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类型机械设计课后习题答案.doc

  • 上传人:天****
  • 文档编号:3121022
  • 上传时间:2024-06-18
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    机械设计 课后 习题 答案 濮良贵
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    <p>第三章 机械零件的强度p45 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限,取循环基数,,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] &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 3-2已知材料的力学性能为,,,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 得,即 &nbsp; &nbsp; 根据点,,按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为:D=72mm,d=62mm,r=3mm。如用题3-2中的材料,设其强度极限σB=420MPa,精车,弯曲,βq=1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] &nbsp;因,,查附表3-2,插值得,查附图3-1得,将所查值代入公式,即 查附图3-2,得;按精车加工工艺,查附图3-4,得,已知,则 根据按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力,应力幅,试分别按①②,求出该截面的计算安全系数。 [解] &nbsp;由题3-4可知 &nbsp; &nbsp; (1) &nbsp; &nbsp; &nbsp;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 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(2) &nbsp; 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,其计算安全系数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; 第五章 螺纹连接和螺旋传动p101 习题答案 5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点,各举一例说明它们的应用 螺纹类型 特点 应用 普通螺纹 牙形为等力三角形,牙型角60o,内外螺纹旋合后留有径向间隙,外螺纹牙根允许有较大的圆角,以减少应力留集中。同一公称直径按螺距大小,分为粗牙和细牙。细牙螺纹升角小,自锁性较好,搞剪强度高,但因牙细在耐磨,容易滑扣 一般联接多用粗牙螺纹,细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中,也可作为微调机构的调整螺纹用 管螺纹 牙型为等腰三角形,牙型角55o,内外螺纹旋合后无径向间隙,牙顶有较大的圆角 管联接用细牙普通螺纹 薄壁管件 非螺纹密封的55o圆柱管螺纹 管接关、旋塞、阀门及其他附件 用螺纹密封的55o圆锥管螺纹 管子、管接关、旋塞、阀门及其他螺纹连接的附件 米制锥螺纹 气体或液体管路系统依靠螺纹密封的联接螺纹 梯形螺纹 牙型为等腰梯形,牙侧角3o,内外螺纹以锥面巾紧不易松动,工艺较好,牙根强度高,对中性好 最常用的传动螺纹 锯齿形螺纹 牙型不为等腰梯形,工作面的牙侧角3o,非工作面的牙侧角30o。外螺纹牙根有较大的圆角,以减少应力集中。内外螺纹旋合后,大径处无间隙,便于对中。兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根旨度高的特点 只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动,如螺旋压力机 5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处? 答:可以减小螺栓的刚度,从而提高螺栓联接的强度。 5-3 分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况,它的最大应力,最小应力如何得出?当气缸内的最高压&nbsp; 力提高时,它的最大应力,最小应力将如何变化? 解: 最大应力出现在压缩到最小体积时,最小应力出现在膨胀到最大体积时。当汽缸内的最高压力提高时,它的最大应力增大,最小应力不变。 5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力FΣ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况,并判断哪个螺栓受力最大?堡证联接安全工作的必要条件有哪些? 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铰制孔用螺栓连接为宜?为什么?Q215,若用M6×40铰孔用螺栓连接,已知螺栓机械性能等级为8.8,校核螺栓连接强度。 [解] &nbsp;采用铰制孔用螺栓连接为宜 &nbsp; &nbsp; 因为托架所受的载荷有较大变动,铰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M6×40的许用切应力[] 由螺栓材料Q215,性能等级8.8,查表5-8,可知,查表5-10,可知 &nbsp; (2)螺栓组受到剪力F和力矩(),设剪力F分在各个螺栓上的力为,转矩T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r,即 由图可知,螺栓最大受力 &nbsp; 故M6×40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所示的两种螺栓布置形式,设采用铰制孔用螺栓连接,试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小?为什么? [解] &nbsp;螺栓组受到剪力F和转矩,设剪力F分在各个螺栓上的力为,转矩T分在各个螺栓上的分力为 &nbsp; &nbsp; (a)中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r,即r=125mm &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;由(a)图可知,最左的螺栓受力最大 &nbsp; &nbsp; &nbsp;(b)方案中 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 由(b)图可知,螺栓受力最大为 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 5-7 图5-52所示为一拉杆螺纹联接。已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定,拉丁材料为Q235钢,试设计此联接。 5-8 两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造,求此联接所能传递的横向载荷。 &nbsp; 5-9受轴向载荷的紧螺栓联接,被联接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F=10 000N时,求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。 5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa,缸盖与缸体均为钢制,直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。 5-11 设计简单千斤顶(参见图5-41)的螺杆和螺母的主要尺寸。起重量为40000N,起重高度为200mm,材料自选。 (1) 选作材料。螺栓材料等选用45号钢。螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强[P]=15MPa. (2)确定螺纹牙型。梯形螺纹的工艺性好,牙根强度高,对中性好,本题采用梯形螺纹。 (3)按耐磨性计算初选螺纹的中径。因选用梯形螺纹且螺母兼作支承,故取,根据教材式(5-45)得 按螺杆抗压强度初选螺纹的内径。根据第四强度理论,其强度条件为 &nbsp; 但对中小尺寸的螺杆,可认为,所以上式可简化为 式中,A为螺杆螺纹段的危险截面面积,;S为螺杆稳定性安全系数,对于传力螺旋,S=3.5-5.0;对于传导螺旋,S=2.5-4.0;对于精密螺杆或水平螺杆,S&gt;4.本题取值为5.故 (5)综合考虑,确定螺杆直径。比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果,可知本题螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准,按国家标准GB/T5796-1986选定螺杆尺寸参数:螺纹外径d=44mm,螺纹内径d1=36mm,螺纹中径d2=40.5mm,螺纹线数n=1,螺距P=7mm. (6)校核螺旋的自锁能力。对传力螺旋传动来说,一般应确保自锁性要求,以避免事故。本题螺杆的材料为钢,螺母的材料为青铜,钢对青铜的摩擦系数f=0.09(查《机械设计手册》)。因梯形螺纹牙型角,所以 因,可以满足自锁要求。 注意:若自锁性不足,可增大螺杆直径或减沾上螺距进行调整。 (7)计算螺母高度H.因选所以H=,取为102mm.螺纹圈数计算:z=H/P=14.5 螺纹圈数最好不要超过10圈,因此宜作调整。 一般手段是在不影响自锁性要求的前提下,可适当增大螺距P,而本题螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准,耐磨性已相当富裕,所以可适当减低螺母高度。现取螺母高度H=70mm,则螺纹圈数z=10,满足要求。 (8)螺纹牙的强度计算。由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度,因此只需校核螺母螺纹的牙根强度。根据教材表5-13,对于青铜螺母,这里取30MPa,由教材式(5-50)得螺纹牙危险截面的剪切应力为 满足要求 螺母螺纹根部一般不会弯曲折断,通常可以不进行弯曲强度校核。 (9)螺杆的稳定性计算。当轴向压力大于某一临界值时,螺杆会发生侧向弯曲,丧失稳定性。好图所示,取B=70mm.则螺杆的工作长度 l=L+B+H/2=305mm 螺杆危险面的惯性半径i=d1/4=9mm 螺杆的长度:按一端自由,一段固定考虑,取 螺杆的柔度:,因此本题螺杆,为中柔度压杆。棋失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得 所以满足稳定性要求。 第六章 键、花键、无键连接和销连接p115 习题答案 6-1 6-2 6-3 在一直径的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮(如下图),轮毂宽度,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。 [解] 根据轴径,查表得所用键的剖面尺寸为, 根据轮毂长度 取键的公称长度 &nbsp; 键的标记 &nbsp; &nbsp;键 键的工作长度为 &nbsp; 键与轮毂键槽接触高度为 &nbsp; 根据齿轮材料为钢,载荷有轻微冲击,取许用挤压应力 &nbsp; 根据普通平键连接的强度条件公式 &nbsp; 变形求得键连接传递的最大转矩为 6-4 6-5 6-6 第八章 带传动p164 习题答案 8-1 &nbsp;V带传动的,带与带轮的当量摩擦系数,包角,初拉力。试问:(1)该传动所能传递的最大有效拉力为多少?(2)若,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? [解] &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 8-2 &nbsp;V带传动传递效率,带速,紧边拉力是松边拉力的两倍,即,试求紧边拉力、有效拉力和初拉力。 [解] &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 8-3 8-4 &nbsp;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,减速器输入轴的转速,允许误差为,运输装置工作时有轻度冲击,两班制工作,试设计此带传动。 [解] &nbsp;(1)确定计算功率 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 由表8-7查得工作情况系数,故 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(2)选择V带的带型 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;根据、,由图8-11选用B型。 &nbsp; &nbsp; &nbsp;(3)确定带轮的基准直径,并验算带速 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;①由表8-6和8-8,取主动轮的基准直径 ②验算带速 &nbsp; &nbsp; ③计算从动轮的基准直径 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(4)确定V带的中心距和基准长度 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;①由式,初定中心距。 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;②计算带所需的基准长度 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;由表8-2选带的基准长度 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;③实际中心距 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 中心距的变化范围为。 &nbsp; &nbsp; &nbsp;(5)验算小带轮上的包角 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 故包角合适。 &nbsp; &nbsp; &nbsp;(6)计算带的根数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ①计算单根V带的额定功率 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 由,查表8-4a得 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 根据 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 查表8-5得,表8-2得,于是 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ②计算V带的根数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;取3根。 &nbsp; &nbsp; &nbsp;(7)计算单根V带的初拉力的最小值 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 由表8-3得B型带的单位长度质量,所以 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(8)计算压轴力 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(9)带轮结构设计(略) 第九章 链传动p184 习题答案 9-2 某链传动传递的功率,主动链轮转速,从动链轮转速,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 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;取小链轮齿数,大链轮的齿数 (2)确定计算功率 &nbsp; &nbsp;由表9-6查得,由图9-13查得,单排链,则计算功率为 &nbsp; &nbsp; &nbsp; (3)选择链条型号和节距 &nbsp; &nbsp;根据,查图9-11,可选16A,查表9-1,链条节距 (4)计算链节数和中心距 &nbsp; &nbsp;初选中心距。取,相应的链长节数为 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 取链长节数。 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 查表9-7得中心距计算系数,则链传动的最大中心距为 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; (5)计算链速,确定润滑方式 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 由和链号16A,查图9-14可知应采用定期人工润滑。 &nbsp; &nbsp; (6)计算压轴力 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 有效圆周力为 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 链轮水平布置时的压轴力系数,则压轴力为 9-3 已知主动链轮转速,齿数,从动链齿数,中心距,滚子链极限拉伸载荷为55.6kN,工作情况系数,试求链条所能传递的功率。 [解] 由,查表9-1得,链型号16A 根据,查图9-11得额定功率 由查图9-13得 且 &nbsp; 第十章 齿轮传动p236 习题答案 10-1 试分析图10-47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)。 &nbsp; &nbsp; [解] 受力图如下图: 补充题:如图(b),已知标准锥齿轮,标准斜齿轮 ,若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消,应为多少?并计算2、3齿轮各分力大小。 [解] &nbsp;(1)齿轮2的轴向力: &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;齿轮3的轴向力: &nbsp; &nbsp; 即 由 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 即 (2)齿轮2所受各力: &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;齿轮3所受各力: &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 10-6 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动,已知,寿命,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] (1) 选择齿轮类型、精度等级、材料 &nbsp; &nbsp; &nbsp;①选用直齿圆柱齿轮传动。 ②铣床为一般机器,速度不高,故选用7级精度(GB10095-88)。 ③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刚(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。 &nbsp; (2)按齿面接触强度设计 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;1)确定公式中的各计算值 ①试选载荷系数 &nbsp; &nbsp; &nbsp;②计算小齿轮传递的力矩 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;③小齿轮作不对称布置,查表10-7,选取 ④由表10-6查得材料的弹性影响系数 ⑤由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限。 ⑥齿数比 &nbsp; ⑦计算应力循环次数 &nbsp; &nbsp; ⑧由图10-19取接触疲劳寿命系数 &nbsp; ⑨计算接触疲劳许用应力 &nbsp;取失效概率为,安全系数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 2)计算 &nbsp; &nbsp; &nbsp;①计算小齿轮分度圆直径,代入中较小值 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ②计算圆周速度 &nbsp; ③计算尺宽 &nbsp; ④计算尺宽与齿高之比 &nbsp; &nbsp; &nbsp; ⑤计算载荷系数 &nbsp;根据,7级精度,查图10-8得动载荷系数 &nbsp;直齿轮, &nbsp;由表10-2查得使用系数 &nbsp;由表10-4用插值法查得 &nbsp;由,,查图10-13得 &nbsp;故载荷系数 &nbsp; ⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 &nbsp; ⑦计算模数 &nbsp; &nbsp;取 ⑧几何尺寸计算 &nbsp;分度圆直径: &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;中心距: &nbsp; &nbsp; &nbsp;确定尺宽: &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;圆整后取。 &nbsp;(3)按齿根弯曲疲劳强度校核 &nbsp; &nbsp; &nbsp;①由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 ②由图10-18取弯曲疲劳寿命。 ③计算弯曲疲劳许用应力 &nbsp;取弯曲疲劳安全系数 &nbsp; &nbsp; ④计算载荷系数 &nbsp; ⑤查取齿形系数及应力校正系数 &nbsp;由表10-5查得 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ⑥校核弯曲强度 &nbsp;根据弯曲强度条件公式 &nbsp;进行校核 &nbsp; &nbsp; 所以满足弯曲强度,所选参数合适。 10-7 某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动,已知,两齿轮的齿数为,8级精度,小齿轮材料为(调质),大齿轮材料为45钢(调质),寿命20年(设每年300工作日),每日两班制,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 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;查表10-1,根据小齿轮材料为(调质),小齿轮硬度217~269HBS,大齿轮材料为45钢(调质),大齿轮硬度217~255 HBS &nbsp; &nbsp; (2)按齿面接触疲劳硬度计算 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;①计算小齿轮的分度圆直径 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ②计算齿宽系数 &nbsp; ③由表10-6查得材料的弹性影响系数 &nbsp;,由图10-30选取区域系数 ④由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限。 ⑤齿数比 &nbsp; ⑥计算应力循环次数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; ⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数 &nbsp; ⑧计算接触疲劳许用应力 &nbsp; &nbsp;取失效概率为,安全系数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; ⑨由图10-26查得 ⑩计算齿轮的圆周速度 &nbsp; &nbsp; &nbsp;计算尺宽与齿高之比 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 计算载荷系数 &nbsp; &nbsp; 根据,8级精度,查图10-8得动载荷系数 &nbsp; &nbsp; 由表10-3,查得 &nbsp; &nbsp; 按轻微冲击,由表10-2查得使用系数 &nbsp; &nbsp; 由表10-4查得 &nbsp; &nbsp;{按=1查得} &nbsp; &nbsp; 由,,查图10-13得 故载荷系数 &nbsp; 由接触强度确定的最大转矩 &nbsp; (3)按弯曲强度计算 &nbsp; &nbsp; &nbsp; ①计算载荷系数 &nbsp; ②计算纵向重合度 &nbsp; ③由图10-28查得螺旋角影响系数 &nbsp; ④计算当量齿数 &nbsp; &nbsp; ⑤查取齿形系数及应力校正系数 &nbsp;由表10-5查得 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ⑥由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 ⑦由图10-18取弯曲疲劳寿命。 ⑧计算弯曲疲劳许用应力 &nbsp; &nbsp;取弯曲疲劳安全系数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; ⑨计算大、小齿轮的,并加以比较 &nbsp; &nbsp; &nbsp; 取 ⑩由弯曲强度确定的最大转矩 &nbsp; (4)齿轮传动的功率 &nbsp; &nbsp; 取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值 &nbsp; &nbsp; 即 &nbsp; &nbsp; 第十一章 蜗杆传动p272 习题答案 11-1 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。 [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 11-3 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动,传递效率,传动比,由电动机驱动,载荷平稳。蜗杆材料为20Cr,渗碳淬火,硬度。蜗轮材料为,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)。 [解] (1)选择蜗杆传动类型 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 根据GB/T 10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。 (2)按齿面接触疲劳强度进行设计 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;①确定作用蜗轮上的转矩T2 &nbsp; &nbsp; &nbsp;按,估取效率,则 &nbsp; &nbsp; &nbsp; ②确定载荷系数K &nbsp;因工作载荷平稳,故取载荷分布不均匀系数;由表11-5选取使用系数;由于转速不高,无冲击,可取动载系数,则 &nbsp; ③确定弹性影响系数 &nbsp;蜗轮为铸锡磷青铜与钢蜗杆相配,故 ④确定接触系数 &nbsp;假设,从图11-18中可查得 ⑤确定许用接触应力 &nbsp;由表11-7中查得蜗轮的基本许用应力 &nbsp;应力循环系数 &nbsp;寿命系数 &nbsp; &nbsp; &nbsp;则 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ⑥计算中心距 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;取中心距,因,故从表11-2中取模数,蜗杆分度圆直径。此时,从图11-18中查取接触系数,因为,因此以上计算结果可用。 (3)蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 &nbsp; &nbsp;①蜗杆 &nbsp; &nbsp; &nbsp;蜗杆头数,轴向齿距;直径系数;齿顶圆直径;齿根圆直径;分度圆导程角;蜗杆轴向齿厚。 ②蜗轮 &nbsp;蜗轮齿数;变位系数 &nbsp;验算传动比,此时传动比误差,是允许的。 &nbsp;蜗轮分度圆直径 &nbsp;蜗轮喉圆直径 &nbsp; &nbsp;蜗轮齿根圆直径 &nbsp;蜗轮咽喉母圆直径 &nbsp; &nbsp; (4)校核齿根弯曲疲劳强度 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ①当量齿数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 根据,从图11-19中可查得齿形系数 ②螺旋角系数 ③许用弯曲应力 &nbsp; &nbsp;从表11-8中查得由制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 &nbsp;寿命系数 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ④校核齿根弯曲疲劳强度 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;弯曲强度是满足的。 (5)验算效率 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 已知;与相对滑动速度相关 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 从表11-18中用插值法查得,,代入式得,大于原估计值,因此不用重算。 第十三章 滚动轴承p342 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? &nbsp; &nbsp; N307/P4 &nbsp; &nbsp; 6207 &nbsp; &nbsp;30207 &nbsp; 51301 [解] &nbsp;N307/P4、6207、30207的内径均为35mm,51301的内径为5mm;N307/P4的公差等级最高;6207承受径向载荷能力最高;N307/P4不能承受径向载荷。 13-5 根据工作条件,决定在轴的两端用的两个角接触球轴承,如图13-13b所示正装。轴颈直径,工作中有中等冲击,转速,已知两轴承的径向载荷分别为,,外加轴向载荷,作用方向指向轴承1,试确定其工作寿命。 [解] (1)求两轴承的计算轴向力和 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;对于的角接触球轴承,按表13-7,轴承派生轴向力, &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;两轴计算轴向力 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(2)求轴承当量动载荷和 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 对轴承1 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 对轴承2 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 因轴承运转中有中等冲击载荷,按表13-6,取,则 &nbsp; &nbsp;(3)确定轴承寿命 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 由于题目中没给出在轴承的具体代号,这里假设选用7207AC,查轴承手册得基本额定载荷,因为,所以按轴承1的受力大小验算 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 13-6 若将图13-34a中的两轴承换为圆锥滚子轴承,代号为30207。其他条件同例题13-2,试验算轴承的寿命。 [解] (1)求两轴承受到的径向载荷和 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面(下图b)和水平面(下图a)两个平面力系。其中:图c中的为通过另加转矩而平移到指向轴线;图a中的亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上(上诉转化仔图中均未画出)。 由力分析可知: &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(2)求两轴承的计算轴向力和 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 查手册的30207的,, &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;两轴计算轴向力 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; (3)求轴承当量动载荷和 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 对轴承1 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 对轴承2 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 因轴承运转中有中等冲击载荷,按表13-6,取,则 &nbsp;(4)确定轴承寿命 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;因为,所以按轴承1的受力大小验算 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;故所选轴承满足寿命要求。 13-7 某轴的一端支点上原采用6308轴承,其工作可靠性为90%,现需将该支点轴承在寿命不降低的条件下将工作可靠性提高到99%,试确定可能用来替换的轴承型号。 [解] 查手册得6308轴承的基本额定动载荷。查表13-9,得可靠性为90%时,,可靠性为99%时,。 &nbsp; &nbsp;可靠性为90%时 &nbsp; &nbsp; &nbsp;可靠性为99%时 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 即 &nbsp; &nbsp;查手册,得6408轴承的基本额定动载荷,基本符合要求,故可用来替换的轴承型号为6408。 第十五章 轴p383 习题答案 15-4 图15-28所示为某减速器输出轴的结构图,试指出其设计错误,并画出改正图。 [解] (1)处两轴承应当正装。 &nbsp; &nbsp;(2)处应有间隙并加密封圈。 &nbsp; &nbsp;(3)处应有轴间定位。 &nbsp; &nbsp;(4)处键不能伸入端盖,轴的伸出部分应加长。 &nbsp; &nbsp;(5)处齿轮不能保证轴向固定。 &nbsp; &nbsp;(6)处应有轴间定位。 &nbsp; &nbsp;(7)处应加调整垫片。 &nbsp; &nbsp;改正图见轴线下半部分。 15-7 两极展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴(见图15-30a),尺寸和结构见图15-30b所示。已知:中间轴转速,传动功率,有关的齿轮参数见下表: 旋向 齿轮2 3 20° 112 右 齿轮3 4 20° 23 右 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(a) &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;(b) [解] (1)求出轴上转矩 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; (2)求作用在齿轮上的力 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; (3)求轴上载荷 &nbsp; &nbsp; 作轴的空间受力分析,如图(a)。 &nbsp; &nbsp; 作垂直受力图、弯矩图,如图(b)。 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;作水平受力图、弯矩图,如图(c)。 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 作合成弯矩图,如图(d) &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 作扭矩图,如图(e)。 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 作当量弯矩力,如图(f)。 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑,取。 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; (4)按弯矩合成应力校核轴的强度,校核截面B、C &nbsp; &nbsp; B截面 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; C截面 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 轴的材料为45号钢正火, &nbsp; &nbsp; ,故安全。</p>
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