《機械設(shè)計》西北工業(yè)大學第九版課后習題答案

1、第三章機械零件的強度習題答案3-1某材料的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限j_1=180MPa.取循環(huán)基數(shù)No = 5xlO6, m = 9,試求循環(huán)次數(shù)N分別為7 000、25 000. 620 000次時的有限壽命彎曲疲勞極限。= 180x42；V7xl03= 373.6MPa= 180x9V 2.5x105xl06= 3243M P;5xl06=227.0M6.2x10Pi3-2 B知材料的力學性能為75 =260MPa, 7_!=170MPa,= 0.2 ,試繪制此材料的簡化的等壽命壽命曲線。解A(0J70)C(260,0)2d - %巧2x1701 + 02= 28333MP;得 D'(

2、283.3%,283.3拓)，即 D (141.67 J41.67)根據(jù)點A(0J70) , C(260,0), D (141.67J41.67)按比例繪制該材料的極限應(yīng)力圖如下圖所示3二 圓軸軸JTJ處的尺寸為：D=72mm, d=62mm, r=3mim如用題3二中的材料.設(shè)It強度極限OB=420NlPa, 精車，彎曲，0q=l，試繪制此零件的簡化等壽命疲勞曲線。n 54r3LMJ因乂 = = 1.2>丄=2 = 0067,查附表32 插值得=1.88,査附圖31得« 0.78 >將 d 45d 45所查值代入公式，即匕=1+%(色-1)=14-0.78x(1.88

3、-1)=1.69竺+ 丄-1)x1 = 2350.750.91 丿 1查附圖3-2,得£。=0.75；按精車加工工藝，查附圖34得0。=0.91,已知0廠1,則(6卩。丿EqA(0,l7%35)C(260,0),D(L41.67,141.6%3j根據(jù)A0,72.34)>C(260,0)>D(14i.67,60.29)按比例繪出該零件的極限應(yīng)力線圖如卜圖3-5如題3-4=C (Jm = C >求出該截面的計算安全系數(shù)Sca O(1) r = C工作應(yīng)力點在疲勞強度區(qū)，根據(jù)變應(yīng)力的循環(huán)特性不變公式，其計算安全系數(shù)170Sca Kq, + 衛(wèi)m 2.35x30 + 0.2

4、x20 厶"(2) c?m = Cm工作應(yīng)力點在疲勞強度區(qū)，根據(jù)變應(yīng)力的平均應(yīng)力不變公式，共計算安全系數(shù)2.35x(30 + 20)。_ 5 +(Ka-0>m _17O +(2.35 -0.2jx20=i第五章 螺紋連接和螺旋傳動習題答案S5圖549是由兩塊邊板和一塊承重板焊接的龍門起幣機導軌托架。兩塊邊板各用4個螺栓與立柱相連接, 托架所承受的最人裁荷為20kN,載荷有較人的變動。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狡孔用螺栓連接，已知螺栓機械性能等級為8. 8,校核螺栓 連接強度。懈采用鐵制孔用螺栓連接為宜因為托架所受

5、的載荷有較人變動，較制孔用螺栓連接能精確固定被連接件的相對位置，并能承受橫 向載荷，增強連接的可靠性和緊密性，以防止受我后被連接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對滑移，而普通螺栓連 接靠結(jié)合面產(chǎn)生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T由螺栓材料Q215.性能等級8丄査表5-0町知a=640MP査表510町知SJ = 3.55.06403.5 5.0=(182.86 128)MPa640= 426.67M P；（2）螺栓組受到剪力F和力矩（T=FL）,設(shè)剪力F分在各個螺栓上的力為F轉(zhuǎn)矩T分在各個螺栓上的分力為環(huán)各螺栓軸線到螺栓組對稱中心的距離為的=啟=75屁m/.E =-F =

6、-x20 = 2.5kN 8 8= 5V2kN FL 20x300xl0-3 F=一=1 Sr 8x75V2 xlO"3由圖町知.螺栓最人受力9.015 xlO3Tt X 4(6X10"3)2Fnwc = jF+ Fj + 2FxFj cos& = 2.52 + (5VI)2 + 2 x 2.5 x 5VI x cos45° = 9.015kN = 319>r= 131.8 <ap_9.015 xlO3W 6xl0"3xll.4xl0"3故M6X40的剪切強度不滿足要求.不可靠。5-6已知一個托架的邊板用6個螺栓與相鄰的機架

7、相連接。托架受一與邊板螺栓組的垂直對稱軸線相平行、 距離為250mm、人小為60kN的載荷作用?，F(xiàn)有如圖550所示的兩種螺栓布疊形式，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?。繛槭裁?？125125125125懈螺栓組受到剪力F和轉(zhuǎn)矩，設(shè)剪力F分在各個螺栓上的力為F轉(zhuǎn)矩T分在各個螺栓上的分力為Fj(a)中各螺栓軸線到螺栓組中心的距離為門即r=125mm4x60 = 10kNFLg760 X 250 X IQ"36 x 125 x 10"3=20kN125125125125由(a)圖町知，最左的螺栓受力最人耳心=耳+氣=10 + 20 = 30kN(b)方

8、案中F4F=r60=10kN125125125125FgMrnax6茁1-1FLi®6茁1-160 x 250 xlO'3 x2x、2+ 4x125+ 1252 x10"3xlO-6=24.39RN125125125125由(b)圖可知,螺栓受力故人為125125125125Fnwt = Jf】' + F,+ 2F,Fj COS& = I102 + (24.39)，+ 2xl0x24.39x-= 33.63kN125125由 gn可知采用(a)布置形式所用的螺栓直徑較小5-10解（1）確定螺栓數(shù)Z和直徑d,查教*才5-5,螺栓間距 Y 7d ,取t0

9、-6d,取z-12,則螺栓即臼z螺柱直徑 d=:0/6=92/6=15. 33血,取 d=i6mm.（2）選擇螺栓性能等級。選拝螺栓性能等級為& 8級，查爹材表5-8淀3= SOOATjRz q = 640MPa <!（3）計算螺柱上的載荷，乍用在氣的上的最大壓力珂利單個螺性上的工作載荷卩分別為“jrFpF =-p = 73631 AT，4，F(xiàn)?' = -=6136Af取殘命諛緊力F1=1.5F,由教材公無Z（5-15）,螺栓旳總載荷“F2=F1+F=2. 5F=2. 5*6136=15340N-（4）許煒應(yīng)力。狡不控制預(yù)緊力確定安全系數(shù)，查教功表5-10,取S=4,許用

10、拉應(yīng)力a切=魚=160曲gS（5）驗算螺栓旳強度。查手冊，螺栓的大徑EB,水徑dl=13. 835ntn.取螺栓公稱長度l=70ran. 由撫才公氏（5 19）,蝮栓的計舁應(yīng)力邁廠旦132.7MqyQW滿足強度條件。蛭栓前標記為GB/T 578286肛6x70,螺栓數(shù)量右12®第六章鍵.花鍵、無鍵連接和銷連接習題答案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,工作時有輕 微沖擊。試確定平鍵的尺寸，并計算其允許傳遞的最大扭矩。懈根據(jù)軸徑d = 80iiuii ,資表得所用鍵的剖面尺寸為b = 22nun , h = 14nun 根據(jù)輪轂

11、長度 L*=1.5d = 1.5x80 = 120nun取鍵的公稱長度L = 90imn鍵的標記錐22 x 90GB109679鍵的工作長度為l = L b = 9022 = 68mi:鍵與輪轂鍵槽接觸高度為k = - = 7nmi2根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，取許用擠床應(yīng)力 9p = 110M2T x 103 根據(jù)普通平鍵連接的強度條件公式Op =<apUld變形求得鍵連接傳遞的最人轉(zhuǎn)矩為些厶込竺竺094NMXYBX20002000第八章帶傳動習題答案8-1 V帶傳動的m=1450i7min ,帶與帶輪的當量摩擦系數(shù) = 0.51,包角6=180。，初拉力Fo = 360N o試

12、問：（1）該傳動所能傳遞的最人有效拉力為幺少？（2）若ddl =100niin.其傳遞的最人轉(zhuǎn)矩為多少？（3）若傳動效率為0 95,彈性滑動忽略不計，從動輪輸出效率為多少?7- 151it e11 + ie= 478.4N（2）T=F臺2= 47&4x100x1()32=2392Nmm解（l）Ftc = 2F0= 2x360x(3疋=空“5510001000x60x1000_ 478.4x1450x3.14x100 xQ95 1000x60x1000 = 345kW&2 V帶傳動傳遞效率P = 7.5kW.帶速v = 10m/s,緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即耳=瑪，試求緊vP

13、=邊拉力耳、右效拉力斗和初拉力F。1000型空=輕斗50Nv10耳=耳一旳且鞏=2片2/. Fj = 2Fe = 2 x 750 = 1500NF +才F750.F0 = - = 1500- = 1125N8-4有一帶式輸送裝置，其異步電動機與齒輪減速器之間用普通V帶傳動，電動機功率P=7kW,轉(zhuǎn)速 ii! = 960r/miii ,減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速n3 = 330r/miii,允:午誤差為±5%,運輸裝置工作時右輕度沖擊, 兩班制工作，試設(shè)計此帶傳動。懈（1）確定計算功率由表87查得工作情況系數(shù)Ka=1.2,故I>a =KAP = 1.2x7 = 8.4kW（2）選擇V帶的

14、帯型根據(jù)P“、nr由圖811選用B型。（3）確定帶輪的基準直徑，并驗算帯速v由表8-6和8-8取主動輪的基準直徑ddl =180nun 驗算帶速vndAn 71x180x960zv =dl = 9.0432 m/s60x100060x10005 m/s < v <30 m/s帶速合適 計算從動輪的基準ii徑. d.aifl-s) 180x960x(1-0.05)_ “330=L =：L = 497.45mm（4）確定V帶的中心距d和基準長度Ld 由式0.7(ddl + dd2)<a0 <2(ddl + dd2),初定中心距a。= 550mm。 計算帶所需的基準長度Ld0

15、 w2ao + ¥(ddi + dd2)+ d"24a0、= 2x550 + -(l 80 + 500)+(5OO-18O)2 24x550« 2214nun由表8-2選帯的基準長度耳=224011U11實際中心距a“c 2240-2214a « an + = 550 += 563mm° 2 2中心距的變化范圍為550 630nmi o（5）驗算小帶輪上的包角內(nèi)氣7 3°57 3。內(nèi)=180°-(dd. - ddl) = 180°-(500-180147° >90°a563故包角合適。（6

16、）計算帶的根數(shù)z計算單根V帯的額定功率由 ddl =180nmi和珂=960m/s ,查表 84a 得 R u 3.25kW根據(jù)嶼=960m/s,i = | = 2.9和E型帶，查表得帆=0.303kW査表85得心=0.914,表82得kL=l于是 耳=(R + 帆) k j kL = (3.25 + 0.303)x0.914 xl = 3.25kW計算V帶的根數(shù)Z8.4"325取3根。（7）計算單根V帯的初拉力的域小值（Foh由表83得E型帶的單位長度質(zhì)量q = 018kg/ni ,所以(Fo) = 500一+ 卯，=500 x(“5 °914)x 8.4 十 °

17、; &x9.0432, = 283N zkzv0.914x3x9.0432(8) 計算壓軸力Fp = 2z(F° )喚 sii吟=2 x 3 x 283 x sin 葺-=1628N帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(略)第九章鏈傳動習題答案9-2某鏈傳動傳遞的功率P = lkW ,主動鏈輪轉(zhuǎn)速= 48r/miii ,從動鏈輪轉(zhuǎn)速n2 = 14r/miii ,載荷平穩(wěn)，定期人工潤滑，試設(shè)計此鏈傳動。懈（1）選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)z. =19 ,大鏈輪的齒數(shù)乙=iz, = z. = xl9 = 65n, 14（2）確定計算功率由表96査得Ka = 1.0,由圖913査得Kz = 1.52,單排鏈，

18、則計算功率為匕=KaK2P =1.0xl.52xl = 1.52kW（3）選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)匕=1.52kW及珂=48r/min ,査圖9-11,可選16A,査表9-1,鏈條節(jié)距p = 25.4mm（4）計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距 a0 = （30 50） p = （30 50） x25.4 = 762 1270mm。取 = 900niiii,相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為、90019 + 65=2x+25.4265 -19、< 2兀,取鏈長節(jié)數(shù)Lp=114節(jié)。査表得中心距計算系數(shù)£ = 0.2445九 則鏈傳動的最人中心距為a= f； p|2Lp 一 （勺 + % ）卜 0.2445

19、7 x25.4x（2 xl 14 - （19 + 65）« 895nnn（5）計算鏈速v.確定潤滑方式v = _np_ =60x100048x19x25.460x1000« 0.386 m/s由v = 0.386m/s和鏈號16A.資圖914可知應(yīng)采用定期人工潤滑。（6）計算壓軸力Fp有效圓周力為 F. = 1000 E = 1000 x « 2591Nv0.386鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)KF? =1.15,則壓軸力為Fp « KF?Fe = 1.15x2591« 2980N9-3己知主動鏈輪轉(zhuǎn)速1= 850r/miii ,齒數(shù)耳=21 從動

20、鏈齒數(shù)z2 = 99 中心距a = 900nun ,滾子鏈極限拉伸載荷為55 6kN,工作情況系數(shù)Ka=1,試求鏈條所能傳遞的功率。孵由 Fhm = 55 6kW> 査表 9得 p = 25.4111111,鏈型號 16A根據(jù)p= 25.4mm,= 850r/miii ,查圖911得額定功率匕=35kW由=21査圖913得K, = 1.45P35/. P < = 24.14RWKaK2 1x1.45第十章齒輪傳動習題答案10-1試分析圖1047所示的齒輪傳動齊齒輪所受:的力（用受力圖衣示齊力的作用位豐及方向）。王H»受力圖如下圖:（b）補充題：如圖（b）,已知標準錐齒輪m

21、 = 5,Zi = 20,z. = 50,0R = 03,T2 = 4xlO5N mill,標準斜齒輪 nv = 6,Z3 = 24,若中間軸上兩齒輪所受軸向力互相抵消，0應(yīng)為多少？并計算2、3齒輪各分力大小。懈（1）齒輪2的軸向力:Fa2 = Ft21 a hi s i =吩,2T“si 呱din2m(l-O.50R)Z2-齒輪3的軸向力:2T2T2TFa3 = Ft31 ai/? = t ai/?= t aif = sii0d32T片廠陷衛(wèi)=20。耳=耳 7ctana sin<5-> = 2-sin B111(1-0.5)2,- 一一即sm0二呼現(xiàn)畔m(l-O.50r )Zj由

22、.g證唏= 2.5siii(52 = 0.928 cos<52 = 0.371tanas'P m(l-O.50r)z26x24x1311200x0.9285x(l-O.5xO.3)x5O即 0 = 13.231。（2）齒輪2所受各力:2T2x4xl057,=3.765 x103N = 3.765kdm. m(l 一 0.5r 足 5 x (1 - 0.5 x 0.3)x 50耳 2 =耳 2 tana cosJ2 = 3.765 xlO3 x tan20°x0.371 = 0.508 xlO3N = 0.5081Fa2 =耳 2 tana sinJ2 = 3.765 x

23、lO3 x tan 20° x 0.928 = 1.272 xlO3N = 1.272kN甩一cos a3.765xl03cos20°= 4kN齒輪3所受各力：Ft3 =哲=/ 兀 =2ZLCos/?= 2x4x10 C0S13.2310 = 5.408xlO3N = 5.408kN d3 iiiZg)叫6x24,cosB 丿2.022xl03N = 2.022kN5.408x1()3 x tan 20。COS0cosl2.321°陷=耳3tailp = 5.408xl03xtail5 408x10 xtan20° = i.272x 103N = 1.2

24、72kNcosl2.321°F, =3.765x10= § 陰9xlON = 5.889RNcos an cos 0 cos 20° cos 12.321°10-6設(shè)計銃床中的一對圓柱齒輪傳動，已知耳=7.5kW,i】= MSOr/minah 26,乙=54 ,壽命 1=1200011小齒輪相對其軸的支承為不對稱布置，并畫出興齒輪的機構(gòu)圖。懈（1）選擇齒輪類型、精度等級、材料 選用直齒圓柱齒輪傳動。 銃床為一般機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。 材料選擇。由表10T選擇小齒輪材料為40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS,人齒輪材料為

25、45剛（調(diào) 質(zhì)），碩度為24OHBS,二者材料碩度差為40HBSo（2）按齒面接觸強度設(shè)計11=49397N nun 14501）確定公式中的各計算值試選戦荷系數(shù)Kt =1.5計算小齒輪傳遞的力矩11 小齒輪作不對稱布置，査表10-7,選取0d =1.01 由表10-6査得材料的彈性影響系數(shù)Ze =189.8MPa5 由圖10-21d按齒面硬度査得小齒輪的接觸疲勞強度極限<7Hw=600MPa«人齒輪的接觸疲勞強度極限 Hhm2=550MPa<> 齒數(shù)比11 =邑=竺= 2.08 計算應(yīng)力循壞次數(shù)Nj = 60坷 j = 60x1450 xlxl2000 = 1.0

26、44x1011 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 則1=098用財2=1° 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S = 1=KhnOhihuI = °98 X 600 = 5g8Mpa2）計算1計算小齒輪分度圓宜徑d代入%中枚小值 計算圓周速度v1.5x49397 2.08 + 1xx2.08189.8Y566.5=53.57711U11nd, .11,3.14x53.577 X1450.v =宀=4.066m/s60x1000“ "cc 計算尺寬b60x1000b = 0ddit =1x53.577 = 53.577mm 計算尺寬與齒高之比211dlt

27、 53.577“ “in = = 2.061nunZj26h = 225n = 2.25 x 2.061 = 4.636mmJ沖“6h 4.636 計算載荷系數(shù)根據(jù)v = 4.066m/s, 7級精度，查圖108得動載荷系數(shù)Kv = 1.2直齒輪.KHa = KFa=l由農(nóng)10二查得使用系數(shù)Ka = 1.25由表104用插值法査得KH；= 1.420由- = 11.56 , K* =1.420,查圖 10-13 得 KF)7 =137故載荷系數(shù)K = 1.25x1.2x1x1 .420 = 2.13 按實際的栽荷系數(shù)校正所算的分度洌直徑di = dit= 53.577x3/ = 60.22 計

28、算模數(shù)m叱色=竺=2.32 mm 耳 26取 m=2.5 幾何尺寸計算分度圓直徑：d = niz = 2 5x26 = 65mm出=mz)= 2.5x54 = 135mmh. HK4 + 山 65+135中心距:a = = lOOnun確定尺寬：2 22.5x189.8?=51.74mm I 566.5）圓幣后取b? = 52111111,1 = 57mm。（3）按齒根彎曲疲勞強度校孩由圖10-20c査得小齒輪的彎曲疲勞強度極限crrei=5OOMPa：人齒輪的彎曲疲勞強度極限%2 = 380MPa°由圖10-18取彎曲疲勞壽命K則=089,K亦2=0.93。計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎

29、曲疲勞安全系數(shù)S = 1.41 = Km = 0.89x500 =317 86Mp；4 S1.4r i0.93x500“o = fn fe二=252.43M P ;l f S1.4 計算載荷系數(shù)K =瓦瓦隔陽= 1.25x1.2x1x137 = 2.055 查取齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5査得 耳門=2.6 吃2 = 2.304百=1.595 百=1.712 校核彎曲強度根據(jù)叭曲強度條件公式2x2.055x4939752x65x2.5x2.6xl.595= 9964M P 誹f1所以滿足彎曲強度所選參數(shù)介適。x2.055x49397 x23xi7i2 = 946iMp52x65x2.51

30、0-7某齒輪減速器的斜齒輪圓柱齒輪傳動，己知I】=750r/miii 兩齒輪的齒數(shù)為 彳=24,% =108,0 = 9。22，幾=6mm、b = 160mm, 8 級精度，小齒輪材料為38SiMnMo （調(diào)質(zhì)）,大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），春命20年（設(shè)每年300工作口），每口兩班制，小齒輪相對梵軸的支承為對 稱布置，試計算該齒輪傳動所能傳遞的功率。解（1）齒輪材料硬度查R 10-1,根據(jù)小齒輪材料為38SiMnM0（調(diào)質(zhì)），小齒輪碩度217269HBS,人齒輪材料為45 鋼（調(diào)質(zhì)），大齒輪破度217255 HBS（2）按齒面接觸疲勞硬度計算T 二烏 年 u （ % 丫1 - 2K u +

31、1 （ZhZe,計算小齒輪的分度圓直徑4奇為皿畑計算齒寬系數(shù)160145.95= 1.096kl=1,1x550 1=605M P; 由表10-6査得材料的彈性影響系數(shù) ZE =189.8MPa2,由圖1030選取區(qū)域系數(shù)Zr =2.47 由圖10-21d按齒面硬度資得小齒輪的接觸疲勞強度極限7Hbml=730MPa：人齒輪的接觸疲勞強度極限JHiun2 = 550MPao齒數(shù)比11 =至:A=108 = 4.524計算應(yīng)力循壞次數(shù)N = 601 jl = 60 x 750 x 1 x 300 x 20 x 2 = 5.4 x 10sN.= NL=54xlO1 = i2xi（）su 4.5由圖

32、10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)=104衛(wèi)則2 =1.1計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S = 1= 759.2MPa由圖 10-26 查得 £* = 075,£山=0.8&則 = % + £a2=1.63 計算齒輪的圓周速度3.14x145.95x75060x100060x1000= 5.729m/s計算尺寬與齒高之比匕% = 08£ = 145.95 XCOS9Q22' = 6nmih 13.5計算我荷系數(shù)根據(jù)v = 5.729m/s, 8級精度，查圖108得動載荷系數(shù)Kv = 1.22由表 10-3,査得KHa = KFa

33、=1.4按輕微沖擊，由10-2查得使用系數(shù)Ka = 1.25由表104查得Kh$ =1380按叭=1査得由£ = 11.85, KM =1.380,查圖 1013 得KF； =1.33故我荷系數(shù) K =1.25x1.22x1.4x1380 = 2.946©由接觸強度確定的墳人轉(zhuǎn)矩T < 叱d；u (minKLk 1Y1_ 2K u + 1 I ZHZE1.096x1.63xl45.9534.5(605 V2x2.9464.5 + 1 <2.47x189.8；= 1284464.096N(3) 按彎曲強度計算T三死5于叫 of1 " 2 阿*®

34、i+ 算載荷系數(shù) K = K人=1.25 x 1.22 x 1.4 x 1.33 = 2.840 i十算縱向重合度 sfi = 0.318姚勺 tan0 = 0318x1.096 x24x tan9°22'= 1.380 由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) *=0.92 計算當最齒數(shù) 査取齒形系數(shù)耳皐及應(yīng)力校止系數(shù)乂豪由表105查得 論= 2.62a2 = 2.17Xai=l-59£80由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限drel=520MPa：人齒輪的彎曲疲勞強度極限=430MPa<> 由圖10-18取彎曲疲勞壽命Krai= 0.88,Kra2=

35、 0.90 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S = 1.4 r KriOfei 0.88x520(7f L =叩=305.07M PS1.5L = K叭2 =0 90x430 = 258M P ；S1.5餅算大、小齒輪的曇，并加以比較alXal305.072.62x1.59=73.23_Kk論2*22582.17x1.80=66.05=66.05由彎曲強度確定的最人轉(zhuǎn)矩T三風*叫帀_1_ 2阿 耳*1096x1.63x145952x62x2.840x0.92x 66.05 = 2885986.309N nun（4）齒輪傳動的功率取由接觸強度和彎曲強度確定的最人轉(zhuǎn)矩中的最小值即 T = 1

36、284464.096N9.55 xlO6= 100.87kW1284464.096x7509.55 xlO6第十一章蝸桿傳動習題答案11-1試分析圖11-26所示蝸桿傳動中各軸的回轉(zhuǎn)方向、蝸輪輪齒的螺旋方向及蝸桿、蝸輪所受各力的作用 位置及方向。懈各軸的回轉(zhuǎn)方向如卜圖所示，蝸輪2. 4的輪齒螺旋線方向均為右旋。蝸桿.蝸輪所受各力的作用位 置及方向如下圖11-3設(shè)計用于帶式輸送機的普通圓柱蝸桿傳動.傳遞效率P1 = 5.0kW.n1 = 960r/miii 傳動比i = 23, 由電動機馳動，載荷平穩(wěn)。蝸桿材料為20Cr,滲碳淬火，碩度58HRC«蝸輪材料為ZCuSnlOPl,金 屬模

37、鑄造。蝸桿減速器每口工作8h,要求工作壽命為7年（每年按300工作口計）。懈（1）選擇蝸桿傳動類型根據(jù)GB門* 10085-1988的推薦，釆用漸開線蝸桿（ZI）。（2）按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計確定作用蝸輪上的轉(zhuǎn)矩h按3 = 2,估取效率"=0.8,則= 915208N mmT = 9.55 xlO6 S. = 9.55 xlO6馬=9.55 xlO6 x 欲；* 一比Y96°23確定載荷系數(shù)K因工作我荷平穩(wěn)，故取我荷分布不均勻系數(shù)Kl：由表115選取使用系數(shù)Ka = 1；由于轉(zhuǎn)速不高，無沖擊，可取動載系數(shù)=105貝IJK = KKv =1x1x1.05=1.051 確定

38、彈性影響系數(shù)Ze蝸輪為鑄錫磷青銅與鋼蝸桿相配，故Ze =160MPa5 確定接觸系數(shù)Zp假設(shè)2 = 0.35,從圖11-18中可査得Z =2.9 a 確定許用接觸應(yīng)力況由表11-7中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力cH = 268MPa1074.21X107壽命系數(shù)應(yīng)力循環(huán)系數(shù) N = 6011-jjI = 60 x x 1 x（7 x 300 x 8） = 4.21X107= 0.8355貝|Qu 二 pH 二 °8355 x 268 = 223.914MPa 計算中心距I仃 60x2.9 丫a >3 1.05x915208x = 160.396mmV（223.914 丿取中心距a =

39、 200nun ,因i = 23,故從表11-2中取模數(shù)m = 8mm ,蝸桿分度圓直徑 d, = 80nun o此時色= = 0.4,從圖11-18中查取接觸系數(shù)Z =2.74, EZO <ZO, a 200p卩 卩因此以上計算結(jié)果可用。（3）蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 *S桿蝸桿頭數(shù)可=2,軸向齒距pa = 7rm=87i = 25.133 :直徑系數(shù)q = 10：齒頂圓直徑5 = 4+ 21ni = 96nun :齒根闘直徑（1門=一 2（h*ni4-c）= 60.8mm :分度圓導程角y = 11°1836M：蝸桿軸向齒厚S* = 0.5加】= 12.567mm &

40、#176; W輪蝸輪齒數(shù)z.=47：變位系數(shù)石=-0.574723 5-23驗算傳動Lti = = = 23.5,此時傳動比誤差=2.17%>是允許的。Zj 223蝸輪分度圓直徑 =11120 = 8x47=376111111蝸輪喉圓宜徑 dA? = d? + 2111(11 + xj= 376 + 2x«x(l-O.5)= 384m 蝸輪齒根圓直徑 dG = d2-2hf2 = 376-2x8x(1-0.5 + 0.2)= 364.8111111 蝸輪咽喉母圓直徑r , = a-ld . = 200一丄x376 = 12nmi- 2 2(4) 校核齒根彎曲疲勞強度1.53KT

41、 7 “ I肖最齒數(shù)5cos3 y47cos311°1536m=49.85根據(jù)x? = -0.5，空= 49.85,從圖11J9中可查得齒形系數(shù)耳門=2.75v11 31 ° 螺旋角系數(shù) = 0.9192滬 140°140° 許用彎曲應(yīng)力ar= ofI'Kfn從表118中査得由ZCiiSiilOPl制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力ar=56MPa壽命系數(shù)=91064.21X107= 0.66巾=（095 0.96）tan(; +(|v)己知y =11。1836”;哄=arctail ° J與相對滑動速度；相關(guān)60xl000cosy80x96

42、07160xl000cosll°1836ir=4.099im/s從11-18 中用插值法査得 Q = 0.0238 哄= 1.36338。= 1。2148” 代入式得 rj = 0.845 0.854 大于原估計值，因此不用重算。第十三章滾動軸承習題答案13-1試說明下列齊軸承的內(nèi)徑冇多大？哪個軸承公差等級最高？哪個允許的極限轉(zhuǎn)速最高？哪個承受徑 向載荷能力最高？哪個不能承受徑向載荷？N307/P462073020751301（Ml N307ZP4、6207、30207的內(nèi)徑均為35mm, 51301的內(nèi)徑為5mm： N307/P4的公差等級瑕高：6207 承受徑向載荷能力最高：N3

43、07/P4不能承受徑向載荷。13-5根據(jù)匸作條件，決定任軸的兩端用a = 25°的兩個角接觸球軸承，如圖13-13b所示正裝。軸頸直徑 d = 35nun ,工作中冇中等沖擊，轉(zhuǎn)速n = 1800r/miii ,已知兩軸承的徑向我荷分別為Frl = 3390N.E2 = 3390N,外加軸向載荷Fae = 870N ,作用方向指向軸承1,試確定其工作壽命。0W（1）求兩軸承的計算軸向力Fai和Fa?對于a = 25。的角接觸球軸承，按表13-7,軸承派生軸向力Fd = 0.68F, , e = 0.68 Fdl = 0.68Frl = 0.68 x 3390 = 2305.2NFd2

44、 = 0.68Fr3 = 0.68x1040 = 707.2N兩軸計算軸向力Fal = max 使片。+ Fd2= max 2305.2,870 + 707.2= 2305.2NFa2 = maxFd2,Fdl - Fae= max(707.22305.2- 870 = 1435.2N（2）求軸承當最動載荷P和iRFal2305.23390=0.68 = e1435.21040= 1.38>e由表13-5資得徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)為對軸承1對軸承 2 X, = 0.41¥> = 0.87因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表13-6,取fp = 1.5,則R = fp(

45、XF, + XF.!) = 1.5 x (1 x 3390 + 0 x 2305.2) = 5085NR= fp(X2Fr2 + YFa2) = 1.5 x(0.41x1040+ 0.87x1435.2)= 2512.536N（3）確定軸承壽命由于題目中沒給出在軸承的具體代號，這里假設(shè)選用7207AC,査軸承手冊得基本額定載荷C = 29000N ,因為P】P?，所以按軸承1的受力大小驗算叫斗=_庫叫= 1717.5h 60n（E丿 60x1800 （ 5085 丿1S-6若將圖13-34a中的兩軸承換為圓錐滾子軸承，代巧為30207。其他條件同例題132,試臉算軸承的 壽命。懈（1）求兩軸承

46、受到的徑向載荷F”和耳2將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面（下圖b）和水平面（下圖a）兩個平而力系。其中： 圖c中的為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；圖a中的F“亦應(yīng)通過另加彎矩而平移到作用于 軸線上（上訴轉(zhuǎn)化仔圖中均未畫出）。O Q(b)Fte(c)由力分析可知:F燉 x 200 - FA x -900 x 200 -400x 耳 IV = = = 225.38N200 + 320520Fr2V = Fre 一 Frlv = 900 一 225.38 = 674.62N200200FtlH =Fu =x2200 = 846.15N200 + 320520Fr2H = Fte - FrlH =

47、 2200 一 846.15 = 1353.85NFu = Jf譏 J + EiJ = 丁22538，+846.15? = 875.65NF12 = JFjv，+ Fr2H2 = a/674.622+1353.822 = 1512.62N（2）求兩軸承的計算軸向力已1和片2査手冊的 30207 的e = 037, Y = 1.6, C = 54200NF r.Fdl = = dl 2YFd. = - =2Y875.65一 273.64N2x1.6=151262 =472.69N2x1.6兩軸計算軸向力Fal = maxFdl,Fae + Fd3= max 273.64,400 + 472.69

48、= 872.69NFa2 = maxFd2,Fdl -FAt= max472.69,273.64-400=472.69N（3）求軸承當量動我荷P和P?Fal872.69875.65=0.9966 > e472.691512.62= 03125山表13-5查得徑向動我荷系數(shù)和軸向動我荷系數(shù)為對軸承1X = 0.4% = 0對軸承2X. =1因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表136,取fp = l5,則E = fp(XF“ + Fal) = 1.5x(0.4 x 875.65 +16 x 872.69)= 2619.846NP2 = fp（X2Fx2 + YFa2） = 1.5x （1x151

49、2.62 + 0x 472.69）= 2268.93N（4）確定軸承壽命因為R>P?,所以按軸承1的受力大小驗算3106 f106（ 54200 V=x = 283802.34211 > 時601160x520 ,2619.846 丿故所選軸承滿足壽命要求。13-7某軸的一端支點上原采用6308軸承，其工作町靠性為90%,現(xiàn)需將該支點軸承在卷命不降低的條件下將工作可靠性提高到99%,試確定可能用來替換的軸承型號。解1査手冊得6308軸承的基本額定動載荷C = 40800N «>査表13-9,得可旅性為9%時，=1,可犠町靠性為90%時io%! (eV60n IP 丿

50、40800Ap丿S =町靠性為99%時Lio=Li(408003_106x0.21ref1 p J60nP丿40800V021= 68641.547N查手冊，得6408軸承的基本額定動我荷C = 65500N，基本符合要求，故町用來替換的軸承型號為6408。第十五章軸習題答案14圖1528所示為某減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)圖，試指出其設(shè)計錯誤，并畫出改正圖。 解（1）處兩軸承應(yīng)當正裝。（2）處應(yīng)有間隙并加密封圈。（3）處應(yīng)有軸間定位。（4）處鍵不能伸入端蓋，軸的伸出部分應(yīng)加長。（5）處齒輪不能保證軸向固定。（6）處應(yīng)有軸間定位。（7）處應(yīng)加調(diào)整墊片。改正圖見軸線下半部分。O-1 rrA2ao56 鄉(xiāng)J

51、J-JA-l o1S7兩極展開式斜齒圓柱齒輪減速器的中間軸（見圖15-30a）,尺寸和結(jié)構(gòu)見圖1530b所示。己知：中間軸轉(zhuǎn)速n3=180r/niin,傳動功率P = 5.5kW,有關(guān)的齒輪參數(shù)見卜表:/nun%zP旋向齒輪2320°11210°44r右齒輪3420。239°22*右ir.7n7n5n懈（1）求出軸上轉(zhuǎn)矩p5 5T = 9.55 xlO6 = 9.55 xl06x = 291805.56N nunn180（2）求作用在齒輪上的力- = 34L98nunCOS 02cosl0°44r叫-3x23 _cCOS 03cos9°22f2T_2x291805.56d2341.982T2x291805.5693.2