機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第五版)9-18單元課后習(xí)題答案

9?18單元課后答案(來(lái)自網(wǎng)絡(luò))

9-1答退火：將鋼加熱到一定溫度，并保溫到一定時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻的熱處理方法。主要用來(lái)消除內(nèi)

應(yīng)力、降低硬度，便于切削。

正火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間后，空冷或風(fēng)冷的熱處理方法?？上齼?nèi)應(yīng)力，降低硬度，便

于切削加工；對(duì)一般零件，也可作為最終熱處理，提高材料的機(jī)械性能。

淬火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間后，浸入到淬火介質(zhì)中快速冷卻的熱處理方法。可提高材料的

硬度和耐磨性，但存在很大的內(nèi)應(yīng)力，脆性也相應(yīng)增加。淬火后一般需回火。淬火還可提高其抗腐蝕性。

調(diào)質(zhì)：淬火后加高溫回火的熱處理方法?？色@得強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等均較好的綜合力學(xué)性能，廣泛

應(yīng)用于較為重要的零件設(shè)計(jì)中。

表面淬火：迅速將零件表面加熱到淬火溫度后立即噴水冷卻，使工件表層淬火的熱處理方法。主要用于中

碳鋼或中碳合金鋼，以提高表層硬度和耐磨性，同時(shí)疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性都有所提高。

滲碳淬火：將工件放入滲碳介質(zhì)中加熱，并保溫一定時(shí)間，使介質(zhì)中的碳滲入到鋼件中的熱處理方法。適

合于低碳鋼或低碳合金鋼，可提高表層硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韌性和高塑性。

9-2

解見(jiàn)下表

保度極限a,品黑徑度(7,

彈號(hào)解或妞

(MPa)‘(MPa)刖

Q2s5碳素?zé)挊?gòu)犧57523526

45優(yōu)質(zhì)津素?zé)挊?gòu)料60035516

含金被構(gòu)加98078510

ZG270-500鼎刎90027018

HI2OO東售供200

QI500-7球翻帽3003207

ZCnSnlOPbl弟造編甘銅2201303

ZAlSilZ華造掇金M5(1

9-3解查教材表9-1,Q235的屈服極限,廣".?！?/p>

查手冊(cè)GB706-88標(biāo)準(zhǔn)，14號(hào)熱軋工字鋼的截面面積＜=2151.6小山？

則拉斷時(shí)所所的最小拉力為

F=%A=235x2151.6=5.05xlO5W

9-4解查教材表9-1,45鋼的屈服極限%=3?既0

團(tuán)=4=達(dá)=177,翊4

許用應(yīng)力S2

把夾緊力E向截面中心轉(zhuǎn)化，則有拉力斤和彎距M=F(a+N2)=Fx(65+50/2)=90FN-m加

截面面積A=bh=\6'x.5Q=800mm2

歷加16x50?門(mén),

W=——=--------=6666.67mm

抗彎截面模量66

EM,E卯H、,…

嗎=V獷=(麗+堿產(chǎn)77.5

則最大夾緊力9=12034加

9-5解查手冊(cè)F=3mm,查手冊(cè)退刀槽寬度b=9mm,溝槽直徑d3=d-4.4=24-4.4=19.6mm；過(guò)渡圓

半徑r=0.5P=0.5x3=1.5m求，尾部倒角C=2.5?nm設(shè)所用螺栓為標(biāo)準(zhǔn)六角頭螺栓，對(duì)于M1O的螺栓，最

小中心距4=34mm,螺栓軸線(xiàn)與箱壁的最小距離T=14mm。

9-6解查手冊(cè)，當(dāng)圓軸d=30m求時(shí)，平鍵的斷面尺寸為"xb=8x7且軸上鍵槽尺寸f=4.0切？！、輪轂鍵

槽尺寸*=3.3mm

圖9.5題9-6解圖

9-7解(1)取橫梁作為示力體，當(dāng)取位于支承B右側(cè)￡/2處時(shí)

WL12_20x2212

==14.67歡

由S=0得~1T~i3~

_^(I/2+J)_20x(2.2/2+0.398)

由SMC=O得，"-F------mm一一"‘制

由ZK=O得尺=4=14.67歡

由Z瑪=0得用=物-4=20-11.53=8.47

(2)橫梁彎矩圖

圖9.7題9-7解圖

(3)橫梁上鉀釘組的載荷

3

力知M￥=^g=11.53xl0x0,3=3459y.m

水平分力Ey=F融=14.67O,

擊+八I%=F&=1153初

垂直分力防與

9-8解水平分力用口在每個(gè)鉀釘上產(chǎn)生的載荷

凡=生,=%1=3,67期

*44

垂直分力”在每個(gè)鉀釘上產(chǎn)生的載荷

於=%="=Z88KW

’44

力矩M*在每個(gè)鉀釘上產(chǎn)生的載荷

&=「%=；物=1223DT

W+503W+501

各力在釧釘上的方向見(jiàn)圖所示

Ry[&/

J.F，-

F.*

V

氏<O

圖9.9題9-8解圖

根據(jù)力的合成可知，鉀釘1的載荷最大

K=《&+%cos450y+(4+RMsin450y

=而.67+12.23cos45:+Q.88+12.23sin450y=16.87JOT

9-9解鉀釘所受最大載荷E=16.87KN

校核剪切強(qiáng)度

F_16,87x103

=33,2MPa<[r]=115MPa

m?i2/42XTX18'/2

校核擠壓強(qiáng)度

F_16,87x103

=104MFa<[bj=240MPa

~6d―一9x18

均合適。

9-10解支承8可用鑄鐵HT200或鑄鋼ZG270-500。其結(jié)構(gòu)立體圖見(jiàn)圖。

圖9.10題9-10解圖

支承B的可能失效是回轉(zhuǎn)副的磨損失效，或回轉(zhuǎn)副孔所在橫截面處拉斷失效。

9-11解（1）輪齒彎曲應(yīng)力可看成是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。

（2）大齒輪循環(huán)次數(shù)

71Q

N=500X60MZL=500x60x200x-=1.425xlO4

z,80

（3）對(duì)應(yīng)于循環(huán)總次數(shù)N的疲勞極限能提高

=1.24

%

提高了1.24倍。

9-12答由圖5-1可見(jiàn)，惰輪4的輪齒是雙側(cè)受載。當(dāng)惰輪轉(zhuǎn)一周時(shí)，輪齒任一側(cè)齒根處的彎曲應(yīng)力的變化

規(guī)律：未進(jìn)入嚙合，應(yīng)力為零，這一側(cè)進(jìn)入嚙合時(shí)，該側(cè)齒根受拉，并逐漸達(dá)到最大拉應(yīng)力，然后退出嚙

合，應(yīng)力又變?yōu)榱?。接著另一?cè)進(jìn)入嚙合，該側(cè)齒根受壓，并逐漸達(dá)到最大壓應(yīng)力，當(dāng)退出嚙合時(shí)，應(yīng)力

又變?yōu)榱?。所以，惰?輪齒根部的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力。

9-13答在齒輪傳動(dòng)中，輪齒工作面上任一點(diǎn)所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力都是由零（該點(diǎn)未進(jìn)入嚙合）增加到一最

大值（該點(diǎn)嚙合），然后又降低到零（該點(diǎn)退出嚙合），故齒面表面接觸應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。

9-14解（1）若支承可以自FlH移動(dòng)時(shí)，軸的伸長(zhǎng)量

A/=aAfJ=l.lxl0'ix50x300=0.165mm

（2）兩支承都固定時(shí)，因軸的溫升而加在支承上的壓力

貯一

F=M=EEA等￡理2.06x105x也f=1.42xlOW

T-3004

mimiH9H9H8Hl_HlH7Hl

、所、標(biāo)'、

9-15基孔制優(yōu)先配合為~ch19、而\不、、g6k6、n6

H1

前、

HlH1

圖9.13題9-15解圖

9-16答（1）公差帶圖見(jiàn)題9-16解圖。

(2)

10-1證明當(dāng)升角口與當(dāng)量摩擦角〃符合歹“〃時(shí)，螺紋副具有自鎖性。

當(dāng)獷=川時(shí)，螺紋副的效率

t醉_tg憶fgy速加105

如伊+力）t腳2fgM（1-fg%2

所以具有自鎖性的螺紋副用于螺旋傳動(dòng)時(shí)，其效率必小于50%o

10-2解由教材表10-1、表10-2查得

M20,粗牙，螺距F=2.5加由，中徑&=18.376求求

p25

W=arcfp-=arctg--------=2.48°

曲得力后麻63.14x18.376

螺紋升角2

細(xì)牙，螺距

M20xl.5,P=1.5mmt

中徑4=d-1+0.026=20-1+0.026=19.026mm

P15

y=arctg—=arctg------------=1.44°

螺的紋升角缶昭23.14x19.026

對(duì)于相同公稱(chēng)直徑的粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋中，細(xì)牙螺紋的升角較小,更易實(shí)現(xiàn)門(mén)鎖。

10-3解查教材表10-1得

M8粗牙螺距P=1.2加m中徑4=7.1鴕求求小徑^=6.647mm

P,1.25—

y=arctg——=arctg------=3.17

螺*紋3升g角M2^x7.188

黃咚=30°

普通螺紋的牙側(cè)角2，螺紋間的摩擦系數(shù)J-u」

f01

0=arctg——=arctg------=6.59。

當(dāng)量摩擦角cos/Jcos300

擰緊力矩T=125x240=30000Wmw

F+h華加+,)+盯晝

由公式LH可得預(yù)緊力

T

牛48+，）+駕區(qū)

30000

1199(115+9)x0.12=243314

竽如3.17。+65+)+.

4

4x24331

=702^

加萬(wàn)。

拉應(yīng)力x6647

得鋼的屈服極限

查教材表9-1350=315MF&

擰緊所產(chǎn)生的拉應(yīng)力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了材料的屈服極限，螺栓將損壞。

,nF,4x10,,cco

W=arctg——=arctg-------=11.08

10-4解⑴升角呵3.14x65

當(dāng)量摩擦角0=夕加f0.1=5.71°

工作臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率:

（2）穩(wěn)定上升時(shí)加于螺桿上的力矩

T=哈削+0=毗1外駕與（11.呼+5.71。）=見(jiàn)麗

VV800

?=-=—=-----=20"nun

（3）螺桿的轉(zhuǎn)速，型4x10

p=%=T舞=9雙x-丁°=2050=2.05制

螺桿的功率6。60

（4）因y=1108°>'=5.71°,該梯形螺旋副不具有自鎖性，欲使工作臺(tái)在載荷片作用下等速下降,

需制動(dòng)裝置。其制動(dòng)力矩為

T=*蜘“)=100xITX答二fgQ1.08。-511。)=305Mm

10-5解查教材表9-1得Q235的屈服極限缶=2"乩什巴

查教材表10-6得，當(dāng)控制預(yù)緊力時(shí)，取安全系數(shù)S=L3

［小?=浮⑻好

由許用應(yīng)力511

查教材表10-1得M°的小徑4=8.376儂

%=1^_=同

由公式就小得

尸=皿=3型s

預(yù)緊力41.34x13

由題圖可知攜=1,螺釘個(gè)數(shù)z=2,取可靠性系數(shù)0=13

F-內(nèi)*2x7668x1x0」5T.

牽曳力C1.3

10-6解此聯(lián)接是利用旋轉(zhuǎn)中間零件使兩端螺桿受到拉伸，故螺桿受到拉扭組合變形。

杳教材表9-1得，拉桿材料Q275的屈服極限氣=27JMPa,

印=包=竺=92MFa

取安全系數(shù)5=3,拉桿材料的許用應(yīng)力5

42

加92

所需拉桿最小直徑

查教材表10-1,選用螺紋M2。（4=17.294?郵!）。

10-7解查教材表9-1得，螺栓35鋼的屈服極限％=二，15必為，

同=三=出=126呼口

查教材表10-6、10-7得螺栓的許用應(yīng)力S2.5

查教材表10-1得，M20的小徑4=17,294mm

螺栓所能承受的最大預(yù)緊力

小詠=吆空匕227知

41.34x1.3

所需的螺栓預(yù)緊拉力zHJD=WL

則施加于杠桿端部作用力郎的最大值

八筌二”些些啰鄴3N

L400

10-8解在橫向工作載荷與作用下，螺栓桿與孔壁之間無(wú)間隙，螺栓桿和被聯(lián)接件接觸表面受到

擠壓；在聯(lián)接接合面處螺栓桿則受剪切。

假設(shè)螺栓桿與孔壁表面上的壓力分布是均勻的，且這種聯(lián)接的預(yù)緊力很小，可不考慮預(yù)

緊力和螺紋摩擦力矩的影響。

擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：

，修電I

其中〃=min｛公,2用.4為螺栓桿直徑。

螺栓桿的剪切強(qiáng)度驗(yàn)算公式

r=-—<[r]

m武/4

其中加表示接合面數(shù)，本圖中接合面數(shù)加=2。

10-9解（1）確定螺栓的長(zhǎng)度

由教材圖io-9a）得：螺栓螺紋伸出長(zhǎng)度?=0.25^=0.25x16=4mm

螺栓螺紋預(yù)留長(zhǎng)度+044=0.4x16=6.4mm

杳手冊(cè)選取六角薄螺母GB6172-86用伯，厚度為148mm

墊圈GB93-8716,厚度為4.1mm

則所需螺栓長(zhǎng)度L=23+23+4.1+14.8+4=68.9mm

查手冊(cè)中螺栓系列長(zhǎng)度，可取螺栓長(zhǎng)度乙=70mm

螺栓所需螺紋長(zhǎng)度^=6.4+4.1+14.8+4=0.25x16=29.3mm

取螺栓螺紋長(zhǎng)度b=3Qmm

（2）單個(gè)螺栓所受橫向載荷

三=上5?！阋?/p>

-3

zDa4xl55xlO

（3）螺栓材料的許用應(yīng)力

由表9-1杏得被聯(lián)接件HT250的強(qiáng)度極限3=240財(cái)%

查表10-6取安全系數(shù)S=2.5

..（7.240

[%]=—=——=96Mp.

被聯(lián)接件許用擠壓應(yīng)力S2.5

查教材表9-1得螺栓35鋼的屈服極限％=315朋戶(hù)〃

網(wǎng)=%=竺=126MPa

查表10-6得螺栓的許用剪切應(yīng)力S2.5

g]=父=生.=252Mpa

螺栓的許用擠壓應(yīng)力sL25

（4）校核強(qiáng)度

查手冊(cè)，六角頭較制孔用螺栓GB28-88M16，其光桿直徑4=17nwi

F4839

f=。==21^<[f]

2

螺栓的剪切強(qiáng)度砌/4lx^xl7/4

最小接觸長(zhǎng)度：^=70-30-23=17mm

F_4839

a=16.7MP<2<[JJ

擠壓強(qiáng)度

所用螺栓合適。

10-10解（1）每個(gè)螺栓所允許的預(yù)緊力

查教材表9-1得45鋼的屈服極限=355Mpa,

查教材表10-6、10-7得，當(dāng)不能?chē)?yán)格控制預(yù)緊力時(shí)，碳素鋼取安全系數(shù)5=3

同=?=學(xué)=1頌％

由許用應(yīng)力S3

查教材表io-i得必6的小徑4=13.835mm

a=-21盟-=]af\1

*</41,

由公式得

F則硝4」3xl眥、的綱

預(yù)緊力'134x1.3

(2)每個(gè)螺栓所能承擔(dān)的橫向力

由題圖可知胴=1,取可靠性系數(shù)C=13

f_FX_13638xlxQ.15.15^

橫向力C1.3

(4)螺栓所需承擔(dān)的橫向力

(5)螺栓的個(gè)數(shù)

F=19354=123

F1573取偶數(shù)N=14。

在直徑為155的圓周上布局14個(gè)河16的普通螺栓，結(jié)構(gòu)位置不允許。

10-11解(1)初選螺柱個(gè)數(shù)Z=8

(2)每個(gè)螺柱的工作載荷

幽”出嗎I.

￡z8

(3)螺柱聯(lián)接有緊密性要求，取殘余預(yù)緊力

耳=18-=18x7536=1356加

(4)螺柱總拉力

兄=為+為=7536+13565=211(0

(5)確定螺柱直徑

選取螺柱材料為45鋼，查表9-1得屈服極限bs=355MPa,

查教材表10-6得，當(dāng)不能?chē)?yán)格控制預(yù)緊力時(shí)，暫時(shí)取安全系數(shù)S=3

［??？=學(xué)=11謝

許用應(yīng)力S3

4x1,陽(yáng)_

42

肚118

螺栓小徑

杳教材表10-1,取M20螺栓(4=17.294儂)，由教材表10-7可知取安全系數(shù)5=3是合

適的。

(6)確定螺柱分布圓直徑

D=D+2e=160+2x(20+3的=206~212mm

由題10?11圖可得o

取2=210mm

(7)驗(yàn)證螺柱間距

j=唉=?迎=22,5mm<4,5^=4,5x20=90mm

z8

所選螺柱的個(gè)數(shù)和螺柱的直徑均合適。

10-12解(1)在力E作用下，托架不應(yīng)滑移，設(shè)可靠性系數(shù)0=1,接合面數(shù)比=1,此時(shí)每個(gè)

螺栓所需的預(yù)緊力

CF_1x3

=3乃KN

zrof4xlx0.2

(2)在翻轉(zhuǎn)力矩用作用下，此時(shí)結(jié)合面不應(yīng)出現(xiàn)縫隙。托架有繞螺栓組形心軸線(xiàn)0-0翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，上

邊兩個(gè)螺栓被拉伸，每個(gè)螺栓的軸向拉力增大了耳，下邊兩個(gè)螺栓被放松，每個(gè)螺栓的軸向力減小了

%則有力的平衡關(guān)系用=2片*280,故可得

既二焉;攫?

為使上邊兩個(gè)螺栓處結(jié)合面間不出現(xiàn)縫鼠也即殘余預(yù)緊力剛為零，則所需預(yù)緊力兄”=心=03°4儂

(3)每個(gè)螺栓所需總的預(yù)緊力

n

耳=Pd+Fr=3.75+0.804=4,5540

(4)確定螺栓直徑

選取螺栓材料為35鋼，查教材表9-1屈服極限

杳教材表10-6得，當(dāng)不能?chē)?yán)格控制預(yù)緊力時(shí);暫時(shí)取安全系數(shù)$=3

同=寫(xiě)=半=105如。

許用應(yīng)力S3

螺栓小徑

杳教材表10-1,取航12螺栓（4=10.106mm）,由教材表加：可知取安全系數(shù)$=3也是合適

的。

10-13解（1）計(jì)算手柄長(zhǎng)度

查手冊(cè)，梯形螺紋GB5796-86,公稱(chēng)直徑d=52?nm,初選螺距尸=8求小，則中徑4=48mm,

小徑d=43mm

p8

W=GCfg——=GCfg-----=3.04°

M萬(wàn)x48

螺紋升角

0-arctg-^—=arcfg=8.83°

0

當(dāng)量摩擦角cos，cosl5

所需的轉(zhuǎn)矩

40X103X48X10'3

”華坂W+H+rJ￡=,媳04。+瑕。）=20加m

2

T202

￡=—=—=0.808m=808mm

則，手柄的長(zhǎng)度F250

（2）確定螺母的高度

初取螺紋圈數(shù)z=8,則

螺母的高度H=zP=8x8=64mm

3竺=133

448

這時(shí)處于1.2?2.5的許可范圍內(nèi)。

10-14解選用梯形螺紋。

（1）根據(jù)耐磨性初選參數(shù)

初選

查表10-8螺旋副的許用壓強(qiáng)W]=15~25Mp"，取[p]=20MPa

查手冊(cè)，選取梯形螺紋GB5796-86,選取公稱(chēng)直徑d=36wi,中徑4=33mm,小徑4=29mm,

螺距F=6制求。

(2)初選螺母

初步計(jì)算螺母的高度H=勉=1Jx33=49.5mm

則螺栓與螺母接觸的螺紋圈數(shù),取z=9

螺母的高度H=zP=9x6=54mm

系數(shù)"H7d?=54/33=1.64

(3)校核耐磨性

螺紋的工作高度^=0.5P=0.5x6=3mm

則螺紋接觸處的壓強(qiáng)

30x101

P=—―=10.7MPt?

則如"x33x3x9

合適。

(4)校核螺桿的穩(wěn)定性

起重器的螺母端為固定端，另一端為自由端，故取2=2,螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑

】?=4/4=29/4=7.25mm,螺桿的最大工作長(zhǎng)度/=550mm,則

2=/J=2x550=152>100

螺桿的長(zhǎng)細(xì)比17.25

"物>r3x2,06x10sx294

=931972^=9320

4x(2x550)?

臨界載荷

取安全系數(shù)5=4

^,_932

=233冽>￡=30冽

4,不會(huì)失穩(wěn)

(5)校核螺紋牙強(qiáng)度

對(duì)于梯形螺紋匕=0.65P=0.65x6=39mm

F30xl(P

=-------------=9AMPa

城歷17x29x3.9x9

對(duì)于青銅螺母卜]=30~40幀％,合適。

10-15解（1）初選螺紋直徑

|4xl_)4xl3x25xl03

=22Mmm

"80

查手冊(cè)，選取梯形螺紋GB5796-86,選取公稱(chēng)直徑d=32mm,中徑4=29mm,小徑=25mm

螺距

（2）驗(yàn)證其門(mén)鎖性

p6

y=arctg——=arctg------=3.77°

螺紋升角風(fēng)"29

當(dāng)量摩擦角內(nèi)加煙'=加@12=634°歹＜白，所以滿(mǎn)足白鎖條件。

（3）校核其耐磨性

設(shè)螺栓與螺母參加接觸的螺紋圈數(shù)z=8

則螺母的高度H=zP=8x6=48刖，=48/29=1.66,處于1.2?2.5的許可范圍內(nèi)。

螺紋的工作高度h=0.5P=Q.5x6=3mm

則螺紋接觸處的壓強(qiáng)

F25xl03，一〃"

p=-----=------------=11AMPa

網(wǎng)hz^x29x3x8

杳教材表10-8,鋼對(duì)青銅許用壓強(qiáng)[?]=15~25MPaj合適。

（4）校核螺桿強(qiáng)度

取。4/2,則所需扭矩

7=年忸獷+〃）+。工用=畢『§（#+/）+￡]

25X103X29X10-3

[fg(3.77o+6.84°)+0,1]=10Wm

2

則危險(xiǎn)截面處的強(qiáng)度

hx25xlO3Y/16x104V

儂

I>rx252；VX253J=76.9

對(duì)于45鋼正火，其許用應(yīng)力[b]=80MPa,故合適。

(5)校核螺桿的穩(wěn)定性

壓力機(jī)的螺母端為固定端，另一端為較支端，故取必二07,螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑

4=2==[68<40

i=dJ4=25/4=6.25mm，螺桿的最大工作長(zhǎng)度1=150加比，則螺桿的長(zhǎng)細(xì)比i6.25

不會(huì)失穩(wěn)。

(6)校核螺紋牙強(qiáng)度

對(duì)于梯形螺紋&=0.65P=0.65x6=3.9mm

25x10，

=10.2M網(wǎng)

就pz"x25x3.9x8

對(duì)于青銅螺母k]=30~40MP”,合適。

(7)確定手輪的直徑

由7=200D=104000得

「104000

U=-------=---520比m

200

10-16解(1)選用A型平鍵,查教材表10-9,由軸的直徑可得平鍵的截面尺寸

b=16m求，入=10求沈；由聯(lián)軸器及平鍵長(zhǎng)度系列，取鍵的長(zhǎng)度1=90小小。其標(biāo)記為：鍵16x90

GB1096-79

(2)驗(yàn)算平鍵的擠壓強(qiáng)度

由材料表10-10查得，鑄鐵聯(lián)軸器的許用擠壓應(yīng)力

[ffJ=70~80MP￡?

A型鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=9Q-16=lAmm

4T4x1500xlO3

=147MPa

f~dhi~55x10x74

叮尸>〔b1,使用平鍵擠壓強(qiáng)度不夠，鑄鐵軸殼鍵槽將被壓潰。這時(shí)可使軸與聯(lián)軸器孔之間采用過(guò)盈配

合，以便承擔(dān)一部分轉(zhuǎn)矩，但其缺點(diǎn)是裝拆不便。也可改用花鍵聯(lián)接。

10-17解(1)選擇花鍵

根據(jù)聯(lián)軸器孔徑d=55mm,查手冊(cè)可知花鍵小徑d=56m次最接近，故選擇矩形花鍵的規(guī)格為花鍵

8x56X62X10QBI144-87

花鍵的齒數(shù)z=8、小徑d=56求求，大徑D=62mm,鍵寬B=10mm,鍵長(zhǎng)取l=9Qmm,倒角

C=0.4mm

（2）驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度

取載荷不均勻系數(shù)

^=—-2C=^^-2xO,4=2.2mm

齒面工作高度22

.也;也;29?

平均半徑44

T1500x10，

=40MPa

r應(yīng)也0.8x8x2.2x90x29.5

查教材表10-11,在中等工作條件0、鍵的齒面未經(jīng)熱處理時(shí)，其許用擠壓應(yīng)力[b,]=60?100M,

故合適。

11-1解1）由公式可知:

同=_5---------?5_=9,55X10&^_Z

cosa&cosa&cosa&

輪齒的工作應(yīng)力不變，則兄'=E

則，若&'=2々，該齒輪傳動(dòng)能傳遞的功率P'=2P

11-2解由公式

設(shè)提高后的轉(zhuǎn)矩和許用應(yīng)力分別為K'、[bj]

屈_["]=

7；'=1.697；

當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩和功率可提高69%.

11-3解軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)分別驗(yàn)算其接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。

(1)許用應(yīng)力

查教材表11-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210?230HBs取220HBS；大齒輪ZG270-500正火硬

度：140-170HBS,取155HBS。

查教材圖1=$6°Mb"，=335MPa

查教材圖11-10=180MPa,*”=130MP&

查教材表11-4取=I]，S,=L4

匹］=^>=吧=509時(shí)取

故：11

瓦2]=^^竺=305用法

21S.1.1

瓦J=^L=%=129MW

［明卜￡=膽=93如&

L%1.4

(2)驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，驗(yàn)算公式為；

.鄭暮￥皿］

PA

7；=9.55xl06i=9.55xl0sx4-=53055W^

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩4

載荷系數(shù)查教材表11-3得《=L3

齒寬5噸=78加

a=lm(4+z，=1x4x(25+73)=196求求

中心距22

齒數(shù)比u=z/Zi=73/25=2.92

鄭旦(的_/儼5305您2孫

W~)吩1的2,92=231M%

則:

n<瓦J、au<仁加］,能滿(mǎn)足接觸強(qiáng)度。

(3)驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，驗(yàn)算公式:

%=2.72%=2.26

其中：齒形系數(shù)：查教材圖11-9得

2H；K_2x1,3x53055x2.72

n==12M%4瓦J

78X42X25

則~W^-

"嗎卻喘質(zhì)仇】

滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度。

11-4解開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是磨損，目前的設(shè)計(jì)方法是按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并將許用應(yīng)力

降低以彌補(bǔ)磨損對(duì)齒輪的影響。

(1)許用彎曲應(yīng)力查教材表11-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210?230HBs取220HBS；大齒輪

45鋼正火硬度：170?210HBS,取190HBS。查教材圖11-10得

b-i=ISOMPa=160MPa

J

查教材表11-4區(qū)=1-4,并將許用應(yīng)用降低30%

[b]=%lx0.7=四x0,7=90MPa

LnJS1.4

故B

[jl=Z^xO,7=—x0,7=80MPa

LmSB1.4

(2)其彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：

鼠±討瓦］

7，,=9.55xl0^=9.55xl0sx2=5.73xl0s^.mffl

iMcn

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩1

載荷系數(shù)查教材表11-3得匕=11

取齒寬系數(shù)九二°，4

齒數(shù)z?=%=3.5x21=73.5,取z?=74

齒數(shù)比u=z2/zt=74/21=3.52

齒形系數(shù)查教材圖11-9得Ui=234、丁7=2,26

篙篆?！?。嵬篙篆。儂

因

旦Y=上Y=0煙

[b,/代入設(shè)計(jì)公式

故將

1417,1；4xl.lx5.73xl0sx0D33

=4.6&MW

九(”±1斯[*]\0.4x(352+I)x212

因此

取模數(shù)m=5mm

a=-m(zt+z2)=-x5x(21+74)=237.5mm

中心距22

b==0,4x237.5=95mm

齒寬

11-5解硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是折斷，設(shè)計(jì)方法是按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并驗(yàn)算其齒面接觸

強(qiáng)度。

（1）許用彎曲應(yīng)力

查教材表11-1，大小齒輪材料40Cr表面淬火硬度：52-56HRC,取54HRC。查教材圖11-10得

b'K=320MPa,查材料圖11.7得bHuT220MR2°查教材表11-4=16,3日=12

因齒輪傳動(dòng)是雙向工作，彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)，應(yīng)將極限值乘70%。

瓦]=吐x0,7=—x0.7=140MPe?

L"S,1.6

故uF

瓦]=2=㈣=1017MP&

LHJ

Su1.2

（2）按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)公式:

-五做±1）用%]

pon

7；=9.55xl0<=9.55x10sx_=392的6Mmm

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩雙730

載荷系數(shù)查教材表11-3得匕=13

取齒寬系數(shù)九=。4

齒數(shù)芍=%=4.6x27=1242,取z2=124

齒數(shù)比"ZJH=124/27=4.59

齒形系數(shù)應(yīng)將齒形系數(shù)較大值代入公式，而齒形系數(shù)值與齒數(shù)成反比，將小齒輪的齒形系數(shù)代入設(shè)計(jì)公

式，查教材圖11-9得=2.67

4邛，__4x13x39246&<267

=28翻求

九Q±M『,]一》4X(459+1)X27X140

因此

取模數(shù)巾=3由加

(3)驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，驗(yàn)算公式：

萬(wàn)_鬲肛Q+D"-1

^-33w--^]

a=-m(zt+z3)=-x3x(27+124)=226.5mm

其中：中心距22

齒寬6=獷$=0.4x226.5=90.6mm,取b=902加

,3x39246&(4,59+y

=6姍眥瓦］

90x2263x459

滿(mǎn)足接觸強(qiáng)度。

11-6解斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)Z與其當(dāng)量齒數(shù)N.之間的關(guān)系:

▼年

(1)計(jì)算傳動(dòng)的角速比用齒數(shù)Z。

(2)用成型法切制斜齒輪時(shí)用當(dāng)量齒數(shù)Z,選盤(pán)形銃刀刀號(hào)。

(3)計(jì)算斜齒輪分度圓直徑用齒數(shù).

（4）計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)用當(dāng)量齒數(shù)查取齒形系數(shù)。

11?7解見(jiàn)題11-7解圖。從題圖中可看出，齒輪1為左旋，齒輪2為右旋。當(dāng)齒輪1為主動(dòng)時(shí)按左手定

則判斷其軸向力取;當(dāng)齒輪2為主動(dòng)時(shí)按右手定則判斷其軸向力力20

輪1為主動(dòng)輪2為主動(dòng)時(shí)

圖11.2題11-7解圖

11-8解見(jiàn)題11-8解圖。齒輪2為右旋，當(dāng)其為主動(dòng)時(shí)，按右手定則判斷其軸向力方向￡?：徑向力

“總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；圓向力E2的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反。

11-9解（1）要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級(jí)斜齒輪3的