機(jī)械設(shè)計(jì)第九版濮良貴課后習(xí)題答案

1、第三章機(jī)械零件的強(qiáng)度3-1某材料的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限=18(JMPa,取循環(huán)基數(shù)N°=5xl(幾心9,試求循環(huán)次數(shù)N分別為7 000、25 000、620 000次時(shí)的有限壽命彎曲疲勞極限。"8叫冊(cè)373.6MP “= 180x9S=3243MP=,80xV=227 0MP3-2已知材料的力學(xué)性能為7、=26GMPa,=170MPa, (Pn =0.2,試?yán)L制此材料的簡(jiǎn)化的等壽命壽命曲線。解A (0J7Q)C(26Q0)5宀1+©% =上乩=竺LZ2 = 283.33M P1 + 0, 1 + 0.2得 0(2833%,2833%),即 D(141.67,141

2、.67)根據(jù)點(diǎn)A(0,17®, C(26Q0), D (141.67,141.67)按比例繪制該材料的極限應(yīng)力圖如下圖所示3-3解 由于D/d=72/62=l. 16r/d=3/62=0.04 &所以.查教材附表31插值査教材附圖3.1,插值得0. 口 0.90則"&1+0。（匕1） = 2 3】"3-4圓軸軸肩處的尺寸為：D=72mm, d=62mm, r=3mm如用題32 中的材料，設(shè)其強(qiáng)度極限GB=420MPa,精車，彎曲，幾=1,試?yán)L制此 零件的簡(jiǎn)化等壽命疲勞曲線。解因卅= 1.2, = - = 0.067 ,查附表3-2,插值得a嚴(yán)1.8

3、8,查附圖 a 45a 453-1得 ".78,將所查值代入公式,即=1 + （-0 = 1 + 0.78x（1.88-1） = 1.69查附圖32,得聽=0.75；按精車加工工藝，查附圖34,得A =0.91, 已知幾=i，則1.691+ 0.75 0.91/. A（0,1 % 35） C（26Q0），加 41.67,】43 J根據(jù)力（0,7234）,C（26Q0）,0（141.67,60.29）按比例繪出該零件的極限應(yīng)力線圖如下圖3-5如題34中危險(xiǎn)截面上的平均應(yīng)力f7m=2（）MPa,應(yīng)力幅fra=2OMPa, 試分別按f =C,求出該截面的計(jì)算安全系數(shù)幾。解 由題 3-4 可

4、知17（MPa/js = 26CMPa,竊=0.2, Ka = 235K (0. 72. 34)D'(141.67, 60. 29)(0, 30)0(20, 0)c* (260. 0) 6(1) r = C工作應(yīng)力點(diǎn)在疲勞強(qiáng)度區(qū)，根據(jù)變應(yīng)力的循環(huán)特性不變公式,其計(jì)算安全系數(shù)1702.35x30+0.2x20= 2.28(2)ca匸作應(yīng)力點(diǎn)在疲勞強(qiáng)度區(qū)，根據(jù)變應(yīng)力的平均應(yīng)力不變公式,其計(jì)算安全系數(shù)c =6+(島-代此 170+(2.35-02)x20 "K血+入)2.35x(30+20)*第五章螺紋連接和螺旋傳動(dòng)5-1分析比較普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋的特點(diǎn)，各舉一

5、例說明它們的應(yīng)用螺紋類型特點(diǎn)應(yīng)用普通螺紋牙形為等力三角形，牙型角60o,內(nèi)外 螺紋旋合后留有徑向間隙，外螺紋牙根 允許有較大的圓角，以減少應(yīng)力留集 中c同一公稱直徑按螺距人小，分為粗 牙和細(xì)牙。細(xì)牙螺紋升角小，自鎖性較 好，搞剪強(qiáng)度高，但因才細(xì)在耐磨，容 易滑扣一般聯(lián)接多用粗牙螺紋， 細(xì)牙螺紋常用于細(xì)小零 件、薄壁管件或受沖擊、 振動(dòng)和變載荷的連接中， 也可作為微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào) 整螺紋用管螺紋牙型為等腰三角 形，牙型角55o,內(nèi) 外螺紋旋合后無徑 向間隙，牙頂有較 大的圓角管聯(lián)接用細(xì)牙普通螺紋薄壁管件非螺紋密封的55o圓柱管螺紋管接關(guān)、旋塞、閥門及其他附件用螺紋密封的55o圓錐管螺紋管子、管接關(guān)、

6、旋塞、閥 門及其他螺紋連接的附 件米制錐螺紋氣體或液體管路系統(tǒng)依靠螺紋密封的聯(lián)接螺紋梯形螺紋牙型為等腰梯形，牙側(cè)角3o,內(nèi)外螺紋 以錐面巾緊不易松動(dòng)，工藝較好，牙根 強(qiáng)度高，對(duì)中性好最常用的傳動(dòng)螺紋鋸齒形螺紋牙型不為等腰梯形，工作面的牙側(cè)角 3o,非工作面的牙側(cè)角30oo外螺紋牙 根有較人的圓介，以減少應(yīng)力集中。內(nèi) 外螺紋旋合后，大徑處無間隙，便于對(duì) 中C兼有矩形螺紋傳動(dòng)效率高和梯形螺 紋牙根旨度高的特點(diǎn)只能用于單向受力的螺紋聯(lián)接或螺旋傳動(dòng)，如螺旋壓力機(jī)5-2將承受軸向變載荷的聯(lián)接螺栓的光桿部分做得細(xì)些有什么好處?答：可以減小螺栓的剛度，從而提高螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度。5-3分析活塞式空氣壓縮氣缸蓋聯(lián)

7、接螺栓在工作時(shí)的受力變化情況, 它的最大應(yīng)力，最小應(yīng)力如何得出？當(dāng)氣缸內(nèi)的最高壓 力提高時(shí),它的最大應(yīng)力，最小應(yīng)力將如何變化?解:最大應(yīng)力出現(xiàn)在壓縮到最小體積時(shí)，最小應(yīng)力出現(xiàn)在膨脹到最大體積時(shí)。當(dāng)汽缸內(nèi)的最咼壓力提咼時(shí)，它的最大應(yīng)力增大，最小應(yīng)力不變。5-4圖5/9所示的底板螺栓組聯(lián)接受外力FL作用在包含x軸并垂直 于底板接合面的平面內(nèi)。試分析底板螺栓組的受力情況，并判斷哪個(gè) 螺栓受力垠大？堡證聯(lián)接安金工作的必要條件有哪些？解：將尺力鋅效轉(zhuǎn)化到底板面上，可知底板受到軸問力色，橫向力心和傾覆 力矩M。-(1) 底板最左側(cè)的螺栓受力最大，應(yīng)驗(yàn)算該螺栓的拉伸強(qiáng)度，要求拉應(yīng)力a<cr *(2)

8、應(yīng)驗(yàn)算底板右側(cè)邊緣的最大擠應(yīng)力要求最大擠壓應(yīng)力喚- 應(yīng)驗(yàn)算底板右側(cè)邊緣的最小擠應(yīng)力要求最小擠壓應(yīng)力 j» 0卩(4)應(yīng)驗(yàn)算底板在橫向力作用下是否會(huì)滑移，要求摩攥力 盼F“ 75-5圖5-49是由兩塊邊板和一塊承重板焊接的龍門起重機(jī)導(dǎo)軌托架。 兩塊邊板各用4個(gè)螺栓與立柱相連接，托架所承受的最大載荷為 20kN,載荷有較大的變動(dòng)。試問：此螺栓連接采用普通螺栓連接還是 較制孔用螺栓連接為宜？為什么？ Q215,若用M6X40較孔用螺栓連 接，已知螺栓機(jī)械性能等級(jí)為8. 8,校核螺栓連接強(qiáng)度。20kN解米用較制孔用螺栓連接為且因?yàn)橥屑芩艿妮d荷有較大變動(dòng)，較制孔用螺栓連接能精確固定 被連接件

9、的相對(duì)位置，并能承受橫向載荷，增強(qiáng)連接的可靠性和緊密 性，以防止受載后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移，而普通螺栓 連接靠結(jié)合面產(chǎn)牛的摩擦力矩來抵抗轉(zhuǎn)矩，連接不牢靠。（1）確定M6X40的許用切應(yīng)力J由螺栓材料Q215,性能等級(jí)8.8,查表5-8,可知口 = 64（jmp“，查 表510,可知S= 3.55.O兀二 640SJ 3.5 - 5.0= (18286-128)MPa£ = 640 = 42667M 卩"Sp 15（2）螺栓組受到剪力F和力矩（T = FL）,設(shè)剪力F分在各個(gè)螺栓 上的力為£，轉(zhuǎn)矩卩分在各個(gè)螺栓上的分力為耳，各螺栓軸線到螺栓 組對(duì)稱中心的

10、距離為幾即r = 75V2mm2cos 45°"專F 專x20=2.5kN20x300x10- =5RN7 8r 8x75x/2xl(r3山圖可知，螺栓最大受力Finax =+F； +2F£cosO = y)2.52 + (52)2 + 2 x 2.5 x 52 xcos45° = 9.01 SkN.T = MWxlO3 = 3 w>k汚 x(6x!0-3)2F9.015x 1 (f：.(y= max = 卩4仏6xl0_3xl 1.4x10-313 X<l<T/，J故M6X40的剪切強(qiáng)度不滿足要求，不可靠。5-6已知一個(gè)托架的邊板用6

11、個(gè)螺栓與相鄰的機(jī)架相連接。托架受一與邊板螺栓組的垂直對(duì)稱軸線相平行、距離為250mm.大小為60kN的載荷作用?，F(xiàn)有如圖550所示的兩種螺栓布置形式，設(shè)采用較制孔用螺栓連接，試問哪一種布置形式所用的螺栓直徑最??？為什么?解螺栓組受到剪力F和轉(zhuǎn)矩，設(shè)剪力F分在各個(gè)螺栓上的力為療, 轉(zhuǎn)矩T分在各個(gè)螺栓上的分力為Fi(a)屮各螺栓軸線到螺栓組屮心的距離為門即r=125mm=20kN_ 竺 _ 60 x 250 x 10"_ 喬 _ 6 x 125 x 10'3由(a)圖可知，最左的螺栓受力最大仏干+巧= 10+20=30kN(b)方案中I存今 60H0KN二 M仏二 FLr喚/ma

12、x 一 6一 660x250xl()-3 x(字 +1252 xKK3= 24.39kN茁I,Jl 02 + (24.39尸 +2xl()x 24.39x r=l/=1由(b)圖可知,螺栓受力最大為= 33.63kN=JF + F/+2££cos° =.由d° '梯*町知采用)(布置形式所用猶燃犠5-7圖5-52所示為一拉桿螺紋聯(lián)接。已知拉丁所受的載荷F=56KN,載荷穩(wěn)定，拉丁材料為Q235鋼，試設(shè)計(jì)此聯(lián)接。解 該題屬于松螺栓聯(lián)接的題目。拉伸強(qiáng)度條件為a56xl03拉桿材料為Q235,其cr=95MPa. 2由 £ = I 56x1q

13、3 . = 27.42 2 Jx95xl06所以取螺栓選用的直徑d二30両.a5-8兩塊金屬板用兩個(gè)M12的普通螺栓聯(lián)接。若接合面的摩擦系數(shù)f=03,螺栓預(yù)緊力控制在其屈服極限的70%。螺栓用性能等級(jí)為4.8 的中碳鋼制造，求此聯(lián)接所能傳遞的橫向載荷。解 螺栓數(shù)目為2,接合面數(shù)為1,取防滑系數(shù)為Ks-1.2,性能等級(jí)為48的碳鋼=320IPa,則螺栓所需預(yù)緊力F0為：FQ 竺“加得岀p s墜. = 112x1"“,1 ©5-9受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接鋼板間采丿II橡膠墊片。已知螺 栓預(yù)緊力Fo=15000N,當(dāng)受軸向工作載荷F=10 000N時(shí)，求螺栓所受 的總拉力及

14、被聯(lián)接件之間的殘余預(yù)緊力。5-10圖5-24所示為一汽缸蓋螺栓組聯(lián)接。已知汽缸內(nèi)的工作壓力P=0lMPa,缸蓋與缸體均為鋼制，直徑Dl=350mm,D2=250mm上、 下凸緣厚均為25mm試設(shè)計(jì)此聯(lián)接。圖5-24受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接解 （1）確定螺栓數(shù)Z和直徑d"查教材5-5,蛭栓間距 Y 7幾取t0=6d,取z=12,則螺栓間距.島= 92ww a z螺栓直徑 d=t 0/6=92/6=15. 33mm,取 d二 16iraru a（2）選擇螺栓性能等級(jí)。選擇螺栓性能等級(jí)為8. 8級(jí)，査教材表5-8提CTp = 300MPafc = 640MPa 卩 計(jì)算螺栓上的載荷，作用在氣

15、缸上的最大壓力化和單個(gè)螺栓上的工作載荷F分別為= 73631NF 二二= 6136"取殘余預(yù)緊力F1二15£由教材公式Z（5-15）,螺栓的總載荷F2=F1+F=2. 5F=2. 5*6136=15340N（4）許用應(yīng)力。按不控制預(yù)緊力確定安全系數(shù).查教材表5-10,取S珂杏用拉應(yīng)力。6=亠160冊(cè)“S（5）驗(yàn)算螺栓的程度。查手冊(cè)，螺栓的大徑E6mm,小徑dl二13. 835im取螺栓公稱長(zhǎng)度1=70.由教材公式（5-19）,螺栓的計(jì)算應(yīng)力二字 = 132.7MFaYQ”滿足強(qiáng)度條件。螺栓的標(biāo)記為GB/T 5782-86M16x70,螺栓數(shù)量z二125-11設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單千斤頂（

16、參見圖5-41）的螺桿和螺母的主要尺寸。起重量為40000N,起重高度為200mm，材料自選。田 541|(1) 選作材料。螺栓材料等選用45號(hào)鋼= 300M o螺母材料選用ZCuA19Mn2,查表確定需用壓強(qiáng)P=15MPa(2) 確定螺紋牙型。梯形螺紋的工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，木 題釆川梯形螺紋。(3) 按耐磨性計(jì)算初選螺紋的中徑。因選用梯形螺紋且螺母兼作支承, 故取妙2.5,根據(jù)教材式(5-45)得(2 >0.8 J= 26.1按螺桿抗壓強(qiáng)度初選螺紋的內(nèi)徑。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，其強(qiáng)度條件為a=-V+3? <6T但對(duì)中小尺寸的螺桿，可認(rèn)為所以上式可簡(jiǎn)化為Og = .3a-=

17、13Qf A<a =辛A式中，A為螺桿螺紋段的危險(xiǎn)截面面積，=;S為螺桿穩(wěn)定性安 全系數(shù)，對(duì)于傳力螺旋，S二3550;對(duì)于傳導(dǎo)螺旋，S=2.5-4.0;對(duì)于精 密螺桿或水平螺桿，S>4本題取值為5故(5) 綜合考慮，確定螺桿直徑。比較耐磨性計(jì)算和抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié) 果，可知本題螺桿直徑的選定應(yīng)以抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果為準(zhǔn)，按國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)GB/T5796-1986選定螺桿尺寸參數(shù)：螺紋外徑d=44mm,螺紋內(nèi)徑 dl=36m叫螺紋中徑d2=40.5mm,螺紋線數(shù)n=l,螺距P=7mm.(6) 校核螺旋的自鎖能力。對(duì)傳力螺旋傳動(dòng)來說，一般應(yīng)確保自鎖性要 求，以避免事故。本題螺桿的材料為鋼，螺母

18、的材料為青銅，鋼對(duì)青 銅的摩擦系數(shù)f=0.09(查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè))o因梯形螺紋牙型角 7Ta 7TCC 9 B 62 12,所以屮=arctan = 3*9'如2f .py = ar ct an = arctan= 519cos 0因"氣可以滿足自鎖要求。注意：若自鎖性不足，可增大螺桿直徑或減沾上螺距進(jìn)行調(diào)整。(7)計(jì)算螺母高度H.因選殲Q所以日二地=101了榊,取為102mm螺 紋圈數(shù)計(jì)算：z=H/P=14.5螺紋圈數(shù)最好不要超過10圈，因此宜作調(diào)整。一般手段是在不影響自鎖性要求的前提下，可適當(dāng)增大螺距P,而本題螺桿直徑的選定以抗壓強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果為準(zhǔn)，耐磨性已相當(dāng)富裕，所 以

19、可適當(dāng)減低螺母高度?，F(xiàn)取螺母高度H=70nmi,則螺紋圈數(shù)卩10,滿 足要求。(8)螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算。由于螺桿材料強(qiáng)度一般遠(yuǎn)大于螺母材料強(qiáng)度, 因此只需校核螺母螺紋的牙根強(qiáng)度。根據(jù)教材表5-13,對(duì)丁青銅螺母 刃=3040必&,這里取30MPa,由教材式(5-50)得螺紋牙危險(xiǎn)截面的剪 切應(yīng)力為QTrDbu= 636MPa<T滿足要求螺母螺紋根部一般不會(huì)彎曲折斷，通常可以不進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。(9)螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算。當(dāng)軸向壓力大于某一臨界值時(shí)，螺桿會(huì)發(fā)生 側(cè)向彎曲，喪失穩(wěn)定性。好圖所示，取B=70mm.則螺桿的工作長(zhǎng)度 l=L+B+H/2=305mm螺桿危險(xiǎn)面的慣性半徑i=dl/4

20、=9mm螺桿的長(zhǎng)度：按一端自由，一段固定考慮，取口2 =竺=67 7螺桿的柔度：廠廠-，因此木題螺桿40Y4Y100,為中柔度壓桿。棋失 穩(wěn)時(shí)的臨界載荷按歐拉公式計(jì)算得Qo= 二 449.剜°亦d=Q011.2U.55.O 所以滿足穩(wěn)定性要求。第六章鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接6-1兩平鍵相隔180。布置，對(duì)軸的削弱均勻，并且兩鍵的擠壓力對(duì)軸平衡，對(duì)軸不產(chǎn)生附加彎炬 受 力狀態(tài)好.兩楔鍵相隔90s -120=布置。若夾角過小，則對(duì)軸的局部肖喝貝過大；若夾角過大，則兩個(gè)楔鍵的總 承載能力下障.當(dāng)夬角為180。時(shí)，兩個(gè)楔鍵的承裁能力大體上只相當(dāng)于一個(gè)楔鍵的承載能力.因此， 兩個(gè)楔鍵間的夬角

21、既不能過大，也不能過小.布直在軸的同一橫截面上.故可將半圓鍵在軸上的鍵槽較深，對(duì)軸的肖U弱校大，不宜將兩個(gè)半I兩個(gè)半圓鍵布苴在軸的同一母線上.通常半圓鍵只用于傳遞載荷不大的場(chǎng)合，一股不采用兩個(gè)半圓漣.脹套串聯(lián)使用時(shí)，由于各脹套的脹緊程度有所不同，因此，承受裁荷時(shí)各個(gè)脹套的承載董是有區(qū)別 的.所以，計(jì)算時(shí)引入額定戟荷系數(shù)曲來考慮這一因素的影響.6-3在一直徑d = 80mm的軸端，安裝一鋼制直齒圓柱齒輪（如下圖）,輪轂寬度L = 1.5d,工作時(shí)有輕微沖擊。試確定平鍵的尺寸，并計(jì)算其允許傳遞的最大扭矩。解根據(jù)軸徑d = 80mm，查表得所用鍵的剖面尺寸為/? = 22mm , /i = 14mm

22、根據(jù)輪轂長(zhǎng)度 L'= 1.5d = 1.5x80 = 120mm取鍵的公稱長(zhǎng)度L = 90mm鍵的標(biāo)記鍵22 x 90GB1096 - 79鍵的工作長(zhǎng)度為 / = L-/? = 90-22 = 68mm 鍵與輪轂鍵槽接觸高度為=根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，取許用擠壓應(yīng)力 訃 1 1 0M根據(jù)普通平鍵連接的強(qiáng)度條件公式 勺嚴(yán)瓷kid變形求得鍵連接傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 = 7x68x80xll0 = 2()94N m2000 20001. 確定聯(lián)軸器處鍵的趣和尺寸選A型平鍵，根據(jù)軸徑rf=70mm，查表61得鍵的tffi尺寸為：d = 20mm，A = 12mm，取鍵長(zhǎng)Z = 110mm

23、,鍵的標(biāo)記為：鍵 20X 110 GB T 1096-2003.2. 校核連接強(qiáng)度聯(lián)軸器的材料為鑄鐵，查表取% = 55MPa, k = 05 = 05xl2 = 6mm,心0 =110 20 = 90mm由公式（61）,擠壓應(yīng)力20007c.=歹kid=2000x1000 =52 pyipa6x90x701 刃滿足強(qiáng)度條件.3. 確定齒輪處鍵的類型和尺寸。選A型平鍵，根據(jù)軸徑 = 90mm,查表61得鍵的截面尺寸為：b = 25mm,Z = 80mm,鍵的標(biāo)記為：25X80 GB T1096-2003.4. 校核連接強(qiáng)度齒輪和軸的材料均為鋼，查表62,取9丿= 110IPa, k = 0.5

24、A = 0.5xl4 = ",mm , l = L-b = 80-25 = 55mm，由公式（61）,擠壓應(yīng)力2000Tkid2000x10007x55x90= 57.7MPa<<7j滿足強(qiáng)度條件.6-51.軸所傳謹(jǐn)?shù)霓D(zhuǎn)矩丁片(1丿2500x250/ 2«187.5N m2. 確定楔鍵尺寸根據(jù)軸徑d= 45mm »查手冊(cè)得鉤頭楔鍵的截面尺寸為：b= 14mm »方= 9mm，取鍵長(zhǎng)L = 70mm » 鍵的標(biāo)記為：14X70GB/T1565-1979.3. 校驗(yàn)連接強(qiáng)度帶輪的材料為鑄鐵，查表#2,取9丿= 55IPa,取/=0.15

25、, Z = Z-= 70-9 = 61mm ,由公式(6-3), 擠壓應(yīng)力1200QTbb+6 問12000x187.514x61x04 + 6x0.15x45)=48.3MPa < ap滿定強(qiáng)度條件.第八章帶傳動(dòng)8-1 V帶傳動(dòng)的q=1450r/min,帶與帶輪的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv = ().51,包角 a,=l8CP,初拉力=360No試問：(1)該傳動(dòng)所能傳遞的最大有效拉力 為多少？ (2)若ddl=10Qnm,其傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為多少？ (3)若傳動(dòng) 效率為0.95,彈性滑動(dòng)忽略不計(jì)，從動(dòng)輪輸出效率為多少？解()Fec = 2F.F0恥= 2x360x=47 &4N+旨紡譏警

26、47咖呼= 2392Nmme(3) P =- “ = I10001000x60x100047&4x1450x3.14x100 nnc=x 0.9 51000x60x1000=3.45k W8-2 V帶傳動(dòng)傳遞效率P = 7.5kW ,帶速v = 10m/s,緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即F"，試求緊邊拉力斤、有效拉力巴和初拉力佗。1°°° 也"5N 10解10001000P巴耳且斥=2佗.f；=2F.=2x750=1500N.仇=斥一¥ = 1500-罟=1 1 2 58-3解 如工也(匕鬥.639 4如.査教林圖89取dc=6

27、39mm查教林衣83取LdM500mm4-(RT)g査教材農(nóng)8-5c得P0=4 91KW袤5d得“厶0 59kw査袞86得KA=1 3査農(nóng)8-8得Ka=0 96,查表8】0得K產(chǎn)】.09所以“P=885KW.8-4有一帶式輸送裝置，其異步電動(dòng)機(jī)與齒輪減速器Z間用普通V帶傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率P=7kW,轉(zhuǎn)速厲=96()伽in,減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速 H2 =330r/min,允許誤差為±5%,運(yùn)輸裝置工作時(shí)有輕度沖擊，兩班制工 作，試設(shè)計(jì)此帶傳動(dòng)。解(1)確定計(jì)算功率心由表8-7查得工作情況系數(shù)心=1.2,故qa=K,P = 1.2x7 = &4kW(2)選擇V帶的帶型根據(jù)、W由圖81

28、1選用B型。(3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑心，并驗(yàn)算帶速由表8-6和8-8,取主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑=18Qnm 驗(yàn)算帶速卩60x1000n x 180 x 96060x1 000= 9.0 4 3ii/s 計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑“譬么W嘰97焙(4) 確定V帶的中心距。和基準(zhǔn)長(zhǎng)度乙 由式().7(島 +</2)<«0 <2(<n +dd2)，初定中心距% = 55(hm。 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ldo = 2% +弓伉+心2)+('" "“J24如= 2x550+(180+500)+色上皿24x550=2214mm由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度_=2

29、24Qnm 實(shí)際中心距° a = a。+ Ld Ld0 = 550 + 2240-2214 = 563min0 2 2中心距的變化范圍為550 630mm。(5) 驗(yàn)算小帶輪上的包角舛57 7°57 3°q = 180。- (dd 2 - ddl)- = 180°-(500 -180)- »147° >90° a563故包角合適。(6) 計(jì)算帶的根數(shù)込 計(jì)算單根V帶的額定功率匕由=185価q =960m/s ,查表 8-4a 得 C嚴(yán)3.25kW=960m/s,/= =查表得仇=0.3 0 3 k3 3 0查表85得k

30、a =0.914,表8-2得kt =1 ,于是 /=(*+*) k“ k, = (3.25+0.303)x0.914x1 = 3.25kW 計(jì)算V帶的根數(shù)乙z = - = = 2.58 Pr 3.25取3根。(7) 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值伉鳥由表83得B型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量g = 018kg/m,所以5但護(hù) +店5。蠱豐：）爲(wèi)；+。用9.04/2環(huán)（8）計(jì)算壓軸力巧,=2z（E）m 慮 i ¥ = 2x3x2 8 2s i6 2N?（9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（略）第九章鏈傳動(dòng)解圖（G , （b）所示布置屮鏈輪按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)合理。陶輪軸線機(jī)具胃金同王鉛垂面內(nèi)卜垂吊捕大,卜鏈輪的有效嚙合齒

31、數(shù)減少,降低了傳動(dòng)能力.應(yīng)采?。?、調(diào)號(hào) 屮心距：2、加張緊輪：3、兩輪偏置等措施。9-1:9-2某鏈傳動(dòng)傳遞的功率P = lkW,主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速zz1=48r/min,從動(dòng)鏈輪 轉(zhuǎn)速n2=14r/min,載荷平穩(wěn)，定期人工潤(rùn)滑，試設(shè)計(jì)此鏈傳動(dòng)。解（1）選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)© =19,大鏈輪的齒數(shù)z2= Zj = xl9 = 65n2 14（2）確定計(jì)算功率由表96查得=1.0,由圖913查得K-1.52,單排鏈，則計(jì)算 功率為Pca = KaK:P = 1 .Ox 1,52x 1 = 1.52kW(3) 選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù) = 1.52kWib, =48r/m i ,查圖 9

32、-11,可選 16A,查表 91, 鏈條節(jié)距p = 25.4mm(4) 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距q = (3050)p = (3050)x25.4 = 762 1270nm。取a()= 90Qnm, 相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為L(zhǎng)0 = 2a° + Z,+Z2+fZ2_Z,>| PPP2I 2兀丿= 2x 900 + 19+65 /65-19Y 25.4wH4325.42l 2兀丿 900取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)厶,=114節(jié)。查表9-7得中心距計(jì)算系數(shù)/, =0.24457,則鏈傳動(dòng)的最大中心距為a = /詞2£, -(© + Z2)=().24457k 25.4x 2x114

33、(19+65) = 895nm(5) 計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式v = _ = 48x19 x 25.4%()3860x1 (XX) 6()x1 0 0 0由-0.3 8S和鏈號(hào)16A,查圖9-14可知應(yīng)采用定期人工潤(rùn) 滑。(6) 計(jì)算壓軸力©有效圓周力為=100 = 10025鏈輪水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)心=1.15,則壓軸力為F產(chǎn)陷 £,=1.15x2592 298(N9-3已知主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速q=850r/min,齒數(shù)z,=21,從動(dòng)鏈齒數(shù)z2=99,中 心距« = 9(X)mm ,滾子鏈極限拉伸載荷為556kN, T作情況系數(shù)K,=l, 試求鏈條所能傳遞的功率。解由

34、倫嚴(yán)55.6kW,查表91得p = 25.4mm,鏈型號(hào)16A根據(jù) p = 25.4mm, nA =850r/min ,查圖 9-11 得額定功率 P(l =35kW由 z, =21 查圖 9-13 得 K: = 1.45且匕=1P<-=35= 24.14kWKaK: 1x1.45解(1)選擇徒輪齒數(shù)假定14謹(jǐn)口38皿由教材衣98取主動(dòng)縫輪齒婁zl=23從動(dòng)fit輪齒數(shù) z2=4zl=69>確定僥節(jié)距P計(jì)尊功奉Pca=KAP=11 25KW林由教材圖913按小犍輪轉(zhuǎn)速工作在額定功率曲線頂點(diǎn)的左側(cè)。査教材表9-10得= 123初選中心距a=40p貝心34,取Lp-128根據(jù)教材我9-

35、10律選取單排鏈.由教材衰911得斑>=】所蕎傳遞的功率為8 55K,根醬PO8 55KW和nl=960r/mm.由教材圖913詵侏號(hào)為10A的單桝饑 同時(shí)也 怔實(shí)頂估計(jì)璉工作左額定功率曲線的頂點(diǎn)的左備是正確的.由數(shù)材稅9.1査得徒 節(jié)距 p=15 875mm (3)確定鏈長(zhǎng)L及中心距""M = （0 002 0 004） a “ 29 2 58w» 實(shí)際中心距a ara « 644 32643.03ww取a=644mm接近650冊(cè)符合題目5?求（3）驗(yàn)鼻儀速 “毗H=5842m/“ 60*1000與原假設(shè)相符根據(jù)釵材圖914釆用油浴衣飛林滑（4）

36、壓軸力計(jì)尊.有效圓周力“=1000- = 1283.8iyv按水平傳動(dòng).取壓軸力系數(shù)=1 15J?|J壓軸力3竹= 1476 38"“第十章齒輪傳動(dòng)10-1試分析圖1047所示的齒輪傳動(dòng)各齒輪所受的力(用受力圖表示 各力的作用位置及方向)。(a). (b)解受力圖如下圖：(a)(b)|Fa310 2 M (1)齒輪A為上動(dòng)輪,齒輪B為"惰輪”,也就是說肉輪B Bt是上動(dòng)輪 又是從動(dòng)輪。沖齒輪B f j左動(dòng)輪A嚙合時(shí),匸作齒何是王側(cè),半齒輪B與從動(dòng)輪 CI®合時(shí).工作齒面是另側(cè)。對(duì)于_個(gè)輪齒來無，塵雙齒作雙齒面受載, 彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)，接觸力是脈動(dòng)循環(huán)，取査教材圖

37、10-21 (d)得接儺疚勞徑度板限應(yīng)力= t0MPa 査教材圖 10-20 (c)得 a =450MPa則其彎曲疲勞極限應(yīng)力及許用應(yīng)力分別為，CFm 0 35MPa2小=Kim = eWMPa &Sjy巧卜如互L = 210WaSy(2)齒輪B為主劫輪.A和C同為從動(dòng)輪時(shí)，齒輪B推動(dòng)齒輪A和C的工作齒面 為同一齒廓面.故理曲應(yīng)力和接儺應(yīng)力均為脈動(dòng)循環(huán)仍取Sy = 15.接融技勞強(qiáng)度極限仍為嘰-60MPa宵曲痰勞極限應(yīng)力= Ofg = 450MPa 則其許用應(yīng)力分別為a= 60MPa如二冬輕1l = 300MRio-3 n：肉而接觸應(yīng)力足脈動(dòng)循環(huán)，齒根彎山應(yīng)力足對(duì)稱循環(huán)。/|：作彎曲強(qiáng)

38、度 計(jì)算時(shí)應(yīng)將圖屮査岀的極限網(wǎng)力值乘以0. 7.10-4答：般齒輪材料4妥選川鍛鋼(屣鋼或金金鋼)對(duì)十桔度要求較低的 齒輪,將苗輪毛坯經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后切齒即為成,這時(shí)蒂度可達(dá)8級(jí),蒂切合 金鋼主芟是漳碳后淬火，最后辻行滾齒等精加丁，兀精度可達(dá)7, 6級(jí)戌或5級(jí)' 對(duì)丁尺寸較大的齒輪,可適用鑄鋼或球嵬鑄鐵,正火后切齒也可達(dá)8級(jí)梢度。10-5提高輪齒抗彎疲勞強(qiáng)度的措施冇:增大齒根過渡冏角、r徑,消除加工刀痕，可降 低齒根應(yīng)力集??；增人軸和支禾的則度，可減小寅面財(cái)部受軋 采取合適的熱處 理方法使倫UL部貝冇足夠的韌性；在齒根部進(jìn)行噴丸、滾床等良而強(qiáng)度，降低齒 輪表面粗糙度,齒輪采用正變位等

39、。炎隔齒面扛點(diǎn)蝕陡力的措施仃：炎崗齒面硬慢：降低衣面粗糙度：增人潤(rùn)滑油 粘皮：提高加工、發(fā)裝粘度以減小動(dòng)袋荷：在許可范圍內(nèi)采戚大變位系數(shù)正 傳動(dòng)，町增大齒輪傳動(dòng)的綜合曲率半徐補(bǔ)充題： 如圖 (b ), 已知標(biāo)準(zhǔn)錐齒輪 fn = 5,z =20,22=50,0 =0.3,7'2 = 4xltf Nmm,材：準(zhǔn)斜齒輪叫=6分24,若中間軸上兩齒輪所受軸向力互相抵消,0應(yīng)為多少？并 計(jì)算2、3齒輪各分力大小。解(1)齒輪2的軸向力：27；2T>Fp = t a(ns i =1 a as i 心=了r t a das idni,- O.50r )z2齒輪3的軸向力：F嚴(yán)舁=孕 I a0

40、=泮斗 a = 2ZLsi4叫Z3 I叫5、c og丿-F(l2 = F(l31a = 2(r,T2=T.2%7(1 - 05叭)t ana sin =盔 sin"®Z3即 sin 0 =mnz3 tanasinm(l-O.50)z2由也皆斜牛2.5sin J2 =0.928cosA =0.371mnz3 tanasinJ2 _ 6x 24x ian2(f x0.928/n(l-O.50jz2 - 5x(1-0.5x03)x50= 0.2289艮卩 =13.231。（2）齒輪2所受各力:27； _27；_2x4x105d J 加(1 一 O.50r)z25x(1-0.5x

41、0.3)x 5 0= 3.765xltfN = 3 765Frl = Ft21anacos<52 = 3.765x 1 x tan2QPx0.371 = 0.508x 1 tf N = 0 5 0 EFa2 =耳 2 tana sin 爲(wèi)=3.765x 1 tf xtan2(Tx 0.928= 1.272x 10N = 1.272kNFt2 _ 3.765x103cosa cos20°= 4kN齒輪3所受各力:2X4X1056x24cosl 3.231° = 5.408x1 O'N = 5.40&N= 2.022x1 ON = 2.022kN_ 斥3

42、tan匕 _ 54()8x 1 (F x “n20°cos”cosl 2321°“ gn"5.40 W.272x叭 “SNcosan cosp= 5.889xl0,N = 5.889kN3.765x1 (fcos20° cosl 2321°10-6設(shè)計(jì)銃床中的一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)，已知 片=7.5kW,羽=145（k/min,z產(chǎn)26,= 54,壽命厶=12005,小齒輪相對(duì)其軸的支 承為不對(duì)稱布置，并畫出大齒輪的機(jī)構(gòu)圖。解（1）選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 銃床為般機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）o

43、材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS,大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBSo（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）確定公式中的各計(jì)算值 試選載荷系數(shù)/C, =1.5 計(jì)算小齒輪傳遞的力矩=竺竺必=竺沁型“939Nnw 1450 小齒輪作不對(duì)稱布置，查表10-7,選取0,=1.0 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Z£ = 189.8M P； 由圖10-21d按齒面碾度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限認(rèn)廠60CM P ;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 i2n=5 5M P o 齒數(shù)比«= = = 2.08z, 26

44、計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N嚴(yán) 65 J厶=60x1450k 1 xl 20001,044x 1 (f1.044x10-=0502x1()92 u 2.08 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 陥=0.9&K加=10 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)Si=A：/W1a/Iiml = 0.98x6 00 5 8MPi=s嘰2 = 103x5 5 9.5 6 .6M Pl Hh S12)計(jì)算計(jì)算小齒輪分度圓直徑心，代入阮中較小值 u + 1S丿>2.321.5x49397 2.08+1xx1 2.08"1898、<5665；=53.577mm 計(jì)算圓周速度卩v =

45、_nd_ = 3.14x53.577 x 1450 = 4 Q 6 60x1000“° 八 計(jì)算尺寬b60x1 0 0 0b = d>tldh =1x53.577= 53.577mm計(jì)算尺寬與齒高之比彳51577 = 2 06hBm26h = 2.25/?ir = 2.25x 2.061= 4.636mmb 53.577.= 11.56h 4.636計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)u = 40 6s, 7級(jí)精度，查圖10-8得動(dòng)載荷系數(shù)Kv =1.2直齒輪，KHa=KFoL=由表10-2查得使用系數(shù)KQ.25由表10-4用插值法查得心 =1.420山£ = 11.56, =1.420

46、,查圖 10-13 得 0=1.37故載荷系數(shù) K = KaKvKHuK =1.25x1.2x1x1.420= 2.13按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑= 53.577x3/=60.221.5計(jì)算模數(shù)加加旦=聖空=2.32mm取 m = 2.5 兒何尺寸計(jì)算分度圓直徑：d=m° =2.5x26= 65mmd2 =mg =2.5x54= 135mm中心恥"警=警"皿確定尺寬：2K7 u + 2.5Z£ 丫du2x2.13x49.、b”丿397 2.08+1xzwf2.5x189.8652XX2.08< 5665b>=5 1.74mm圓整后取

47、 $ =52mm =57mm°(3)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限I=5 0MP;大 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限*£2 =3&M P O 由圖10-18取彎曲疲勞壽命K砂=()$9,Kfn2=0.93。 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S-1.4匕=Kffex = Q-89x50° =317.86M PL AJ1 S1.4=KfMfe2 = ° 93x5OO = 252.43M PL Eh S1.4 計(jì)算載荷系數(shù)K = KAKvKFaK =1.25x1.2x1x1.37 = 2.0 5 查取齒形系數(shù)及應(yīng)力校

48、止系數(shù)由表 10-5 查得 Yf =2.6Yf = 2.304 4t| 4t3E =1.5 9 K =1.712 校核彎曲強(qiáng)度根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件公式 5二欝丫心進(jìn)行校核 bdm a a2x2.055x4939752x65x2.5x2.6xl.595=99.64M2x2.055x4939752x65x2.5x2.3x 1.712=94.6 IM P%"所以滿足彎曲強(qiáng)度，所選參數(shù)合適。10-7某齒輪減速器的斜齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)，已知q=750r/min,兩齒輪 的齒數(shù)為z, =24,z2 =10S = 9°22,mn =6mm = /60mn, 8級(jí)精度，小齒輪材料 為38SiMn

49、Mo （調(diào)質(zhì)），大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），壽命20年（設(shè)每 年300工作日），每日兩班制，小齒輪相對(duì)其軸的支承為對(duì)稱布置，試 計(jì)算該齒輪傳動(dòng)所能傳遞的功率。解（1）齒輪材料硬度查表10-1,根據(jù)小齒輪材料為38SiMnMo （調(diào)質(zhì)），小齒輪硬度 217269HBS,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），大齒輪硬度217255 HBS（2）按齒面接觸疲勞硬度計(jì)算 t 三 0曲;”_hJ_Y，_ 2K « + 1 ZHZE） 計(jì)算小齒輪的分度圓直徑6/1= = = 14595mm 計(jì)算齒寬系數(shù)b = 160石一 145.95= 1.096 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) Z£ =1

50、89.8MPa2 ,由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Z =2.47 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 iimi=73CMPa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限血=550MPao 齒數(shù)比w=A = 12? = 4.5Z 24 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N、=60nJLh =60x 750x1x300x20x2 = 5.4 x10sw 4.52626由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)K加=1.04,K宓2=1計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S = l26也=心皿唄=104x7 37 5 QM PS1b" = 2<7/lim2 = 11x550 = 605M P、 1由圖

51、10-26 查得 =0.75,5 =0.8&貝喊=為+42 = 163計(jì)算齒輪的圓周速度v = _kJ = 3.14x145.95x750 =5 ? ?60x100060x10 0 0計(jì)算尺寬與齒高之比彳=145.95xcos9Q22=6mmh = 2.23% = 2.25x6 = 13.5mmb 二 160A=11.852626他計(jì)算載荷系數(shù)26根據(jù)V = 5.729m/s , 8級(jí)精度，查圖10-8得動(dòng)載荷系數(shù)K嚴(yán)1.22 由表 10-3,查得 Kfia = KFa = 1.4按輕微沖擊，由表102查得使用系數(shù)=1.25由表10-4查得心=1.380按。產(chǎn)1查得由 y = 11.8

52、5 , K“ =1.3 8,查圖 10-13 得心=1.33故載荷系數(shù)K = KAKvKHaK = 1.25x 1.22x 1.4x 1.3 8 0 2.9 4由接觸強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩T_±_ (，_ 2K ” + 1 IZHZ£ 丿L096xl.63xl45.9534.5(605 丫2x2.9464.5 + 1(2.47x189.8丿= 1284464096N(3)按彎曲強(qiáng)度計(jì)算t < 0屁盜叫1 _ 2KY“ Y/sa 計(jì)算載荷系數(shù) K = KaKvKFuK = 1.25x 1.22x 1.4x 133 = 2.8 4 計(jì) 算 縱 向 重 合 度切=().31 曲

53、憶| tan" = ().318x 1.096x 24x tan9°22= 1.38() 由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 勺=0.92 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Z. _24cos-osZ)3=24.99乙108cos3" - (cos9°227= 1123 查取齒形系數(shù)N及應(yīng)力校正系數(shù)7由表 10-5 查得 £=2.62$2=2.17& =1592 = 1.8()由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限尬嚴(yán)52CMP;大 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2 =4 3M Po 由圖10-18取彎曲疲勞壽命Km=（）.8&Kfn2=（）.9（）。

54、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S = I4=KfnSe = 0&X520 = 305.07M P 7 S1.5Pf 2 =kfn2fe2 = 0-90 x 430 = 258m p ；S1.5計(jì)算大、小齒輪的昆1,并加以比較Y/sa0" 一 305.07 _73 23 怙靄 2.62x1.59取抿嚴(yán)= 66.05由彎曲強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩< 經(jīng)如上=1.096x1.63x145.952x6 *= 2885986309N mm2KY卩YFaYSa 2x2.840x0.92（4）齒輪傳動(dòng)的功率取由接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度確定的最大轉(zhuǎn)矩中的最小值即 7； =128446O96Np二 皿9.55 xlO61284464.096x7509.55 x 106= 100.87kW10-R解（1）選擇齒輪的材料和精度等級(jí)。根據(jù)教材農(nóng)10-1選人小齒輪材料均為 20CrMnTi,滲碳淬火。小齒輪齒而硬度取621IRC,大齒輪齒面硬度取