机械设计基础第二版习题答案刘江南郭克希主编资料

1、(例 6-1 )(例 6-1 ) 解 该齿轮传动为标准直齿圆柱齿轮传动，按表 6-3 所列公式利用 Excel 软件进行计算： 例 6-3 例 6-3 试设计某带式输送机单级减速器的斜齿轮传动。已知输入功率 P14.4KW，小齿轮 转速 n1=456.5r/min，传动比 i =3.35, 两班制每年工作 300 天，工作寿命 8 年。带式输送机 运转平稳，单向输送。 解 （1）选定齿轮材料、热处理方式、精度等级 据题意，选闭式斜齿圆柱齿轮传动。此减速器的功率较大，大、小齿轮均选硬齿面，齿 轮材料均选用 20Cr，渗碳淬火，齿面硬度为 5662HRC。齿轮精度初选 7 级。 （2） 初步选取主要参数 取 z1=20，z2=iz1=3.3520=67， 取 a0.4，则 d=0.5(i+1)a=0.5(3.4+1)0.4=0.88，符合表 6-9 范围。 （3） 初选螺旋角 =12。 （4） 按轮齿齿根弯曲疲劳强度设计计算 按式（6-34）计算法面模数 2 1 3 nF 2 d1F 2cos , KT mY z SY Y 确定公式内各参数计算值： 载荷系数 K 查表 6-6，取 K=1.

2、2； 小齿轮的名义转矩 T1 66 1 1 14.4 9.55 109.55 10301.25 10 456.5 P T n = 3 Nmm； 复合齿形系数 YFS 由 1 1 33 20 21.37 coscos 12 v z z = = ， 2 2 33 67 71.59 coscos 12 v z z = = ， 查图 6-21 得， , FS1 4.34Y= = FS2 3.96Y= =； 重合度系数 Y 由 t 12 1111 1.883.2cos1.883.2cos121.64 2067zz =+=+ = =+=+ = 得 t 0.750.75 0.250.250.709 1.64 Y =+=+=+=+=； 螺旋角影响系数 Y 由 1n d1d cos z m bd =及式（6-27）可得 d1 n tansin0.8820 tan12 1.191 zb m = =，取 1 = =计算， 12 11 120120 Y = = 0.9； 许用应力 查图 6-22(b)， F lim 1 = F lim 2 460 MPa， 查表 6-7，取 SF=1.25， 则 Flim F

3、 1F 2 F 460 368 1.25S = MPa； 计算大、小齿轮的 FS F Y 并进行比较 因为 F 1F 2 = =，故 FS1FS2 YY FS1FS2 F 1F 2 YY ， 于是 2 1 3 nF 2 d1F 1 2cos KT mY z S1Y Y 32 3 2 2 1.2301.25 10 cos 12 4.340.7090.92.45 0.8820368 = = mm。 （5）按齿面接触疲劳强度设计计算 按式（6-32）计算小齿轮分度圆直径 EH 21 3 1 dH 21 () Z Z Z Z KTu d u 确定公式中各参数值： 材料弹性影响系数 ZE 查表 6-8, E 189.8 MPaZ= =； 由图 6-33 选取区域系数 H 2.45Z= =； 重合度系数 t t 41 (1)0.781 31.64 Z =+= =+=； 螺旋角影响系数 99 . 0 12coscos= Z； 许用应力 查图 6-19(b)， H lim 1H lim 2 1500 = = =MPa 查表 6-7,取 SH=1，则 Hlim H 1H 2 H 1500 1500 1S

4、 = MPa 于是 EH 21 3 1 dH 21 () Z Z Z Z KTu d u 3 2 3 2 1.2301.25 103.351189.82.450.781 0.99 0.883.351500 + = （） + = （） mm39.43= =， 1 n 1 cos39.4 3 cos12 1.928 20 d m z = =mm。 （6）几何尺寸计算 mnmax(2.45,1.928)=2.45 mm， ； 确定中心距 根据设计准则， 按表 6-1 圆整为标准值，取 mn3mm n12 ()3 (2067) 133.42 mzz+ = + =mm，圆整取 2cos2 cos12 a = = a=135 mm； 确定螺旋角 12 ()3 (2067) arccosarccos14.835114 506“ 22 135 n mzz a + = = + = = ； n1 1 320 62.07 coscos14.8351 m z d = = mm； n2 2 3 67 207.93 coscos14.8351 m z d = = mm； d1 0.88 62.0754.62bd

5、= mm； mm，取 mm，取 2 55b = =)105( 21 bb+= 1 60b = = mm。 （7）验算初选精度等级是否合适 圆周速度 11 d n v = 62.07456.5 1.48 60 100060 1000 = = m/s， v20m/s 且富余较大，可参考表 6-5 有关条件将精度等级定为 8 级。 （8）结构设计及绘制齿轮零件图（略） 。 习 题 10-1 螺纹主要类型有哪几种?说明它们的特点和用途。 10-2 在螺纹联接中，为什么要采用防松装置?试列举几种最典型的防松装置，绘出其结构 简图，说明其工作原理和结构特点。 10-3 螺旋传动按使用持点的不同，可分为哪几类 7 试举例说明其应用场合。 10-4 半圆键联接与普通平键联接相比较，有什么优缺点？适用于什么场合? 10-5 焊缝有哪些类型？各适用什么场所？ 10-6 铆接、焊接和粘接各有什么特点?分别适用于什么情况? 10-7 如图所示为一拉杆螺纹联接。已知拉杆受的载荷 F50kN载荷稳定，拉杆材料为 Q235，拉杆螺栓性能等级选 4.6 级。试计算此拉杆螺栓的直径。 10-8 如图所示凸缘联轴器用分布

6、在直径为 D。250mm 的圆上的 6 个性能等级为 5.6 级的 普通螺拴，将两半联轴器紧固在一起，需传递的转矩 T1000 N.m。试计算螺栓的直径。 10-9 如图所示的螺栓联接中，横向载荷 FS2500N，螺栓 M27 的材料为 Q235，两被联接件 间摩擦系数 f10.2，试计算联接所需的预紧力 F，并验算螺栓的强度。若装配时用标准扳 手(扳手长度 L15d， d 为螺栓的公称直径)拧紧， 螺栓和螺母螺纹的当量摩擦系数 fV0.16， 螺母支承端面和被联接件间的摩擦系数 f20.18。则施加在扳手上的作用力为多少? 10-10 在一直径 d80mm 的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮(如图示)，轮毂宽度 B1.5d， 试选择键的尺寸，并计算其能传递的最大转矩。 题 10-7 图 题 10-8 图 题 10-9 图 题 10-10 图 习题解答： 10-1 解： 螺栓联接 螺栓联接的结构特点是被联接件的孔中不加工螺纹，装拆方便。 螺栓联接有两种类型：普通螺栓联接和铰制孔用螺栓联接。普通螺栓联接， 螺栓与孔之间有间隙。这种联接的优点是加工简便，成本低故应用最广。铰制孔 用螺栓联接，其

7、螺杆外径与螺栓孔的内径具有同一基本尺寸，它适用于承受垂直 于螺栓轴线的横向载荷。 螺钉联接 螺钉直接旋人被联接件的螺纹孔中，省去了螺母，因此结构上比较简单、但 这种联接不宜经常装拆，以免被联接件的螺纹孔因磨损而修复困难。 双头螺柱联接 双头螺柱多用于较厚的被联接件或为了结构紧凑而采用盲孔的联接。 装配时 将双头螺柱的一端拧入被联接件的螺纹孔中，另一端穿过另一被联接件的通孔， 再拧上螺母。双头螺柱联接允许多次装拆而不损坏被联接零件。 紧定螺钉联接 紧定螺钉联接常用来固定两零件的相对位置，并可传送不大的力或转矩。 10-4 解： 键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。 有些类型的键还可实现轴上 零件的轴向固定或轴向移动。 平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。这种键定心性较好、装拆方 便。双键布置时，沿周向 180 0布置。 半圆键也是以两侧面为工作面，它与平键一样具有定心较好的优点。半圆键能在槽中 摆动以适应毂槽底面，装配方便。它的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。双 键布置时，布置在同一条母线上。 习题 11-1 滑动轴承的轴瓦材料应具有什么性能？

8、试举几种常用的轴瓦材料。 11-2 滑动轴承为什么常开设油孔及油槽？油孔及油槽应设在什么位置？为什么？油槽一般有哪些结 构？设计时应注意什么问题？ 11-3 校核铸件清理滚筒上的一对滑动轴承。已知装载量加自重F=28000N,转速=40r/min，两端轴 颈的直径d=80mm，轴瓦宽径比 B/d =1.4，材料为锡青铜 ZCuSn10P1，润滑脂润滑。 n 11-4 有一非液体摩擦向心滑动轴承，B/d =1.5，轴承材料的=5MPa,=10MPam/s，轴颈直径 =100mm，轴的转速=1000r/min，试问它允许承受多大的径向载荷？ ppv dn 11-5 试设计一起重机卷筒上的非液体摩擦向心滑动轴承。已知轴颈直径=90mm，轴的转速 =9r/min，轴颈的径向载荷=100 000N，轴承材料采用锡青铜。 d n r F 11-6 一向心滑动轴承，轴颈角速度为，直径为，相对间隙为d（ d =，为直径间隙） 。假定 工作时轴颈与轴承同心，间隙内充满油，油的粘度为 ，轴瓦宽度为B。试证明油作用在轴颈上的阻力矩 为 = 2 2B d Tf 习题参考答案 11-1 滑动轴承的轴瓦材料应具有什么性能？试举几种常用的轴瓦材料。 解：滑动轴承的轴瓦材料应具有的性能是：(1)低摩擦系数，有良好的耐磨性、耐腐蚀性、抗胶合能力 强； （2）热膨胀系数小，有良好的导热性； （3）有足够的机械强度和可塑性。常用的轴瓦材料有：轴承合 金、铜合金、粉末合金、铸铁、塑料和橡胶等。 11-2 滑动轴承为什么常开设油孔及油槽？油孔及油槽应设在什么位置？为什么？油槽一般有哪些结 构？设计时应注意什么问题？ 11-3 校核铸件清理滚筒上的一对滑动轴承。已知装载量加自重F=28000N,转速=40r/min，两端轴 颈的直径d=80mm，轴瓦宽径比 B/d =1.4，材料为锡青铜 ZCuSn10P1，润滑脂润滑。 n 11-2 校核铸件清理滚筒上的一对滑动轴承。已知装载量加自重F=18000N,转速=

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