机械设计第九版濮良贵课后习题答案.pdf

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1、第 三 章 机 械 零 件 的 强 度 习 题 答 案 3-1某 材 料 的 对 称 循 环 弯 曲 疲 劳 极 限 心=1 8 0 M P a，取 循 环 基 数 乂=5x106，加=9,试 求 循 环 次 数 N 分 别 为 7 000、25 000、620 000次 时 的 有 限 寿 命 弯 曲 疲 劳 极 限。解=(7T=18 x1|=373.6MPa0-IN2=180 x95 X 1()62.5 x 1(/=324.3MPa=180 x95xlQ66.2x1()5=227.0MPa3-2 已 知 材 料 的 力 学 性 能 为 Q=2 6 0 M P a,%=1 7 0 M P a

2、，我=0.2,试 绘 制 此 材 料 的 简 化 的 等 寿 命 寿 命 曲 线。解(0,170)C(260,0)二 2。/2。1+62x1701+0.2=283.33MPa得 D(283.3%,283.3%),即 D(141.67,141.67)根 据 点 4(0,170),C(260,0),D(141.67,141.67)按 比 例 绘 制 该 材 料 的 极 限 应 力 图 如 下 图 所 示7a3-4 圆 轴 轴 肩 处 的 尺 寸 为：Z?=7 2 m m,t/=6 2 m m,3 m m。如 用 题 3-2中 的 材 料，设 其 强 度 极 限 OB=4 2 0 M P a,精 车

3、，弯 曲，风=1,试 绘 制 此 零 件 的 简 化 等 寿 命 疲 劳 曲 线。解 因?=1.2,-=0.067,查 附 表 3-2，插 值 得 匕=1.88,查 附 图 3-1d 45 a 45得 心 0.78,将 所 查 值 代 入 公 式,即 k。=l+ga。-1)=1+0.78x(1.88-1)=1.69查 附 图 3-2 得=0.75按 精 车 加 工 工 艺，查 附 图 3-4 得 乩=0.91,已 知 凡=1,则(，1 7%35)。侬。，。)，41.67,.6%35)根 据 的 72.34),0(260,0),。(.67,60.29)按 比 例 绘 出 该 零 件 的 极 限

4、应 力 线 图 如 下 图 j3-5 如 题 3-4中 危 险 截 面 上 的 平 均 应 力=20MPa,应 力 幅 g=2 0 M P a,试 分 别按 r=C/=c,求 出 该 截 面 的 计 算 安 全 系 数 工。解 由 题 3-4 可 知%=170MPa,q=260MPa，e=0.2,K,=2.35工 作 应 力 点 在 疲 劳 强 度 区，根 据 变 应 力 的 循 环 特 性 不 变 公 式，其 计 算 安 全 系 数 鼠%储%+/1702.35x30+0.2x20=2.28(2)工 作 应 力 点 在 疲 劳 强 度 区，根 据 变 应 力 的 平 均 应 力 不 变 公 式

5、，其 计 算 安 全 系 数 月+(簿-2 讥 1 170+(2.35-0.2。1 2 0“储(4+。)2.35x(30+20)第 五 章 螺 纹 连 接 和 螺 旋 传 动 习 题 答 案 5-5 图 5-49是 由 两 块 边 板 和 一 块 承 重 板 焊 接 的 龙 门 起 重 机 导 轨 托 架。两 块 边 板 各 用 4 个 螺 栓 与 立 柱 相 连 接，托 架 所 承 受 的 最 大 载 荷 为 20kN，载 荷 有 较 大 的 变 动。试 问：此 螺 栓 连 接 采 用 普 通 螺 栓 连 接 还 是 钱 制 孔 用 螺 栓 连 接 为 宜？为 什 么？Q215,若 用 M

6、6x40钱 孔 用 螺 栓 连 接，已 知 螺 栓 机 械 性 能 等 级 为 8.8,校 核 螺 栓 连 接 强 度。因 为 托 架 所 受 的 载 荷 有 较 大 变 动，钱 制 孔 用 螺 栓 连 接 能 精 确 固 定 被 连 接 件 的 相 对 位 置，并 能 承 受 横 向 载 荷，增 强 连 接 的 可 靠 性 和 紧 密 性，以 防 止 受 载 后 被 连 接 件 间 出 现 缝 隙 或 发 生 相 对 滑 移，而 普 通 螺 栓 连 接 靠 结 合 面 产 生 的 摩 擦 力 矩 来 抵 抗 转 矩，连 接 不 牢 靠。(1)确 定 M6X40的 许 用 切 应 力 由 螺

7、栓 材 料 Q215,性 能 等 级 8.8,查 表 5-8,可 知 q=640M Pa,查 表 5-10,可 知 S=3.55.0反 _ 640由 一 3.5 5.0=(182.86 128)MPa 7 1=-=426.67MPaP Sn 1.5（2 螺 栓 组 受 到 剪 力 尸 和 力 矩:T=FL），设 剪 力 F分 在 各 个 螺 栓 上 的 力 为,转 矩 厂 分 在 各 个 螺 栓 上 的 分 力 为，各 螺 栓 轴 线 到 螺 栓 组 对 称 中 心 的 距 离 为/；即 r=75V2mm2 cos 45尸 x20=2.5kN8 8F _ _ _ 2 0 x 3 0 0 x 1

8、 0-6J 8r 8x75V 2xlO-3由 图 可 知，螺 栓 最 大 受 力 Fmm=J U+歹+2月 百 cos。=J 2 S+（5伪 2+2 x 2.5x 5及 x cos45。=9.015kNT=9015xl（）3=s i g 汨 河 卜 做 2 丫 故 M 6x40的 剪 切 强 度 不 满 足 要 求，不 可 靠。5-6已 知 一 个 托 架 的 边 板 用 6 个 螺 栓 与 相 邻 的 机 架 相 连 接。托 架 受 一 与 边 板 螺 栓 组 的 垂 直 对 称 轴 线 相 平 行、距 离 为 250mm、大 小 为 60kN的 载 荷 作 用。现 有 如 图 5-50所

9、示 的 两 种 螺 栓 布 置 形 式，设 采 用 校 制 孔 用 螺 栓 连 接，试 问 哪 一 种 布 置 形 式 所 用 的 螺 栓 直 径 最 小？为 什 么？(a)(b)解 螺 栓 组 受 到 剪 力 F 和 转 矩，设 剪 力 尸 分 在 各 个 螺 栓 上 的 力 为，转 矩 T分 在 各 个 螺 栓 上 的 分 力 为 外（a）中 各 螺 栓 轴 线 到 螺 栓 组 中 心 的 距 离 为 r,即 125mmFi=工 x 60=10kN 6 6FL6r60 x 250 x IO6 x 125 x IO-=20kN由（a）图 可 知，最 左 的 螺 栓 受 力 最 大 小 x=E

10、+与=10+20=30kN（b）方 案 中 F.=-F=-x60=10kN 6 6%Mr FLvmax _ max-6 一 6歹 歹/=1 i=60X250X10-3X+1252 xlO-3：-；-2/-=24.39kNM T)+4 x(苧)+12，x l-6由（b）图 可 知，螺 栓 受 力 最 大 为 41ax=,6+尸：+2岑 号 cose=1102+(24.39)2+2xl0 x 24.39 x=33.63kN.由 为 之 J牛 牛 可 知 采 用（a）布 置 形 式 所 用 的 螺 栓 直 径 较 小 V/5-10解 Q）确 定 螺 栓 数 z和 直 径 d.，查 教 材 5-5,螺

11、 栓 间 距 4 Y 7d,取 t0=6d,取 z=12,则 螺 栓 间 距“t0=92wn Z螺 栓 直 径 d=t0/6=92/6=15.33iran,取 1=16由.“（2）选 择 螺 栓 性 能 等 级。选 择 螺 栓 性 能 等 级 为 8.8级，查 教 材 表 5-8提%=800朋%,5=6 4 0 M”（3）计 算 螺 栓 上 的 载 荷，作 用 在 气 缸 上 的 最 大 压 力 4 和 单 个 螺 栓 上 的 工 作 载 荷 F 分 别 为“T FZ）2F=p=7363Ns 4FF=）=6136Nz取 残 余 预 紧 力 Fl二 1.5F,由 教 材 公 式 Z（5-15）,

12、螺 栓 的 总 载 荷“F2=F1+F=2.5F=2.5*6136=15340N4-（4）许 用 应 力。按 不 控 制 预 紧 力 确 定 安 全 系 数，查 教 材 表 5-10,取 S=4,许 用 拉 应 力 一 b=2=160MPa“S（5）墩 算 螺 栓 的 强 度。查 手 册，螺 栓 的 大 径 d=16inm,小 径 dl=13.835mm.取 螺 栓 公 称 长 度 1=70西”由 教 材 公 式（5-19）,螺 栓 的 计 算 应 力 c=小 或=132 7Aff%Yb，弼 满 足 强 度 条 件。螺 栓 的 标 记 为 GB/T 5782-86M16x70,螺 栓 数 量

13、z=12.*第 六 章 键、花 键、无 键 连 接 和 销 连 接 习 题 答 案 6-3 在 一 直 径 d=80mm 的 轴 端，安 装 一 钢 制 直 齿 圆 柱 齿 轮（如 下 图），轮 毂 宽 度 L=1.5d,工 作 时 有 轻 微 冲 击。试 确 定 平 键 的 尺 寸，并 计 算 其 允 许 传 递 的 最 大 扭 矩。L 解 根 据 轴 径”=80mm,查 表 得 所 用 键 的 剖 面 尺 寸 为 6=22mm,h=14mm根 据 轮 毂 长 度 L=1,5d=1.5x80=120mm取 键 的 公 称 长 度 L=90mm键 的 标 记 键 22 x 90GB1096-7

14、9键 的 工 作 长 度 为 l=L-h=9 0-22=68mm键 与 轮 毂 键 槽 接 触 高 度 为 左=3=7mm根 据 齿 轮 材 料 为 钢，载 荷 有 轻 微 冲 击，取 许 用 挤 压 应 力%=UOMPa根 据 普 通 平 键 连 接 的 强 度 条 件 公 式。产 畛 詈 kid变 形 求 得 键 连 接 传 递 的 最 大 转 矩 为kldop 7x68x80 x1102000 2000=2094N-m第 八 章 带 传 动 习 题 答 案 8-1 V 带 传 动 的 勺=1450 min芾 与 带 轮 的 当 量 摩 擦 系 数=0.51包 角%=180。，初 拉 力

15、与=360N。试 问：（1）该 传 动 所 能 传 递 的 最 大 有 效 拉 力 为 多 少？（2）若 虱=100mm,其 传 递 的 最 大 转 矩 为 多 少？（3）若 传 动 效 率 为 0.95,弹 性 滑 动 忽 略 不 计，从 动 轮 输 出 效 率 为 多 少？1 1 L_ 解 兄=2F。=2 x 3 6 0 x=478.4N（2）T=几 9=478.4 x=23.92N-mm(3)P濡 十 屋 氤.478.4x1450 x3.14x100=3.45kW1000 x60 x1000 xO.958-2 V带 传 动 传 递 效 率 P=7.5 k W，带 速 O m/s，紧 边

16、拉 力 是 松 边 拉 力 的 两 倍,即 月=入，试 求 紧 边 拉 力 耳、有 效 拉 力 乙 和 初 拉 力 尼。解.p=小 10001000P_ 1000 x7.5v 10-=750Ng=片 _&且 片=2 鸟=2,=2x750=1500N：F,=F0+?.耳=片%=1500 3=1125N0 1 2 28-4 有 一 带 式 输 送 装 置，其 异 步 电 动 机 与 齿 轮 减 速 器 之 间 用 普 通 V带 传 动，电 动 机 功 率 P=7kW,转 速=960 min,减 速 器 输 入 轴 的 转 速 2=330 min,允 许 误 差 为 5%,运 输 装 置 工 作 时

17、 有 轻 度 冲 击，两 班 制 工 作，试 设 计 此 带 传 动。解(1)确 定 计 算 功 率 匕 由 表 8-7查 得 工 作 情 况 系 数 K A=L2,故 心=治 尸=L2x7=8.4kW(2)选 择 V带 的 带 型 根 据 匕、勺,由 图 8-11选 用 B型。(3)确 定 带 轮 的 基 准 直 径 4,并 验 算 带 速 V 由 表 8-6和 8-8,取 主 动 轮 的 基 准 直 径=180mm 验 算 带 速 nV=必 460 x100071x180 x96060 x1000=9.0432 m/sv5m/s v30m/s.带 速 合 适 计 算 从 动 轮 的 基 准

18、 直 径 而 小)=180 x 9 6 0 x(1.0 5)=497.45mm2 n2 330(4)确 定 V 带 的 中 心 距。和 基 准 长 度%由 式 0.7+4/2)W/W 2(必+4/2),初 定 中 心 距。0=550mm 0 计 算 带 所 需 的 基 准 长 度 L.o-2%+.E+应 2)+J2 4ao=2 x 550+巴(180+500)+(5()()-180).2 4x550a 2214mm由 表 8-2选 带 的 基 准 长 度 Ld=2240mm 实 际 中 心 距“Q a Q+Ld-LM 90a 563故 包 角 合 适。(6)计 算 带 的 根 数 z 计 算

19、单 根 V 带 的 额 定 功 率 匕 由 dm=180mm和 勺=960m/s,查 表 8-4a 得 综=3.25kW根 据 勺=960m/s,i=&=2.9和 B型 带，查 表 得 轨=0.303kW查 表 8-5 得%=0.914,表 8-2 得 勺=1,于 是 Pr=(/+)-ka-k=(3.25+0.303)x0.914x 1=3.25kW 计 算 V 带 的 根 数 zPr 3.25=2.58取 3根。(7)计 算 单 根 V带 的 初 拉 力 的 最 小 值 由 表 8-3得 B型 带 的 单 位 长 度 质 量 4=018kg/m,所 以 伊。L=5。%+4=5。，隽 黑 黯+

20、0.18X9.04322=283N(8)计 算 压 轴 力/=2 z(4)min si吟=2 x 3 x 283 x sin*1628N(9)带 轮 结 构 设 计(略)第 九 章 链 传 动 习 题 答 案 9-2某 链 传 动 传 递 的 功 率 P=lkW,主 动 链 轮 转 速=48r/min,从 动 链 轮 转 速%=14r/min,载 荷 平 稳，定 期 人 工 润 滑，试 设 计 此 链 传 动。解(1)选 择 链 轮 齿 数 取 小 链 轮 齿 数 4=19,大 链 轮 的 齿 数 Z2=iZ=zt=x 19=65n2 14(2)确 定 计 算 功 率 由 表 9-6查 得 跖

21、=1.0,由 图 9-13查 得 储=1.52,单 排 链，则 计 算 功 率 为 Pca=KAKZP=1.0 X1.52 X1=1.52kW(3)选 择 链 条 型 号 和 节 距 根 据 匕=1.52kW及 勺=48r/min,查 图 9-11,可 选 16A,查 表 9-1,链 条 节 距 p=25.4mm(4)计 算 链 节 数 和 中 心 距 初 选 中 心 距 为=(30 50)2=(30 50)x25.4=762 1270mm。取%=900mm，相 应 的 链 长 节 数 为 Lp。/2%,Z1+z2|z2-zl)PP 2 2H J a0(900 19+65(65-19K254+

22、-2-rI 2 兀 J25.4900114.3取 链 长 节 数%=114节。查 表 9-7得 中 心 距 计 算 系 数 工=0.24457,则 链 传 动 的 最 大 中 心 距 为 a=P乜-(z,+z2)=0.24457x25.4x2xll4-(19+65)895mm(5)计 算 链 速 v,确 定 润 滑 方 式V=6=4XoOO4fe-386m/S由 v=0.386m/s和 链 号 16A,查 图 9-14可 知 应 采 用 定 期 人 工 润 滑。(6)计 算 压 轴 力 有 效 圆 周 力 为 Fe=1000=lOOOx I 2591Nv 0.386链 轮 水 平 布 置 时

23、的 压 轴 力 系 数”L15,则 压 轴 力 为 F 1.15x2591*2980NP r p e9-3 已 知 主 动 链 轮 转 速 骨=850r/m in,齿 数 马=21,从 动 链 齿 数 z?=99,中 心 距“=900m m,滚 子 链 极 限 拉 伸 载 荷 为 55.6kN,工 作 情 况 系 数 3=1，试 求 链 条 所 能 传 递 的 功 率。解 由 稣 m=55.6kW,查 表 9 T 得 p=25.4mm,链 型 号 16A根 据 p=2 5.4 m m,勺=850r/min,查 图 9-11得 额 定 功 率 匕=35kW由 Z 1=21 查 图 913 得 K

24、=1.45且 储=1P 35P J=-=24.14kWKAK.1X1.45第 十 章 齿 轮 传 动 习 题 答 案 1 0-1试 分 析 图 1 0-4 7所 示 的 齿 轮 传 动 各 齿 轮 所 受 的 力（用 受 力 图 表 示 各 力 的 作 用 位 置 及 方 向）。(a)(b)补 充 题:如 图（b）,已 知 标 准 锥 齿 轮 加=5,4=2 0上=50,备=0.3,T2=4 x l（）5N.mm,标 准 斜 齿 轮%=6/3=24,若 中 间 轴 上 两 齿 轮 所 受 轴 向 力 互 相 抵 消，夕 应 为 多 少？并 计 算 2、3 齿 轮 各 分 力 大 小。解(1)齿

25、 轮 2 的 轴 向 力：2T 27Fa2=Fr tan a sin 4=-tan a sin=彳-r-tan a sin n-dm2 加(1-0.5 汽,2齿 轮 3 的 轴 向 力：F“3=FR t a n)=2 t a n=/、tan夕=-s i n d3 I m.z?1 mnz(c o s为.。=小=20。,心=7；,/(1-0.5 0 J z22Ttan a sin%=sin i?ndn/?-WZ3tanO!Sin52由 tan5,=&=2.5-Z|20z.sin 52=0.928 cos S2=0.371sin mnz3 tan a sin J26x 24x tan 20 x 0.

26、928w(l-0.5。25 x(l-0.5 x 0.3)x500.2289即=13.231。(2)齿 轮 2 所 受 各 力:2T22 x 4 x l05dm2/M(1-O.507J)Z2 5X(1-0.5X0.3)X503.765xl03N=3.765kNFr2=FI 2 tan a cos 为=3.765 x l03x tan 20 x0.371=0.508xl03N=0.508kNFa 2=Ft2 tana sin J k Ncos a cos 20齿 轮 3所 受 各 力:耳 3=2=厂 2=2 Z L cos B=2 x 4*叱 cos 13.231。=5.408 X 1 o N=5

27、.408kN4|mnz3 mnz3 6x24、cos)Fr3=/an%=5.408 x IO?x tan 20。=2 0 2 2 x l 03N=2.022kNcos cosl2.321,3=&tan Q=5.408x IO,x tan5.408 xl()3 x tan 20。cosl2.321=1.272xl03N=1.272kNFp3.765 xlO3cos a“cos 夕 cos 20 cos 12.321 5.889xl03N=5.889kN10-6 设 计 铳 床 中 的 一 对 圆 柱 齿 轮 传 动，已 知 片=7.5kW,%=1450r/min，z=26*2=54,寿 命（=1

28、2000h，小 齿 轮 相 对 其 轴 的 支 承 为 不 对 称 布 置，并 画 出 大 齿 轮 的 机 构 图。解 Q）选 择 齿 轮 类 型、精 度 等 级、材 料 选 用 直 齿 圆 柱 齿 轮 传 动。铳 床 为 一 般 机 器，速 度 不 高，故 选 用 7级 精 度（GB10095-88 1 材 料 选 择。由 表 10-1选 择 小 齿 轮 材 料 为 40Cr（调 质），硬 度 为 280HBS,大 齿 轮 材 料 为 45双 调 质）硬 度 为 240HBs二 者 材 料 硬 度 差 为 40HBS。（2）按 齿 面 接 触 强 度 设 计 悟 宁 阂 1）确 定 公 式

29、中 的 各 计 算 值 试 选 载 荷 系 数（=1.5 计 算 小 齿 轮 传 递 的 力 矩T 95.5 xlO5/95.5X105X7.5T,=-L=-=49397N-mm1 勺 1450 小 齿 轮 作 不 对 称 布 置,查 表 10-7,选 取=1。由 表 10-6查 得 材 料 的 弹 性 影 响 系 数 4=189.8MPa3 由 图 10-21d按 齿 面 硬 度 查 得 小 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限%加 1=600MPa；大 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限 啖“2=550MPa。齿 数 比=&=更=2.08Z 1 26 计 算 应 力 循 环

30、次 数 N,=6QnJLh=60 x1450 x1x12000=1.044 x 109乂=1.044x109=0 502x 109u 2.08 由 图 10T 9取 接 触 疲 劳 寿 命 系 数 K,m=0.98,K“M 2=LO 计 算 接 触 疲 劳 许 用 应 力 取 失 效 概 率 为 1%,安 全 系 数 S=1=898x600=588MPaL S i K N 2%“加 2=L035550=566.5MPaL s 12)计 算 计 算 小 齿 轮 分 度 圆 直 径 4,代 入 后/中 较 小 值 d 2 3231乌.四 二 T1.5x49397 2.08+1(189.81 2.0

31、8 1566.5=53.577mm 计 算 圆 周 速 度 丫 v=兀 4 四 60 x10003.14x53.577x145060 x1000=4.066 m/s 计 算 尺 宽 6b=跖=1 x 53.577=53.577mm 计 算 尺 宽 与 齿 高 之 比?h叫=%453.57726=2.061mmh=2.25 叫=2.25 x 2.061=4.636mmb工 53.5774.636=11.56 计 算 载 荷 系 数 根 据 v=4.066m/s,7级 精 度，查 图 10-8得 动 载 荷 系 数 Kr=1.2直 齿 轮，KH a=KF a=由 表 10-2查 得 使 用 系 数

32、 七=1.25由 表 10-4用 插 值 法 查 得 K 矽=1.420由,=11.56,K故 载 荷 系 数 胡=1420,查 图 10-13 得 K 印=1.37K=K K K.K 邯=1.25x1.2x1x1.420=2.13 按 实 际 的 载 荷 系 数 校 正 所 算 的 分 度 圆 直 径 4=喷 53.577x3 2 13=60.22V 1.5 计 算 模 数 加 加=4=460.2226=2.32mm取 7=2.5 几 何 尺 寸 计 算 分 度 圆 直 径：4=mz=2.5 x 26=65mmd2=mz2=2.5x54=135mm中，1 也 巨：a=6 5+1 3 5=10

33、 0 m m2 2确 定 尺 宽：22I=51.74mmd；u DH J2x2.13x49397 2.08+1(2.5x189.8652 2.08 1 566.5圆 整 后 取 与 二 52mm 力 1=57mm。(3)按 齿 根 弯 曲 疲 劳 强 度 校 核 由 图 10-20C查 得 小 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 强 度 极 限”阳=500MPa弯 曲 疲 劳 强 度 极 限 F E 2-3 8 0 P d o 由 图 10-18取 弯 曲 疲 劳 寿 命 不 超=0.89,K,，N2=0.93。计 算 弯 曲 疲 劳 许 用 应 力 取 弯 曲 疲 劳 安 全 系 数 S=1.4 组

34、.=9xSCX)=3 u.86MPaL F1 S 1.4 K F，2%2=3 型=252.43MPaL F h S 1.4 计 算 载 荷 系 数 K=KAKvKFaK=1.25 x 1.2 x 1 x 1.37=2.055；大 齿 轮 的 查 取 齿 形 系 数 及 应 力 校 正 系 数 由 表 10-5 查 得 力,=2.6%,=2.304K=1.595 K=1.712 校 核 弯 曲 强 度 根 据 弯 曲 强 度 条 件 公 式 Y F Y S 4 凡 进 行 校 核 bam a ao=2KT y yF b d g%2x2.055x49397-t/i-x 2.6x1.595=99.6

35、4MPa oF.52x65x2.5 尸%2K7 2x2.055x49397bd.m F a2 Sa2 52x65x2.5X 2.3 X 1.712=94.61MPa7F2所 以 满 足 弯 曲 强 度，所 选 参 数 合 适。1 0-7某 齿 轮 减 速 器 的 斜 齿 轮 圆 柱 齿 轮 传 动，已 知=750r/min,两 齿 轮 的 齿 数 为 4=24*2=108,夕=9。22；%=6mm,6=/60mm,8 级 精 度，小 齿 轮 材 料 为 38SiMnMo（调 质），大 齿 轮 材 料 为 4 5钢（调 质），寿 命 2 0年（设 每 年 300工 作 日），每 日 两 班 制，

36、小 齿 轮 相 对 其 轴 的 支 承 为 对 称 布 置，试 计 算 该 齿 轮 传 动 所 能 传 递 的 功 率。解（1）齿 轮 材 料 硬 度 查 表 10-1,根 据 小 齿 轮 材 料 为 38 S iM n M。（调 质），小 齿 轮 硬 度 217-269HBS大 齿 轮 材 料 为 45锹 调 质），大 齿 轮 硬 度 217255 H BS（2）按 齿 面 接 触 疲 劳 硬 度 计 算 计 算 小 齿 轮 的 分 度 圆 直 径 24x6cos922=145.95mm 计 算 齿 宽 系 数 为 b 160,八”0,=-=1.096d 4 145.95 由 表 10-6查

37、 得 材 料 的 弹 性 影 响 系 数 Zg=189.8MPa；,由 图 10-30选 取 区 域 系 数 Z=2.47 由 图 1 0-2 1 d按 齿 面 硬 度 查 得 小 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限 咻 mi=730MPa；大 齿 轮 的 接 触 疲 劳 强 度 极 限%加 2=550MPa。齿 数 比，告 计 算 应 力 循 环 次 数M=60 必=60 x750 x1x300 x20 x2=5.4x108 由 图 10-19取 接 触 疲 劳 寿 命 系 数 K HN=1.04,K HN2=L 1 计 算 接 触 疲 劳 许 用 应 力 取 失 效 概 率 为 I

38、%,安 全 系 数 S=1 1=K 城 区 心 也!=104x730=759.2MPaL WJ|S 1 勺 史 如 皿=1 比 55。=6 05MPaL HJ2$1 由 图 10-26 查 得%=0.75,a2=0.88,则%=%i+%=L63 计 算 齿 轮 的 圆 周 速 度 兀 4 8 3.14x145.95x750 4/v=-=-=5.729 m/：60 x1000 60 x1000 计 算 尺 宽 与 齿 高 之 比。hmn,娄 组 J45.95xcos9022=6mmZ|26h=225mnt=2.25 x 6=13.5mm 计 算 载 荷 系 数 根 据 v=5.729m/s,8级

39、 精 度，查 图 10-8得 动 载 荷 系 数 K、,=1.22由 表 10-3,查 得 K&=KFa=1.4按 轻 微 冲 击,由 表 10-2查 得 使 用 系 数 3=1.25由 表 10-4查 得 K 胡=1.380 按 2=1查 得 由 一=11.85,KH B=1.380，查 图 10-13 得 心=1.33h故 载 荷 系 数 A v H(J./p.25 x 1.22 x 1.4 x 1.380 2.946。由 接 触 强 度 确 定 的 最 大 转 矩T 跖 d：u(m in L T，J、-2K+1 I Z E J1.096 x 1.63 X145.953 4.5(605 Y

40、_ _ x _ x _2x2.946 4.5+1 2.47x189.8；=1284464.096N(3)按 弯 曲 强 度 计 算 Tw/%片 加“b/2KYp YFaYSa 计 算 载 荷 系 数 K=KAKvKFaK=1.25x1.22x1.4x1.33=2.840 计 算 纵 向 重 合 度%=0.318。/tan4=0.318x 1.096x24x tan922=1.380 由 图 10-28查 得 螺 旋 角 影 响 系 数=0.92 计 算 当 量 齿 数=-A-=7=24.99cos?4(COS922Yr _ Z2 _ 108 _zi cos?4 一(cos9O22一 查 取 齿

41、 形 系 数%及 应 力 校 正 系 数 及 由 表 10-5 查 得=2.62%2=2174=1.59 L=L 8 0 由 图 10-20C查 得 小 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 强 度 极 限*=520MPa；大 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 强 度 极 限。2=430MPa o 由 图 10-18取 弯 曲 疲 劳 寿 命 K.=0.88,七 12=0.90。计 算 弯 曲 疲 劳 许 用 应 力 取 弯 曲 疲 劳 安 全 系 数 S=L4 K FNB FE=0-88X520=3 0 5 0 7 M P AL FJ|S 1.5=K FN FE2=890 x430=2 5 8 M p aL

42、 F h S 1.5 计 算 大、小 齿 轮 的 耳，并 加 以 比 较 FaSaaF,_ 305.07 _7 3 2 3%又 1 2.62x1.59 一 一,%2.17x1.80=66.05取 I%、J FaSa%2八。2,=66.05 由 弯 曲 强 度 确 定 的 最 大 转 矩 2必 aF 1.096xl.63xl45.952 x6 n c n o o c n o r=-x 66.05=2885986.309N-mm2x2.840 x0.92(4)齿 轮 传 动 的 功 率 取 由 接 触 强 度 和 弯 曲 强 度 确 定 的 最 大 转 矩 中 的 最 小 值 即 7；=12844

43、64.096NP 7勺 1284464.096x750-9.55xl06-9.55xlO6=100.87kW第 十 一 章 蜗 杆 传 动 习 题 答 案 1 1-1试 分 析 图 11-26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 及 方 向。W I 解 各 轴 的 回 转 方 向 如 下 图 所 示，蜗 轮 2、4 的 轮 齿 螺 旋 线 方 向 均 为 右 旋。蜗 杆、蜗 轮 所 受 各 力 的 作 用 位 置 及 方 向 如 下 图 1 1-3设 计 用 于 带 式 输 送 机 的

44、 普 通 圆 柱 蜗 杆 传 动，传 递 效 率/=5.0kW,=960r/m in传 动 比 i=2 3，由 电 动 棚 区 动 载 荷 平 稳。蜗 杆 材 料 为 20Cr,渗 碳 淬 火，硬 度 2 58HRC。蜗 轮 材 料 为 ZCuSnlOPl,金 属 模 铸 造。蜗 杆 减 速 器 每 日 工 作 8h,要 求 工 作 寿 命 为 7 年（每 年 按 300工 作 日 计 X 解(1)选 择 蜗 杆 传 动 类 型 根 据 GB/T 10085-1988的 推 荐，采 用 渐 开 线 蜗 杆(ZI)o(2)按 齿 面 接 触 疲 劳 强 度 进 行 设 计 确 定 作 用 蜗 轮

45、 上 的 转 矩 T2按 马=2，估 取 效 率=0.8,则 7；=9.55 x If/握=9.55 x 106 雪=9.55 xl06x 黑 丝=915208N-m m“y 96(%确 定 载 荷 系 数 K因 工 作 载 荷 平 稳，故 取 载 荷 分 布 不 均 匀 系 数 9=1;由 表 11-5选 取 使 用 系 数 七=1；由 于 转 速 不 高，无 冲 击，可 取 动 载 系 数 储,=1.05,则 K=KAKpKv=1X 1X 1.05=1.05 确 定 弹 性 影 响 系 数/蜗 轮 为 铸 锡 磷 青 铜 与 钢 蜗 杆 相 配，故 Z=160MPa2 确 定 接 触 系

46、数 4假 设 且=0.35,从 图 11-18中 可 查 得 Z.=2.9a 确 定 许 用 接 触 应 力 由 表 11-7中 查 得 蜗 轮 的 基 本 许 用 应 力 L J=268MPa应 力 循 环 系 数 N=60%为=60 x出 x 1 x(7x300 x8)=4.21 x 107寿 命 系 数%=%aH=0.8355 x 268=223.914MPa 计 算 中 心 距o3 1.05x915208 x160 x2.9?223.914 J=160.396mm取 中 心 距”200mm,因 i=23,故 从 表 1 1-2中 取 模 数?=8mm,蜗 杆 分 度 圆 直 径%=80

47、mm o 此 时 当=幽=0.4,从 图 1 1-1 8 中 查 取 接 触 系 数 a 200Zp=2.7 4，因 为 Z 0=11。1836”；蜗 杆 轴 向 齿 厚 邑=0.5的=12.567mm。蜗 轮 蜗 轮 齿 数 Z2=47；变 位 系 数=-0.5验 算 传 动 比/=f=23.5,此 时 传 动 比 误 差 且 守=2.17%,是 允 4 2 23许 的。蜗 轮 分 度 圆 直 径 d2=mz2=8 x 47=376mm蜗 轮 喉 圆 直 径 da2=d2+2“*+x2)=376+2 x 8 x(l-0.5)=384m蜗 轮 齿 根 圆 直 径%=4-2/2=376-2 x

48、8 x(1-0.5+0.2)=364.8mm蜗 轮 咽 喉 母 圆 直 径 r2=a-2=2 0 0-x 376=12mmg 2 2(4)校 核 齿 根 弯 曲 疲 劳 强 度 _l.53KT2 v y dd2m 当 量 齿 数 47cos3y COS31101536=49.85根 据 电=-0.5,z,，2=49.85,从 图 1 1-1 9中 可 查 得 齿 形 系 数 4=2.75 螺 旋 角 系 数 Z，=l-系=1-博=0.9192 许 用 弯 曲 应 力 H=%卜 K FN从 表 1 1-8 中 查 得 由 ZCuSnlOPl制 造 的 蜗 轮 的 基 本 许 用 弯 曲 应 力

49、口 j=5 6 M P a寿 命 系 数%=鬲 1=066屏=瓦 长 刑=5 6 X 0.66=36.958MPa 校 核 齿 根 弯 曲 疲 劳 强 度=1.53x1.05x915208 义 段 x 0.9192=15.445 口/F 80 x376x8 L 弯 曲 强 度 是 满 足 的。(5)验 算 效 率=(0.95 0.96)7tan(y+(pj已 知 y=11。18136;(p、,=arctan/,；/与 相 对 滑 动 速 度 匕 相 关 兀 4 460 xl()00cosy匕=80 x 960兀 60 xl()00cosllo1836=4.099 m/s从 表 1 1-1 8

50、中 用 插 值 法 查 得 人=0.0238,p,=1.36338=12148,代 入 式 得=0.845 0.854,大 于 原 估 计 值，因 此 不 用 重 算。第 十 三 章 滚 动 轴 承 习 题 答 案 13-1试 说 明 下 列 各 轴 承 的 内 径 有 多 大？哪 个 轴 承 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 能 力 最 高？哪 个 不 能 承 受 径 向 载 荷？N307/P4 6207 30207 51301 解 N307/P4、6207、30207 的 内 径 均 为 35mm,51301 的 内 径 为