因活塞两端有效面积不等,故往复运动速度不一样,来回推力也不一样。
18. 一液压泵直接由电动机带动,液压泵输出油压P=10MPa,其机械效率η
m=0.95,容积效率η
v=0.9,排量q=10ml/r,当液压泵转速n=1 500r/min时,试求液压泵的输出功率和电动机所需功率。
液压泵输出功率户。
电机所需功率P
电机
19. 图2-14为万能外圆磨床工作台往复运动液压传动原理图,试述它是如何实现工作台向右移动的。
当工作台向左移动至行程终点时,固定在工作台右边的换向挡块便自右向左推动换向手柄,使换向阀的阀芯向左移动,至图示虚线位置,高压油便从换向阀的左边流入油缸的左腔,推动活塞连同工作台一起向右移动。这时油缸右腔的油液经换向阀右边和节流阀流回油箱。
20. 试述方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀的作用。
方向控制阀用来控制和改变液压系统中液流的方向。
压力控制阀用来控制或调节液压系统液流压力。
流量控制阀用来控制和调整液压系统液流流量。
21. 蜗杆传动有哪些特点?它适用于哪些场合?
蜗杆传动具有以下特点:
(1)传动比大、结构紧凑;
(2)传动准确、平稳、无噪声;
(3)具有白锁性,即只能蜗杆带动蜗轮,而蜗轮不能带动蜗杆传动;
(4)传动效率低。
蜗杆传动适用于传动比大、结构紧凑、传动平稳、要求有自锁性的场合,如减速箱、手动葫芦、机床分度头等。
22. 在何种情况下应用链传动?链传动有什么特点?
链传动用于两轮相距较远,传动功率较大,而且平均传动比又要保持不变的场合下。在一般情况下,链传动不会打滑,传动比准确,两轴中心距较大,在传动中可吸收一定冲击振动,并能具有在高温环境中工作,且不怕油污等优点。但链传动只有当两轴平行时方可采用。
23. 试述叶片泵的工作原理。
叶片泵由定子、转子、叶片、泵体和端盖组成。转子和定子中心重合。定子内表面近似椭圆形;转子上有槽,叶片放在槽内并可沿槽滑动。当转子旋转时,叶片因离心现象压向定子内表面,并随定子内表面曲线的变化迫使叶片在槽内往复滑动,使得相邻两叶片所构成的封闭容积增大或缩小。当该容积增大时,形成吸油过程;当该容积缩小时,形成压油过程。转子每转一转,完成一次吸、压油的叶片泵称为单作用叶片泵;转子每转一转,完成两次吸、压油的叶片泵称为双作用叶片泵。
24. 何谓螺距?何谓螺旋导程?二者有何关系?
螺纹中相邻两齿在中径线上对应两点间的轴向距离叫螺距,在同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离叫导程。在单线螺旋中导程等于螺距,在多线螺旋中导程等于螺距乘以线数。
25. 试述压力控制回路的功用。
压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个液压系统或局部油路的压力,达到调压、卸载、减压、增压、平衡、保压等目的。
26. 液压传动系统由哪些部分组成?各起什么作用?
液压系统由四部分组成:
(1)动力部分:是将机械能转变为液压能的转换装置。
(2)执行部分:是将液压能转换成机械能输出的装置。
(3)控制部分:对液压系统中液体的压力、流量和流动方向进行控制或调节的装置。
(4)辅助部分:保证液压传动系统正常工作所需上述三种以外的装置,如油箱、过滤器等。
27. 图2-12所示一单杆活塞液压缸的活塞直径D=0.25m,活塞杆直径d=0.18m,要求活塞杆伸出的理论速度ν
1=2m/min,求:
(1)进入液压缸无杆腔的流量。
(2)根据求出的流量计算出活塞杆的回程运动速度。
已知D=0.25m,V
1=2m/min,根据流量计算公式Q=AV
Q
1=AV
1=0.0491×10
3×2=98.2(L/min)
故进入液压缸无杆腔的流量为98.2 L/min
(2)已知D=0.25m,d=0.18m,Q
1=98.2 L/min
故活塞杆回程速度为4.15 m/min。
28. 已知一蜗杆传动,蜗杆头数K=2,转速n
1=1 450r/min,蜗轮齿数Z=62,求蜗轮转速。
n2=n1k/z=1 450×2/62=46.8(r/min)
29. 试述齿轮泵的工作原理。
齿轮泵是由装在壳体内的一对齿轮所组成。在电动机带动下,齿轮的轮齿在密封的泵体内转动,一侧吸油腔内,齿轮的轮齿逐渐分离,工作容积逐渐增大而形成了局部真空,油箱中的油液在大气压力下,经吸油管进入液压泵的吸油腔,填满齿槽空间。随着齿轮的旋转,齿槽空间中的油液被带到另一侧的油腔。此侧齿轮的轮齿不断依次啮合,工作容积逐渐减小,不断挤压油液,使油液从压油腔输出到压力管路中。
30. 有一蜗杆传动,蜗杆线数k=1,蜗轮齿数Z=60,蜗杆传动的机械效率η=0.7,当蜗轮转速n
2=23.5r/min,蜗杆轴上的转矩为1 350Nm时,求蜗轮轴输出的功率。
蜗杆、蜗轮之间转速与齿数关系为:
n1k=n2Z
蜗杆转速n1=n2Z/k=(60×23.5)/1=1 410(r/min)
蜗杆的输入功率根据M=9 550P/n,P1=Mn1/9 550=1 350×1 410/9 550=199.3kW,
由于其机械效率η=0.7,故蜗轮输出功率P为:
P2=P1×η=199.3×0.7=139.51kW
31. 图2-10为一齿轮传动,图中数字为各齿轮数,如果轴I的转速n
1=730r/min,问轴Ⅳ的转速应是多少?其转向与轴I相同吗?
轴Ⅳ的转速
nⅣ=n1(z1/Z2)·(Z3/z4)·(z5/z6)=730×(51/39)×(20/52)×(50/50)= 367.16(r/min)
轴Ⅳ的转向与轴Ⅰ相反。