专题九 齿轮系《数控加工机械基础》浙江省单独招生考试机械类 知识点讲解

浙江省（单独招生考试）机械类 《数控加工机械基础》知识点讲解 模块三 机械传动装置及零部件 专题九 齿轮系 【考情分析】 齿轮系是数控加工机械基础的重点部分，涉及知识点广泛。轮系传动在近几年的单独招生考试中都有考点出现，知识点以单项选择题、分析计算题等形式出现。本专题内容综合性强，近年来考试题目变化形式较多、灵活性增加，结合实际应用出题是明显趋势，考题的复合程度有所提升。本专题考查涉及知识点较多，复习时要利用好知识网络框架。备考关键是分析轮系时一定要理清其传动路径，正确领会啮合的含义，在复习过程中要多练并熟练综合运用。 学习目标 1 了解轮系的分类，掌握定轴轮系相关计算。 【例1】下列关于齿轮系的描述，正确的是 。 A.可实现运动的合成，但不能实现运动的分解 B.不能做较远距离的传动 C.可实现变速、变向要求 D.不能获得很大的传动比 【分析】此题考查的是齿轮系传动的特点。齿轮系传动可实现运动的合成，也能实现运动的分解；能做较远距离的传动；可实现变速、变向要求；能获得很大的传动比 【例2】如图所示，已知蜗杆为双线右旋，z2＝40，z3＝30，z4＝15，z5＝17，齿轮5的模数为6 mm，齿轮5、6的中心距为204 mm，则末轮Z6的转向为________，若蜗杆转速为n1＝150 r/min，则n6等于________。 （ ） A．向上　5 r/min B．向下　5 r/min C．向上　2.5 r/min D．向下　2.5 r/min 【分析】此题主要考查简单定轴轮系传动的计算及齿轮转向的判断。要会蜗杆传动时蜗轮转向的判断方法，锥齿轮传动时方向的判断和圆柱齿轮传动的方向判断。同时牢记轮系传动比的计算公式。 【例3】如图所示的轮系，其运动和动力由Ⅴ轴传入，转向如图所示。Ⅰ轴、Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴和Ⅴ轴在同一平面内，Ⅰ轴和Ⅳ轴同轴线安装，齿轮6空套在Ⅱ轴上。已知蜗杆1和3均为双头蜗杆，蜗杆3为左旋蜗杆，各圆柱齿轮的模数都等于2 mm，n1＝1200 r/min，z2＝40，z4＝20，z5＝30，z6＝20，z7＝30，z8＝20，z10＝20，螺杆为双线梯形螺纹，大径为36 mm，导程为10 mm，中径公差带代号为6 h，按要求填空。 (1)蜗杆传动的特点是承载能力与传动效率分别为________。(在“①大、高；②大、低；③小、高；④小、低”中选择序号填写) (2)Ⅱ轴按承受载荷分类属于________轴。 (3)齿轮9的齿数为________，齿轮10的齿顶圆直径为________ mm。 (4)工作台移动速度为________ mm/min，若移动方向为向左，则螺杆螺纹标记为________________。 (5)齿条移动速度为________ mm/min，移动方向为________。 【分析】此题主要考查轮系传动的相关知识点，涉及的知识点比较广泛，有蜗杆传动的特点、轴的分类、齿轮几何尺寸的计算、移动速度的计算及移动方向的判断。 【答案】 1-2 C D 3. (1)② (2) 心 (3) 120；44 (4) 10；Tr36×10 P5 6h (5) 125.6；向上 【高考题实战】 一、单项选择题：（在每小题列出的四个备选答案中，只有一个是符合题目要求的，错涂、多涂或未涂均无分。） 1.(2023年高考题)下图所示是某同学设计的玩具车模型，由于电机转速基本恒定，决定用齿轮变速箱实现提速，同时保持前轮转轴与电机转轴转动方向一致，变速箱设计方案合理的是 2.(2024年高考题)在传动机构中，轴I的转速为600 r/min，转向如图示，z1=z3=30，z2=45，z4=60，z5=z6=20，z7=40，用直箭头表示轴I的转向为______，齿轮7的转速为 。( ) A.向上100 r/min B.向下100 r/min C.向上120 r/min D.向下120 r/min 3.(2025年高考题) 图示传动机构，轴Ⅰ与轴Ⅲ同轴线，且平行于轴Ⅱ，m1=m3，z1=z4=z7=24，z2=48，z3=12，则轮系传动比i1，7为 A.1 B.6 C.8 D.12 二、分析、计算题 4.(2018年高考题)如图所示轮系，电机转速n电=200r/min，各齿轮的齿数z1=40，z2 =30，z5 =50， z10=20(模数m10 =2mm)，三联滑移齿轮z11 =50 ，z12 =60 ，z13 =40 ，双联滑移齿轮中z7 =20，空间连接齿轮z3 =z4 =30，当双联滑移齿轮换位时，齿轮2、3、4、6实现啮合传动(见示意图)，蜗杆头数z8 =1，蜗轮齿数z9=25，皮带轮直径D1=120mm，D2=200mm ，物体A与螺母一起运动，物体B与齿条一起运动，完成下列各题(以下计算中取π=3.14)。 (1) 据图中标注的螺纹代号，该螺纹的螺距为 。 (2) 齿轮10的齿根圆直径df= 。 (3) 图示情况下传动比i1，8 = 。 (4) 图示情况下物体A的运动方向 (选填“向左”或“向右”)；若要物 体B运动方向与物体A一致，蜗轮的旋向应为 (选填“左旋”或“右旋”)。 (5) 若双联齿轮仍处于图示位置，且A、B两物体在同一起点作同向水平运动，通过调整三联滑移齿轮，使物体A运动速度最快，此时物体A的运动速度 ，系统以此状态工作10秒，A、B两物体运动方向间距变化为 mm。 (6) 若要使物体B运动速度始终比物体A低，此时z6齿数最少为 。 5.(2019年高考题)如图所示的传动系统中，所有齿轮均为标准齿轮且标准安装，已知z1 =30，z2=24，z3 =30，z4 =36，z5 =30，z7=30，z10=20，z11=20，齿轮5和齿轮7的标准中心距为90mm，双头蜗杆，蜗轮齿数z9 =40，其余条件如图所示。试完成下列各题。 （1）槽轮机构中带圆柱销的主动拨盘与蜗轮 9 为同轴构件，当蜗杆转过40转时，槽轮转过的角度为 度 （2）根据电机的转向，槽轮的转动方向为 (在“①顺时针； ②逆时针” 中选择，将序号填写在 处)。 （3）减速箱中，齿轮传动时啮合部位的润滑一般采用 。(在“①油绳润滑；②针阀式注油杯润滑；③油浴润滑或飞溅润滑”中选择， 将序号填写在“ ”处) （4）工作台可获得 种不同的转速。 （5）图示啮合位置，在电机额定转速下，正常传动时轴Ⅲ的转速为 。 （6）轴Ⅲ转动一圈，工作台移动的距离为 ，移动方向 (在“① 向上； ②向下”中选择， 将序号填写在 处)。 6.(2020年高考题)如图为一传动系统，动力由轴Ⅰ输入，转动方向如图所示，T为夹紧机构，M、N为夹块，螺杆VII转动时，件12、13沿导轨反向移动，均为单线，螺距P12=P13=2 mm，z1、z2、z5、z6、z9、z10、z11为标准直齿圆柱齿轮，z3和z4为蜗杆蜗轮，z7、z8为圆锥齿轮，齿轮的齿数﹑模数及其他条件如图所示，试回答下列问题。 (1)如齿条由A向B移动，夹紧机构将夹紧，则蜗杆3的旋向为 旋，件12螺纹的旋向为 旋。 (2)如LMN=12mm，当齿条从A点移动到B点时，M与N刚好贴合，则LAB= mm。(π取 3) (3)当n1=1200 r/min，则齿条的移动速度为 m/ min。 (π取 3) 7.(2021年高考题)如图所示为某一机床传动示意图，动力由Ⅰ轴输入，按图中箭头所示方向转动。已知Ⅰ轴转速n1=600 r/min，z1、z2、z3为圆锥齿轮，z4、z5、z6、z7、z8、z9、z10、z11、z12、z15为标准直齿圆柱齿轮，z1 3和z14为蜗杆蜗轮。齿轮的齿数、模数及其他条件如图所示，试回答下列问题。 (1)图中①的机构中，最大传动比是最小传动比的 倍。 (2)Ⅱ轴上装有双联齿轮z4--z5是 齿轮。(在“①滑移；②空套；③固定”中选择，将序号填写在“ ”处) (3)图示状态下，工作台的移动方向 ，齿条的移动方向 (在“①向左；②向右”中选择，将序号填写在“ ”处) (4)图示状态下，工作台移动48mm，齿条移动的距离为 (π取3) mm。 (5)工作台的最小移动速度为 m/s。(π取3) 8.(2022年高考题)下图为手摇轮提升装置示意图，卷筒与齿轮14连接在一起，卷筒上的钢丝绳通过滑轮提升重物G，卷筒直径150 mm 。齿轮均为标准直齿齿轮，已知z1=30，z2=50，z3=45，z4=60，z5=40，z6=45，z7=20，z8=50，z9=15，z10=30，z13=18，z14=51，双头蜗杆，蜗轮齿数 z12=30，试回答下列问题。 (1)系统有 种传动比，i2，14 。 (2)如圆柱齿轮2和齿轮5的标准中心距为180mm，则齿轮2的模数m= 。 (3)顺时针摇手轮，重物提升，则蜗杆的旋向为 。 (4)如图的传动路线(z2与z5啮合)，手轮摇10圈，重物提升高度为 mm(数值取整)。 (5)选用滑移齿轮中 (此处选填z1、z2或z3)啮合的传动路线，提升重物比较省力。 (6)A、B分别为齿轮13和齿轮14上的齿，当A、B齿首次啮合后，齿轮13再转 圈，A、B齿会第二次啮合。 (7)在重物提升过程中，如松手重物不会下坠，这主要是利用了蜗杆传动的 特点。 9.如图所示传动系统，电动机转速n电=810r/min，D1、D2为普通V带传动，D1/D2=1/2，所有齿轮均为标准直齿轮且m=2mm，z1=2，z2=40，z3=45，z5=40，z6=45，z8=2，z9=40。LAB=10mm，杆BC与小活塞连接，小活塞在缸体内运动，实现大活塞和重物G上升。试回答下列问题。 (1)齿轮4的齿数为 ，齿轮7的分度圆直径为 mm. (2)图示位置，小活塞的移动方向为 (在“1向左；2向右”中选择，将序号填写在”处) (3)安装时，齿轮z3与z1的实际中心距为65.5mm，其传动比 (在“1增大；2减小；3不变”中选择，将序号填写在“ ”处) (4)蜗轮9的最高转速为 r/min. (5)蜗轮从图示位置开始，系统正常运行3min，重物G最少上升 次。 【答案】 一、单项选择题 1-3： D B C 二、分析、计算题 4.⑴7mm (2)35mm (3)2/3或者0.67 (4) 向左 左旋 (5) 2100mm/min 98.8 (6)22 5. (1)180 (2)② (3)③ (4)3 (5)480r/min (6)12mm ② 6. (1) 左 左 (2) 720 (3) 2.4 7. (1) 8 (2) ① (3) ① ② (4) 30 (5) 0.06 8.(1) 3 170 (2) 4 mm (3) 左旋 (4)14 (5)z1 (6)17 (7)自锁 9.(1) 25 60 (2) ② (3) ③ (4) 43.2 (5) 16 【模拟演练】 一、单项选择题：（在每小题列出的四个备选答案中，只有一个是符合题目要求的，错涂、多涂或未涂均无分。） 1.下列属于空间定轴轮系的是 。( ) 2.如图所示中，生产实际中通常采用图b）来代替图（a），这是因为 。 ( ) A.轮系可获得很大的传动比 B.轮系可在结构紧凑的前提下实现远距离传动 C.轮系可实现变速要求 D.轮系可实现运动的合成与分解 3.定轴轮系和周转轮系的不同是 。( ) A.各齿轮的轴是否都固定 B.各齿轮的几何轴线是否都相对固定 C.各齿轮的转速是否都改变 D.各齿轮的转向是否都改变 4．如图所示的三星轮换向机构，齿轮1为主动轮，下列表述正确的是 。（ ） A． 从动轮4可获得两种不同的转速 B．图示位置齿轮4和齿轮1的转向相同 C. 图示位置轮系中有两个惰轮 D．若拾起手柄A，则从动轮4的转速和转向均发生改变 5.下列图中，能说明轮系可实现变速要求的是 。( ) A.(a)和(b) B.(a) C.(b) D.(c) 6.如图所示为某提升装置的结构示意图，已知卷简直径d0＝150 mm，电动机的转速为480 r/min，图示啮合状态下重物的移动方向为________，移动速度为________。（π≈3.14） （ ） A．上升　471 mm/min B．上升　942 mm/min C．下降　471 mm/min D．下降　942 mm/min 三、分析、计算题 7.如图所示为滚齿机工作台传动系统，动力从Ⅰ轴输入，转速为 960 r/ min。A 为双头滚刀，B 为被加工齿轮，齿数 zB=64，被加工齿轮 B 与蜗轮同轴安装。蜗轮的模数 m =2 mm ，齿数为 40；单头蜗杆的直径系数 q=18，其余条件如图所示，试回答下列问题： (1)被加工齿轮 B 有 种转速，其最高转速为 r/ min。 (2)齿轮 z1与 z2 之间的传动比 i12= 。 (3)双头滚刀 A 的旋向为 。 8.如图所示的传动装置，电动机转速480 r/min，带轮直径D1＝300 mm，D2＝600 mm，所有圆柱齿轮均为标准直齿齿轮，模数相同，且标准安装。z1＝z3＝24，z2＝z4＝36，所有圆锥齿轮齿数相同。轴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共面且平行，z2与z4中心距为108 mm，鼓轮直径为100 mm，螺旋传动导程为12 mm，蜗杆为单头，蜗轮齿数为48。试回答以下问题。 (1)轴Ⅲ上空套齿轮的分度圆直径为________。 (2)图示状态下，若要重物与螺母的运动方向相同，则螺旋传动副的旋向为________。 (3)在图示状态下，重物的移动速度为________mm/min；螺母的移动速度为________mm/min。(参考数据：π取3.14) (4)此轮系属于________。(在“①周转轮系；②定轴轮系”中选择序号填写) (5)轮系中z3和z4组成的双联滑移齿轮的作用是________。(在“①变速；②变向；③变速变向”中选择序号填写) 9.如图所示传动系统：已知带轮直径D1＝120 mm，D2＝360 mm，z1＝z3＝z5＝z7＝20，z2＝z4＝z6＝z8＝40，单头蜗杆，蜗轮z10＝30，电动机转速n1＝900 r/min。分析轮系后，完成填空。 (1)z3、z4齿轮称为________(在“①空套齿轮；②滑移齿轮中选择序号填空)。 (2)丝杠有________种转速，最大转速为________r/min。 (3)已知直齿圆柱齿轮模数均为3 mm，Ⅱ轴与Ⅲ轴的中心距________mm。 (4)图示状态，工作台移动速度为120 mm/min，丝杠为三线，其螺距为________mm。 (5)工作台如图运动，试判断电动机的转向为________(在“①向上，②向下”中选择序号填写)。 (6)带轮2的结构形式为________(在“①实体式；②腹板式；③孔板式；④轮辐式”中选择序号填写)。 10.如图所示的传动系统中，电动机的转速n电＝960 r/min，所有的齿轮均采用同一把滚刀加工且标准安装。已知z1＝z3＝36，z2＝z4＝40，z5＝20，z6＝40，z7＝40，z8＝20，z9＝35，蜗轮齿数z9＝40，z11＝45，z13＝2，z14＝32。试回答下列问题。 (1)螺纹代号Tr40×12P6LH中，Tr表示________螺纹，牙侧角为________。 (2)z12＝________。 (3)变速滑移齿轮在轴上采用________(填“普通平键”“半圆键”或“导向平键”)连接。如该变速滑移齿轮选用的材料为20MnV，加工工艺流程有：①正火；②锻造；③粗加工；④下料；⑤球化退火；⑥渗碳；⑦低温回火；⑧调质；⑨精加工；⑩淬火。试选择并安排合理的加工工艺流程：④→________________________________________________________________________(填写加工工艺流程的序号)→⑨。 (4)工作台的移动方向与齿条的移动方向________。(填“相同”或“相反”) (5)工作台相对于齿条移动速度的最大差值为________m/min。 11.如图所示为轮系传动路线简图，所有齿轮均为标准齿轮且标准安装，与蜗轮同轴配合处为曲柄摇杆机构。已知带轮D1＝100 mm，D2＝200 mm，z1＝30，z2＝50，z3＝40，z4＝50，z5＝30，z6＝40，z7＝25，z8＝50，轴Ⅲ和轴Ⅴ同轴，z9＝z10＝20，z12为双头蜗杆，蜗轮13齿数为20，其余条件如图所示，试回答下列问题。（π取3.14） （1）齿轮11的齿数z11＝________。 （2）若蜗杆采用45钢制造，则预备热处理应采用________。 （3）重物G的最低运动速度为________mm/s。 （4）如图所示的情况下，工作台的运动方向为________（选填“向左”或“向右”）；此时若工作台移动距离为3 mm，则四杆机构主动作AB旋转________周，此时从动件CD运动方向为________（选填“顺时针”或“逆时针”）。 （5）曲柄AB能够实现的最快运动速度为________r/min，若急回特性系数为K＝2，则极位夹角为________。 12.如图所示传动系统，电机输入转速n=960 r/ min，转向如图所示；平带传动，D1=200mm，D2=400mm，小带轮包角刚好为一般要求的下极限值；z1=z2=z12=z13=20，z5=z7=45，z6=z11=30，z8=60，z9=2，Ⅰ轴与Ⅳ轴同轴线；蜗杆传动的传动比i=30，中心距a=69mm；卷筒与蜗轮z10同轴并一起转动，直径D=100 mm；所有齿轮均为标准齿轮，且模数均为2 mm，试回答下列问题： （1）带传动的中心距为 mm。图中符号 M 代表的是 (填“联轴器”或“离合器”)。 （2）齿轮 z4 的齿数为 ，其齿顶圆半径为 mm。 （3）I 轴有 种转速，最大转速是 r/ min。 （4）图示位置，蜗轮 z10 的转向为 (填“顺时针”或“逆时针”)。 （5）重物 G 上升的最大速度是 mm/ s。 【答案】 一、单项选择题 1-6： C B A B B B 二、分析计算题 7.（1）3 16 （2）0.8（或 4/5） （3）左旋 8. (1) 36mm (2) 右旋 (3) 1570；2880 (4)② (5)② 9.(1)② (2)3 (3)90 (4)2 (5)① (6)③ 10. (1) 梯形；15° (2) 30 (3) 导向平键；②→①→③→⑥→⑩→⑦ (4) 相反 (5) 9.46 11.(1) 60 (2) 正火 (3) 9.42 (4) 向右；4.2×10⁻³；逆时针 (5) 2.5；60° 12. (1) 400；离合器 (2) 100；98 (3 )3；144 (4)逆时针 (5)25.12 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $