機械設(shè)計張淑敏作業(yè)習(xí)題

第一章連接設(shè)計

一、思考題

1、按螺紋牙型分類，螺紋可以分為哪幾種？試說明各自的特點及主要用

途？

2、螺紋的主要參數(shù)有哪些？在設(shè)計中如何應(yīng)用？

3、螺紋的旋向如何判別？常見的螺紋是左旋還是右旋？

4、常見的螺紋是單線還是多線？為什么？

5、在公稱直徑相同的條件下粗牙螺紋與細(xì)牙螺紋相比哪一個自鎖性

強？那一個連接強度高？為什么？

6、螺紋連接為什么要防松？防松的基本原理有哪些？常用的防松措施

有哪些？

7、螺紋連接的主要失效形式有哪些？其設(shè)計準(zhǔn)則是什么？

8、什么是松螺栓連接？什么是緊螺栓連接？其強度計算方法有何不

同？

9、螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮哪些問題？進(jìn)行螺栓組受力分析的目的是什

么？其強度計算方法有何特點？

10、緊螺栓連接強度計算式中的1.3倍是什么含義？如果用錢制孔用螺

栓來傳遞橫向載荷，是否也要這樣考慮？為什么？

1.3F

cr=-------—<[crj

巴d；

41

二、分析與計算題

1、已知螺栓的剛度Ci=100N/mm,被連接件的剛度C?=400N/mm,若

預(yù)緊Fp和軸向工作載荷F均為400N,

試問：

(1)、被連接件間有壓緊作用嗎？為什么？

(2)、以一定的比例畫出受力一變形關(guān)系圖，并標(biāo)出Fp和Fp'之值。

2、有一受橫向工作載荷作用的緊螺栓連接，采用單個M16的六角頭螺

27

栓（GB5782-2000）連接兩塊鋼板，螺栓材料Q235;結(jié)合面間的摩擦因數(shù)為

f=0.13,摩擦傳力可靠性系數(shù)Kf=1.3,試求在一般擰緊情況下（不控制預(yù)緊

力），連接所能承受的最大橫向工作載荷之值？

3、用同一把活扳手分別擰緊M8和M16兩個螺栓連接，若活扳手工作

長度為200mm,施加在扳手上的力為200N。

試問：（1）、兩螺栓所受的預(yù)緊力Fp之值？

（2）、試分析哪個螺栓在預(yù)緊時易被擰斷？

4、圖1-1所示，為用四個普通螺栓連接的支架。被連接件總厚度為45mm

螺栓材料為Q235，性能等級4.6級，結(jié)合面間的摩擦因數(shù)為f=0.15,載荷

Q=1000N,試確定螺栓直徑，并寫出連接件的標(biāo)記？

inna

圖1-1

例解：從圖示知本題屬于受橫向載荷作用的螺栓組連接。

一）受力分析（圖1-2所示）

將載荷向螺栓組型心簡化得：

①作用在型心0的橫向載荷Q

Q=1000N

②繞型心0旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩T

T=1000Q=1000X1000

=1X106（Nmm）

③由于Q使每個螺栓受橫向載荷RQ

RQ=Q/4=1000/4=250N

28

RQ的方向與載荷Q作用方向相同

④由于Q使每個螺栓受橫向載荷RT

RT的方向與各螺栓到型心O的連線垂直，且與扭矩T作用的方向一致。

⑤將各螺栓的兩個分力RQ和RT進(jìn)行合成，可得合力Ri、R?、R3、R4，

其中R?、R3、為最大合力，根據(jù)余玄定理：

Rmax=JR2Q+R?T-2RTRQCOS135°

=V2502+8842-2X250X884X(-0.707)

=1075N

二）螺栓直徑的確定

①根據(jù)Rmax確定預(yù)緊力Fp

由平衡條件知：Fpm戶K/Rmax，由題意知m=l,若取K.L3

KR1.3x1075

則：b=9317N

mf0.15

②確定許用應(yīng)力［。］

假設(shè)螺栓直徑在Mi6~M3o之間，查表9-6,按不控制預(yù)緊力取S=3.8

公式:卜］=/■對于性能級別為4.6的螺栓，OB=400N/mm2

6xo-6x400

巴B=240N

1010

29

③定螺栓直徑

,4x1.3x9317

x15.63〃〃九

V〃x63.16

查設(shè)計手冊［2］知：M20的粗牙普通螺紋，其公稱直徑為20,內(nèi)徑

di=17.294>15.63mm

符合強度要求，M20在假設(shè)范圍之內(nèi)，安全系數(shù)S選值合理。為統(tǒng)一起

見，四個螺栓均采用M20的粗牙普通螺栓連接。

三）定連接件標(biāo)記

查設(shè)計手冊［2］,按GB93-2000取彈簧墊圈高度為5mm。

查設(shè)計手冊［2］,按GB170-2000取螺母高度為18mm。

螺母端伸出長度=0.2Xd=0.2X20=4mm

計算螺栓所需長度=20+25+5+18+4=72mm

查設(shè)計手冊［2］取螺栓長度L=75mm。

采用連接件的標(biāo)記如下：

螺栓BG5782-2000—M20X75

螺母BG6170-2000—M20

彈簧墊圈BG93-2000—20

5、一受軸向外載荷F=1000N的緊螺栓連接，螺栓的剛度為Ci，被連接

件的剛度為C2,且C2=8。；預(yù)緊力FP=1000No試求螺栓中的總拉力和

被連接件中的剩余預(yù)緊力。

6、圖1-3所示的連接用4個M12普通螺釘把板1固定在零件3上，零件

1與3之間有摩擦片2,各零件之間摩擦系數(shù)六0.13,螺釘強度級別為5.6級，

crs=300MPa,安全系數(shù)5=4.5；防滑系數(shù)（可靠性系數(shù)）&=1.3；大徑

d=12mm,中徑直=10.863mm,小徑4=10.106mm；螺釘擰緊后靠摩擦力

承受載荷凡求允許產(chǎn)的最大值。

30

圖1-3

7、圖1-4所示，用三個M16的普通螺栓將鋼板A固定在鋼板2上。L=

400mm,a=70mm?鋼板間摩擦系數(shù)7=0.12,連接的可靠性系數(shù)Kf=l.3,螺栓

的許用拉應(yīng)力［b=120MPa。求此連接能承受的最大載荷尸為多少。

8、圖1-5所示，為一壓力容器，容器體和容器蓋用螺栓組連接，容器內(nèi)

長期穩(wěn)定工作壓強P=1.2MPa，D=500mm,D0=640mm,為保證氣密性要求，

螺栓間距L<7d,取Fp'=1.5F,螺栓材料用35號鋼，性能等級為5.6,試設(shè)

計此螺栓連接（螺栓個數(shù)和螺栓直徑）。

提示：用粗牙螺紋，不控制預(yù)緊力，先任選一個螺栓個數(shù)，再按靜強度

計算螺栓直徑，驗算螺栓間距。

31

圖1-5

9、圖1-6所示油缸油壓p=3MPa,缸徑。=160mm,螺栓數(shù)量z=8,螺

栓材料許用應(yīng)力［可=150MPa,取剩余預(yù)緊力為工作拉力的1.5倍，試計算螺

栓直徑。

圖1-6

10、如圖1-7所示的夾緊連接柄承受靜載荷/Q=720N,螺栓個數(shù)Z=2,

連接柄長度乙=250mm,軸直徑盤=60111111,夾緊接合面摩擦系數(shù)7=0.15,

螺栓材料為4.6級、Q235鋼、o-s=240MPa,擰緊時不嚴(yán)格控制預(yù)緊力，取

安全系數(shù)(S)=4,試求螺栓所需最小直徑(或計算直徑)。

圖1-7

32

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、查手冊確定下列螺紋連接的主要尺寸，并按1:1比例畫出連接結(jié)構(gòu)

圖。

(1)、用M16的六角頭螺栓(GB5782-2000)連接兩塊厚度各為30的

鋼板，兩塊鋼板上鉆通孔。17.5,沉頭座孔深1mm,試選用合適的防松措施

并寫出螺栓和螺母的標(biāo)記？

(2)、用M12的六角頭螺栓(GB5782-2000),將厚12mm的鑄鐵蓋板

緊固在很厚的鑄鐵機體上，構(gòu)成螺釘連接的結(jié)構(gòu)，中等裝配精度，蓋板和機

體間采用厚度為1mm的墊片，采用彈簧墊圈防松，試標(biāo)出螺栓和彈簧墊圈的

標(biāo)記？

(3)用M10的較制孔用螺栓連接兩塊厚度各為30的鋼板，試畫出正

確的結(jié)構(gòu)圖并寫出螺栓和螺母的標(biāo)記。

2、試找出圖1-8中螺紋連接結(jié)構(gòu)設(shè)計中的錯誤，并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。

a)螺釘連接b)雙頭螺柱c)螺栓連接

圖1-8

第二章帶傳動

33

一、思考題：

1、帶傳動有哪些基本類型？在一般傳遞動力的機械中，主要采用哪一

種帶傳動？V型帶的標(biāo)記如何表示？

2、帶傳動正常工作時產(chǎn)生彈性滑動的主要原因是什么？造成的后果是

什么？如何計算彈性滑動率？

3、帶傳動的打滑一般首先發(fā)生在哪一個帶輪上？為什么？打滑的利和

害是什么？

4、帶傳動在帶速V<10m/s時，緊邊拉力為Fi,松邊拉力為F2。在空

載時兩邊拉力的比值F1/F2約為多少？

5、V型帶傳動設(shè)計中，小帶輪的直徑是以什么為依據(jù)進(jìn)行選擇的？

6、V型帶設(shè)計中，為什么要限制小帶輪直徑的最小尺寸？

7、帶傳動為什么要采用張緊裝置？張緊輪應(yīng)設(shè)置在哪一條邊上？常用

的張緊裝置有哪些？

8、皮帶傳動中常用的帶輪材料有哪些？主要失效形式有哪些？

9、帶傳動中的緊邊拉力Fi、松邊拉力F2、張緊力Fo及有效拉力Fe之

間的關(guān)系如何？？

10、V型帶傳動設(shè)計中，帶的工作楔角小與帶輪輪槽的夾角W是否相等？

11、帶傳動中有哪幾種應(yīng)力？如何分布？最大應(yīng)力在何處？

二、分析與計算題

1、某開式帶傳動的包角ai=160°,a2=200°,若帶與輪之間的摩擦系數(shù)

f=0.51,試分別計算當(dāng)張緊力Fo=3OON和Fo=5OON時，有效拉力的極限值Fmax

大約為多少？并分析有效拉力的極限值Fmax與初拉力Fo的關(guān)系？

2、若某開式帶傳動的包角ai=160°,平皮帶與輪之間的摩擦系數(shù)f=0.3,

V型帶與輪之間的摩擦系數(shù)fv=0.51?

（1）試分別計算當(dāng)張緊力Fo=3OON時，平型帶傳動和V型帶傳動的最

大有效拉力Fmax大約為多少？

（2）分析平型帶傳動和V型帶傳動的傳動能力？

3、若某開式帶傳動，ddl=140mm,dd2=280mm,中心距a由2000mm,

分別減至1000mm或500mm。試問：

34

（1）帶的包角ai有什么變化？傳動能力有無變化？

（2）試分析包角對傳動能力的影響？

4、若某開式帶傳動，中心距a=1500mm,ddi=140mm,dd2=280mmo當(dāng)

傳遞的功率P不變，主動輪的轉(zhuǎn)速由不變，帶輪和帶之間的摩擦系數(shù)不變，

帶的初拉力不變，而帶輪直徑分別減至ddi=100mm,dd2=200mm時。試分析：

（1）包角a1有什么變化？

（2）帶速有什么變化？是否還能正常工作？

（3）帶輪直徑的大小對帶傳遞載荷能力的影響？

5、若某傳動帶傳遞功率P=3KW,轉(zhuǎn)速ni=1000r/min,當(dāng)主動輪的直徑

ddi分別等于125和160時。試：

（1）分別求出有效圓周力Fe之值？

（2）分析有效圓周力Fe與主動帶輪直徑之間的關(guān)系？

6、若帶傳遞功率P=3KW,轉(zhuǎn)速ddi=140mm,當(dāng)主動輪的轉(zhuǎn)速山分別等

于2000r/min、1500r/min及500r/min時。試分析：

（1）分別求出有效圓周力Fe之值？

（2）分析在主動輪直徑不變的條件下，有效圓周力Fe與主動帶輪轉(zhuǎn)

速山之間的關(guān)系？

（3）分析有效圓周力Fe與帶速V之間的關(guān)系？

7、某帶傳動傳遞功率P=2KW,帶與輪之間的當(dāng)量摩擦系數(shù)九=0.51,包

0

角ai=160°,a2=2OO,帶的初拉力Fo=2OON,主動輪轉(zhuǎn)速n1=1000r/min,

ddi=140mm,試：

（1）計算此帶傳動的最大有效圓周力Fmax和有效拉力Fe之值。

（2）分析其傳動能力？

（3）將初拉力Fo提高到多少時才具備傳動能力？

例解：

①帶傳動的最大有效圓周力取決于小帶輪上的Fmax。

a.=^-xl60°=2.79rad

180°

小帶輪上的最大有效圓周力（極限摩擦力）：

fa}0.51x2.79

心L2F。p—=2x200x產(chǎn)叼=244.5N

35

②傳動能力計算

卅、市、工的旬di%^7x140x1000_.

市速計算：V=-----也一」=------------=7.8om/s

60x100060x1000

1000P1000x2cz

有效拉力:Fe=--------=------------=274N

V7.8

VFmax<Fe即小帶輪上的最大有效圓周力(極限摩擦力)小于傳動

所需要的有效拉力。

，傳動能力不夠，帶傳動會出現(xiàn)打滑失效。

③帶傳動具備傳動能力時必須滿足FmaxNFe

計算最大有效圓周力為274N時需要多大的張緊力

Fefai+1?74己051x2.79.

F---------=——?---------------x224N

0n2-12e°-51x2-79-1

將初拉力F。提高到224N時，則傳動能力剛夠。

8、有一B型膠帶傳動，傳遞功率P=2KW,帶與帶輪之間的當(dāng)量摩擦系

數(shù)f=0.51,小帶輪包角a1=1750,主動輪轉(zhuǎn)速ni=1400r/min,ddi=140mm,

傳動帶的彈性模量E=300MPa.試求：

(1)膠帶所受的最大拉應(yīng)力。max之值？

(2)分析哪種應(yīng)力對帶的壽命影響最大？

9、B型膠帶分別繞在ddi=100mm,ddi=140mm,ddi=180mm不同直

徑的帶輪上時，試：

(1)分別計算帶的彎曲應(yīng)力Obk？

(2)分析小帶輪直徑對膠帶壽命的影響？

10、B型膠帶傳遞功率P=3KW,帶與帶輪之間的當(dāng)量摩擦系數(shù)「=0.51,

小帶輪包角ai=175°,主動輪轉(zhuǎn)速n!=1400r/min,ddi=140mm,張緊力

F0=180No試問：

(1)傳動能力是否夠？

(2)如果將初拉力提高至Fo=22ON呢？

11、如圖3-1所示，一立式攪拌機采用2根A型帶傳動，主動輪轉(zhuǎn)速

ni=1430r/min,ddi=140mm,從動輪轉(zhuǎn)速n2=572r/min,傳動中心距a=500mm,

工況系數(shù)KA=1.1,試求：

(1)允許傳遞的最大功率是多少？

(2)帶傳動作用在軸上的壓軸力為多大？

36O□

neni

圖3-1

12、V型帶傳動中，已知小帶輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min,ddl=140mm,大帶

輪直徑dd2=425mm,彈性滑動率￡=0.02。試問：計入彈性滑動率和不計彈

性滑動率時，大帶輪的轉(zhuǎn)速相差多少？

13、由雙速電動機與V帶傳動組成傳動裝置，靠改變電動機轉(zhuǎn)速，輸出

軸可以得到300r/min和600r/min兩種轉(zhuǎn)速。若輸出軸功率不變，帶傳動應(yīng)按

那種轉(zhuǎn)速設(shè)計？為什么？

14、圖3-2為一寶塔輪帶傳動，各輪直徑為ddi=dd6，dd2=dd5，3

=dd4,軸I為主動軸，轉(zhuǎn)速,一定，若從動軸II上阻力矩一定，為什么

當(dāng)輪1與輪2組合時，傳動相應(yīng)輸出的功率最??？（假設(shè)忽略摩擦損失）

135

圖3-2

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計題

1、V型帶傳動進(jìn)行帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計時，帶輪結(jié)構(gòu)型式選擇及尺寸確定的

根據(jù)是什么？輪緣上輪槽尺寸根據(jù)什么來確定？并說明哪些結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)

經(jīng)驗確定的？

2、圖3-3所示為B型V帶帶輪的輪緣結(jié)構(gòu)圖，試問圖中標(biāo)注的表面粗

糙度是否合理？3角應(yīng)該多大？說明為什么？

37

圖3-3圖3-4

3、設(shè)計一采用3根普通A型帶的帶輪,帶輪材料為HT200,已知帶輪

基準(zhǔn)直徑D=280mm,試?yán)L出帶輪工作圖。

4、圖3-4所示是帶在帶輪中的安裝情況,試問是否正確？

第三章鏈傳動

一、思考題

1、與帶傳動、齒輪傳動相比，鏈傳動有哪些優(yōu)缺點？

2、有一滾子鏈的標(biāo)記為10A-2X100GB1243.1-83,試說明它的含義？

3、影響鏈傳動速度不均勻的主要因素是什么？為什么在一般情況下鏈傳

動的瞬時傳動比是變化的？在什么情況下瞬時傳動比才是恒定的？

4、鏈傳動的主要失效形式有哪些？

5、鏈傳動設(shè)計計算時在什么條件下按許用功率曲線選擇鏈傳動？什么

工作條件下應(yīng)進(jìn)行靜強度校核？

6、鏈傳動中限制最少齒數(shù)的目的是什么？限制最多齒數(shù)的目的又是為

什么？

7、鏈傳動中最適宜的中心距是多少？鏈的節(jié)數(shù)最好選擇奇數(shù)還是偶

數(shù)？

8、鏈輪常用材料有哪些？在中速中載的鏈傳動中鏈輪常用材料有哪

些?

9、在傳動系統(tǒng)中鏈傳動通常設(shè)置在高速級還是低速級？為什么？

38

二、分析與計算題

1、利用公式算出鏈號為10A和16A的套筒滾子鏈節(jié)距P值？

2、已知套筒滾子鏈輪齒數(shù)Z=21,鏈節(jié)距p=19.05mm,試求鏈輪分度園直

徑d,齒頂園直徑已和齒根園直徑乙？（數(shù)字精確至小數(shù)點后3位）。

3、某套筒滾子鏈傳動，Zj=15,p=25.40mm,m=500r/min,試求平均鏈速

V,最大水平分速Vg和最小水平分速Vm及鏈速變化率e之值？

4、計算當(dāng)小鏈輪齒數(shù)%分別為：5、9、11、13、15、19、21、23、25、

27和29時鏈速變化率e,并繪出鏈速變化率e與Zi的關(guān)系曲線？

5、當(dāng)鏈節(jié)磨損率△P/P=3%,鏈節(jié)距P=12.70mm時，分別求出鏈輪齒數(shù)Z

為50、100、150時的節(jié)園直徑增量△（1,并分析齒數(shù)對掉鏈可能性的影響？

6、在套筒滾子鏈傳動中，若規(guī)定△d/PWO.96,當(dāng)鏈節(jié)磨損率4P/P分別

為2%和2.5%時，則滾子鏈輪的最多齒數(shù)ZZ皿分別是多少？

7、一雙排套筒滾子鏈傳動傳遞的功率P=1.5KW,傳動的中心距a=500mm,

鏈節(jié)距于P=12.7mm,主動鏈輪轉(zhuǎn)速ni=145r/min,主動鏈輪齒數(shù)%=17,中等

沖擊載荷，水平傳動，取靜強度安全系數(shù)S=7,試校核此傳動的靜強度。

8、設(shè)計一鏈傳動。已知電動機輸出功率P=7.5Kw,轉(zhuǎn)速rh=970r/min,要

求從動鏈輪轉(zhuǎn)速n2=320r/min,傳動中心距aW6501nm可以調(diào)節(jié)，載荷系數(shù)K

A=L3,水平傳動。

9、圖4-1所示鏈傳動，小鏈輪1按什么方向旋轉(zhuǎn)比較合理（在圖中標(biāo)出）？

并說明原因。

圖4-1

例解：主動輪應(yīng)該逆時針方向旋轉(zhuǎn)。主動輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)才能保證松邊

在下。因為當(dāng)松邊在上時可能有少數(shù)鏈節(jié)垂落到小鏈輪上，產(chǎn)生鏈條卡住的

現(xiàn)象。

39

2

10、已知主動鏈輪轉(zhuǎn)速ni=850r/min,齒數(shù)Zi=18,從動鏈輪齒數(shù)Z2=90,

中心距a=900mm,載荷平穩(wěn)，由電動機輸入動力，采用壓力潤滑。已知套筒

滾子鏈的極限拉伸載荷為55.6KN。試求鏈條所能傳遞的功率及所需的節(jié)數(shù)。

11>已知鏈節(jié)距p=12.7mm,主動鏈輪轉(zhuǎn)速nl=960r/min,主動鏈輪分度圓

直徑dl=77.159mm,試計算平均鏈速。

12、試設(shè)計一帶式輸送機用的套筒滾子鏈傳動，已知：傳遞功率P=5.5KW,

m=720r/min,電動機為Y160M2-8,i=3,按推薦方式潤滑，載荷平穩(wěn)。

例解：

一)定齒數(shù)Zi及Z2

i=3,初取Zi=25

Z2=iZi=3X25=75<Z2w=120,合適

-)定鏈節(jié)距。

初取中心距a。=40。

初算鏈節(jié)數(shù)LPo

L_Z、+Z[+2ao+(Z[-Z]]P

p02P(2乃la。

25+75,2x40P,(75-25??P

2PI2兀J40P

=131.6節(jié)

取實際鏈節(jié)數(shù)LP=132節(jié)

由[1]P69表3-10按電動機帶動，載荷平穩(wěn)，取載荷系數(shù)KA=1

利用公式：P?！怠拱?/p>

40

KzKm

由[1]P69圖3-31屬于鏈板疲勞失效(對于中低速良好潤滑時)，根據(jù)

表3-11,當(dāng)Zi=25時，小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=(Zi/19)108=l.34；

由[1]P70表3-12,按單排鏈取多排鏈系數(shù)K.=l

KP1x5.5

Po>=4.1kW

1.34x1

由[1]P69圖3-31,按m=720r/min,Po^4,IKWo

選取鏈號10A(615.875)

三)、確定實際中心距

一=乳LP—,)+,(LP-三*—8(言)]

)(25+75)2_8(75-25)2

15,875[Q32_25+75^132_]

22K

%638mm

四)、求壓軸力FQ

(1)、驗算鏈速

V=ZiPm/(60X1000)

=25X15.875X720/(60X1000)

=4.76m/s>0.6m/s

???用許用功率曲線法確定鏈節(jié)距P合適，不再需要進(jìn)行靜強度校

核。

(2)、計算工作拉力

Fe=1000P/V=1000X5.5/4.76

=1155.46N

(3)、壓軸力FQ

按水平布置選K?=1.15

Fa=KaFe=l.15X1155.46

=1328.78N

五)、潤滑方式

由[l]P70圖3-32,按v=4.76m/s,p=15.875可采用油浴式潤滑

六)、鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計

(略)

41

第五章齒輪傳動

一、思考題：

1.與帶傳動、鏈傳動相比較，齒輪傳動的主要優(yōu)缺點有哪些？

2.一對閉式動力齒輪的材料均為45號鋼，其中小齒輪經(jīng)表面淬火處理，

而大齒輪僅作調(diào)質(zhì)處理，試問：（1）該對齒輪以哪種失效為主？（2）這對齒

輪的主要尺寸通常先按什么強度來確定？

3.在進(jìn)行齒輪強度計算時，為什么要引入載荷系數(shù)K?載荷系數(shù)K是

由哪幾部分組成的？各考慮了什么因素的影響？

4.齒面接觸疲勞強度計算公式是如何建立的？為什么要選擇節(jié)點作為

齒面接觸應(yīng)力的計算點？

5.齒根彎曲疲勞強度計算公式是如何建立的？小齒輪和大齒輪在齒根

處的彎曲應(yīng)力是否相等？為什么？

6.為何一對齒輪傳動中兩輪的齒面硬度常有一差值？兩輪的齒面硬度

差值以取多大較為合適？

7.在圓柱齒輪減速器中，為什么小齒輪齒寬衍要略大于大齒輪齒寬b2?

強度計算時，按也還是按b2計算？

8.一對圓柱齒輪傳動,小齒輪和大齒輪在嚙合處的接觸應(yīng)力是否相等？

如大、小齒輪的材料及熱處理情況均相同，則其許用接觸疲勞應(yīng)力是否相等？

9.一對圓柱齒輪傳動,小齒輪和大齒輪在齒根處的彎曲應(yīng)力是否相等？

如大、小齒輪的材料及熱處理情況均相同，則其許用彎曲疲勞應(yīng)力是否相等？

10.試述齒形系數(shù)YF的物理意義。齒形系數(shù)與那些因素有關(guān)？同一齒數(shù)

的直齒圓柱齒輪與斜齒圓柱齒輪的YF值是否相同？

11.在兩級圓柱齒輪傳動中，如其中一級用斜齒圓柱齒輪傳動，它一般

是用在高速級還是低速級，為什么？

12.閉式齒輪傳動中，如何劃分軟齒面齒輪和硬齒面齒輪？軟齒面齒輪

和硬齒面齒輪的設(shè)計步驟有何不同？

42

13,直齒圓錐齒輪傳動的強度計算是以什么作為計算依據(jù)的？

14.為保證圓錐齒輪的良好嚙合，在安裝調(diào)試時要注意什么問題？

15.在圓錐一圓柱齒輪減速器中，如將圓錐齒輪放在低速級將有那些問

題？

16.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，若傳動比i,轉(zhuǎn)矩Ti，齒寬b均保持不變,

試問在下列條件下齒輪的彎曲應(yīng)力與接觸應(yīng)力各將發(fā)生什么變化？

(1)模數(shù)m不變，齒數(shù)zi增加；

(2)齒數(shù)zi不變，模數(shù)m增大；

(3)齒數(shù)Zi增加一倍，模數(shù)m減小一半。

17.在齒輪設(shè)計公式中為什么要引入齒寬系數(shù)？在設(shè)計時如何根據(jù)具體情

況選擇。d的數(shù)值？如何根據(jù)齒寬系數(shù)小d確定大小齒輪的寬度？

、分析與計算題

1、如圖5-1所示兩級斜齒圓柱齒輪傳動減速器，已知Z2=51,mn=3,

0=15°'Z3=17,mn=5,試問：

(1)低速級斜齒圓柱齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上

兩輪的軸向力方向相反？

(2)低速級斜齒輪的螺旋角B應(yīng)取多對數(shù)值才能使中間軸的軸向力互

相抵銷？

輸入R1

圖5-1

43

2、有一對齒輪傳動原傳遞功率為P時，算得其齒面工作接觸應(yīng)力值為

。H=236MPa,現(xiàn)若傳遞功率增為2P時，該對齒輪的接觸應(yīng)力將增為何值？

3、有一對齒輪傳動原傳遞功率為P時，算得小齒輪的齒根工作彎曲應(yīng)力

為。Fi=100MPa,現(xiàn)若傳遞功率增為2P,試求此時的。FI值？

4、有一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動。已知：Zi=25,i=3,。m=300MPa,。

Fl=100MPa,試求大齒輪的。H2和。F2值？

5、已知一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，8級精度，原設(shè)計參數(shù)為m=4mm,

Zi=18,Z2=27?現(xiàn)改用參數(shù)為m=3mm,Z1=24,Z2=36o若載荷、齒寬、材

料及熱處理都不變，試比較參數(shù)改變前后的兩對齒輪：

（1）接觸強度是否發(fā)生改變？為什么？

（2）改變后彎曲強度是提高了還是降低了？為什么？

6、雙級斜齒輪減速器如圖所示（忽略摩擦損失）。

1）設(shè)Z1為左旋，要使裝Z2、Z3的軸受軸向力最小，在圖5-2上標(biāo)出Z2、

Z3、Z4的螺旋線方向。

2）若輸入轉(zhuǎn)矩T|=9XlO’N.mm,輸出轉(zhuǎn)矩T2=3.6X確定

總傳動比i總。若兩級傳動比相等，ii=i2=?

3）若Z1、Z2、Z3、Z4的材料、熱處理相同，要確定中心距a,應(yīng)根據(jù)哪

一對齒輪計算？若要使四個齒輪的接觸疲勞強度接近相等，應(yīng)如何選擇參

數(shù)？

圖5-2

7、圖5-3所示為一對標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動。已知：輸入功率P=3KW,

44

ni=1000r/min,Zi=18,z?=75,mn=8mm,螺旋角B=15°,試求兩齒輪所受的作用

力Fai、Fri、Ftl和Fa2、Fr2>F12之值，并畫出各力方向。

圖5-3

8、兩級展開式齒輪減速器如圖5-4所示。已知主動輪1為左旋，轉(zhuǎn)向

山如圖示，為使中間軸上兩齒輪所受的軸向力能相互抵銷一部分，試在圖中

標(biāo)出各齒輪的螺旋線方向，并在各對齒輪的嚙合點處標(biāo)出各齒輪所受力Fa、

F「、Ft的方向。

輸入111

圖5-4

9、一閉式直齒圓柱齒輪傳動，已知：齒數(shù)z】=20,Z2=75；模數(shù)m=3mm；

齒寬系數(shù)6d=1；小齒輪轉(zhuǎn)速ni=750r/min。若主、從動齒輪的許用接觸應(yīng)力

[o?]!=700MPa,[oH]2=650MPa；載荷系數(shù)K=1.6；重合度系數(shù)Ze=0.9；

節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZE=189.8/W短試按齒面接觸疲勞強度，求該齒輪傳動所能

45

傳遞的功率。

例解：根據(jù)題意，按給定條件，由齒面疲勞接觸強度條件求出小齒輪傳

遞的轉(zhuǎn)矩「，但由「和已知小齒輪轉(zhuǎn)速m,便可求出所能傳遞的功率Po

由式（4-13）,--------

%=Z.ZHZ箱.『[/]

u=zz/zi=75/20=3.75

di=mzi=3義20=60mm

b=6ddi=1義60=600mm

因大齒輪的許用接觸應(yīng)力較低，所以按大齒輪計算。則

T_([cyH]Ybd；u_(650Y*60x6()2乂3.75

1

~\zEZHZpJzF17+1-<189.8x2.5x0.9)X2x1.6-3.75+1

=123.47xlO3N-m

該齒輪傳動所能傳遞的功率為

Tn123.47x103x750

Px=9.69kW

9.55xl069.55x106

10、一對閉式軟齒面直齒輪傳動，其齒數(shù)與模數(shù)有兩種方案：a）m=4mm,

zl=20,z2=60；b）m=2mm,z1=40,z2=120,其它參數(shù)都一■樣。試問：

1）兩種方案的接觸強度和彎曲強度是否相同？

2）若兩種方案的彎曲強度都能滿足，則哪種方案比較好？

結(jié)構(gòu)設(shè)計題

1、圖5-5所示錐齒輪模數(shù)m=3mni,欲通過鍵與軸連接，齒根到鍵槽底部

距離e=3mm,試問這種齒輪結(jié)構(gòu)型式是否合理？若不合理，請?zhí)岢龈倪M(jìn)方案。

2、圖5-6所示為某減速器設(shè)計的一個標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，鍛造毛呸，模

數(shù)m=3mm,齒數(shù)Z=94,齒寬B=70mm,軸孔直徑為50mm,試解答下列問題：

（1）指出圖示齒輪的不合理之處，并加一改進(jìn)。

（2）若采用單鍵與軸連接時，經(jīng)驗算鍵連接強度不足，試對齒輪結(jié)構(gòu)

提出幾種可行的改進(jìn)方案。

46

圖5-5圖5-6

第六章蝸輪蝸桿傳動

一、分析與思考題

1、蝸桿傳動有哪幾種基本類型？圓柱蝸桿按加工方法不同有哪些主要

類型？各用什么代號表示？

2、與齒輪傳動相比，蝸桿傳動有哪些優(yōu)缺點？

3、蝸輪蝸桿傳動中二