機械設(shè)計習(xí)題集第二版-侯玉英-第十章答案-齒輪傳動_第1頁
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題10-5在圖示的直齒圓柱齒輪傳動中,齒輪1為主動齒輪,齒輪2為中間齒輪,齒輪3為從動齒輪。齒輪3所受的扭矩,其轉(zhuǎn)速n3=180r/min,Z3=45,Z2=25,Z1=22,m=4mm。假設(shè)齒輪嚙合效率及軸承效率均為1,試求:〔1〕嚙合傳動時,作用在各齒輪上的圓周力Ft和徑向力Fr,并將各力及齒輪轉(zhuǎn)向標(biāo)于圖上;〔2〕說明中間齒輪2在嚙合時的應(yīng)力性質(zhì)和強度計算時應(yīng)注意的問題;〔3〕假設(shè)把齒輪2作為主動齒輪,那么在嚙合傳動時其應(yīng)力性質(zhì)有何變化,其強度計算與前面有何不同?解答:1.;;由齒輪2受力平衡條件得:;與,與是作用力與反作用力的關(guān)系,∴=,=2.齒輪2在嚙合傳動時,齒輪根部彎曲應(yīng)力:對稱循環(huán),雙向受載。齒面接觸應(yīng)力:脈動循環(huán)。在校核彎曲強度時,應(yīng)將齒根彎曲疲勞極限值乘以0.7。3.假設(shè)齒輪2為主動,那么其彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力都為脈動循環(huán),但2輪每轉(zhuǎn)一周時,輪齒同側(cè)齒面嚙合次數(shù)為2,那么其應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加2倍。題10-5圖題解10-5圖題10-6圖示為二級斜齒圓柱齒輪減速器,第一級斜齒輪的螺旋角的旋向已給出?!?〕為使Ⅱ軸軸承所受軸向力較小,試確定第二級斜齒輪螺旋角的旋向,并畫出各輪軸向力、徑向力及圓周力的方向?!?〕假設(shè)第一級齒輪的參數(shù)為:Z1=19,Z2=85,mn=5mm,,a=265mm,輪1的傳動功率P=6.25kW,n1=275r/min。試求輪1上所受各力的大小。解答:1.各力方向:見題解10-6圖。2.各力的大?。海?;;題解題解10-6圖題10-6圖題10-7圖示為直齒圓錐齒輪-斜齒圓柱齒輪減速器,為使Ⅱ軸上的軸向力抵消一局部,試確定一對斜齒圓柱齒輪螺旋線的方向;并畫出各齒輪軸向力、徑向力及圓周力的方向。解答:齒輪3為右旋,齒輪4為左旋;力的方向見題解10-7圖。題解題解10-7圖題10-7圖↓題10-8在題10-7圖所示的減速器中,在高速級傳動中,Z1=19,Z2=38,m=3mm,dm2=99mm,;在低速級傳動中,Z3=19,Z4=76,mn=5mm,。假設(shè),n1=800r/min〔1〕試計算各軸的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速,并標(biāo)出Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)向;〔2〕當(dāng)斜齒圓柱齒輪Z3的螺旋角為多少時,方能使大錐齒輪和小斜齒輪的軸向力完全抵消;假設(shè)要求斜齒圓柱齒輪傳動的中心距到達圓整值時,的精確值應(yīng)是多少?解答:1.;,;Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)向見題解10-7圖的nⅠ、nⅡ2.;;;;當(dāng)時,軸向力可完全抵消,∴應(yīng)有:,;假設(shè)要求中心距為圓整值:,取,那么:的精確值為:題10-9設(shè)計一冶金機械上用的電動機驅(qū)動的閉式斜齒圓柱齒輪傳動,:P=15kW,n1=730r/min,n2=130r/min,齒輪按8級精度加工,載荷有嚴(yán)重沖擊,工作時間t=10000h,齒輪相對于軸承為非對稱布置,但軸的剛度較大,設(shè)備可靠度要求較高,體積要求較小。〔建議兩輪材料都選用硬齒面〕解題分析:選材料→確定許用應(yīng)力→硬齒面,按輪齒的彎曲疲勞強度確定齒輪的模數(shù)→確定齒輪的參數(shù)和幾何尺寸→校核齒輪的接觸疲勞強度→校核齒輪的圓周速度解答:根據(jù)題意,該對齒輪應(yīng)該選用硬齒面,其失效形式以輪齒彎曲疲勞折斷為主。選材料大、小齒輪均選用20CrMnTi鋼滲碳淬火〔[1]表11-2〕,硬度為56~62HRC,由[1]圖11-12和[1]圖11-13查得:2.按輪齒彎曲疲勞強度進行設(shè)計〔1〕確定按[1]式〔11-7P227〕計算,??;齒輪的循環(huán)次數(shù):,取,那么:〔2〕計算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩T1〔3〕選取載荷系數(shù)KK=KAKVKβKα=1.5×1.02×1.1×1.0=1.68〔4)初步選定齒輪參數(shù)選取取〔5)確定復(fù)合齒形系數(shù)因兩輪所選材料及熱處理相同,那么相同,小齒輪齒根強度弱,故設(shè)計時按小齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)代入即可。,由[1]圖11-18查得將上述參數(shù)代入求的式中,得:按[1]表4-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),那么中心距:,取,,=14°11′14″〔6)計算幾何尺寸,取,取3.校核齒面的接觸強度由[1]式〔11-21〕:,取因可靠性要求較高,取,由[1]圖11-15,取因為,故接觸疲勞強度也足夠。4.校核速度:由[1]表11-4知,選8級精度合格。題10-10設(shè)計一對由電動機驅(qū)動的閉式直齒錐齒輪傳動(∑=900),:P1=4kW,n1=1440r/min,i=3.5,齒輪為8級精度,載荷有不大的沖擊,單向轉(zhuǎn)開工作,單班制,要求使用10年,可靠度要求一般。(小齒輪一般為懸臂布置)解題分析:選材料→確定許用應(yīng)力→軟齒面,按齒面接觸疲勞強度確定齒輪大端的分度圓直徑→確定齒輪的參數(shù)和幾何尺寸→校核齒輪的彎曲疲勞強度解答:根據(jù)題意,選用軟齒面齒輪,其主要失效形式為齒面疲勞點蝕。1.選材料,定許用應(yīng)力:兩輪均選用45號鋼,小齒輪調(diào)質(zhì)齒面硬度為229~286HBS,大齒輪正火齒面硬度為169~217HBS,由[1]圖11-12b查得:;由[1]圖11-13b,查得:;由[1]圖11-14和[1]圖11-15:取,所以:2.接觸疲勞強度設(shè)計:由[1]式(5-57),一對齒輪為鋼制時,有〔1).計算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩〔2).選取齒寬系數(shù).取〔3).選取載荷系數(shù).因小齒輪懸臂布置,取K=1.25×1.06×1.08×1.05=1.5〔4).計算小齒輪大端分度圓直徑〔5).確定齒數(shù)和模數(shù)

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