机械设计基础第二版习题答案_刘江南_郭克希主编

(实施例6-1)(实施例6-1)据了解，齿轮传动是标准的正齿轮传动，并根据表6-3中列出的公式通过Excel软件进行计算：实施例6-3实施例6-3尝试设计带式输送机的单级减速器的斜齿轮传动。已知输入功率p=14.4 kw，小齿轮速度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。带式输送机运行平稳，并向一个方向输送。解决方案(1)根据问题选择齿轮材料、热处理方法和精度等级，选择闭式斜齿圆柱齿轮传动。该减速器功率较高，大小齿轮均为硬齿面，齿轮材料为20Cr，渗碳淬火，齿面硬度为56 62 HRC。齿轮精度的主要选择是7级。(2)以z1=20，z2=iz1=3.3520=67， a=0.4为主要参数，则d=0.5(i 1)a=0.5(3.4 1)0.4=0.88，符合表6-9的范围。(3)初级螺旋角=12。(4)根据齿轮齿根弯曲疲劳强度设计计算，按公式(6-34)计算213 nf 2d1f2 cos的表面模量，ktmy zsy y确定公式中各参数的计算值：载荷系数k见表6-6，取ka=1.2(2)小齿轮t 1 6611 14.4 9.55 109.55 10301.25 10 456.5 p t n=3 NMM的标称扭矩；(3)复合齿廓系数YFS为1，133，20，21.37 cos 12v z=，2，233，67，71.59 cos 12v z=，如图6-21所示，fs14.34y=fs23.96y=符合系数 Y为t 121111 1 . 883 . 2 cos 1 . 883 . 2 cos 121.642067 ZZ=至t 0 . 750 . 750 . 250 . 709 1.64Y=；螺旋角影响系数 Y由1 n1 dcos z m BD=和公式(6-27)计算得到D1n tan sin 0.8820 tan 121.191zb m=取 1 =和12 11 120120Y=0.9；6.检查图6-22(b)中的许用应力，弗利姆1=弗利姆2=460 MPa，检查表6-7，取SF=1.25，则弗利姆1f 2f 460368 1.25s=MPa；计算并比较大齿轮和小齿轮的FS F Y ，因为f1f2 =，So fs1f2yyyyfs1f2f1 F2YY，So 21 3 nf 2 d1f1 2 cos kt我的zS1 Y 32321 . 2301 . 25 10 cos 12 4 . 340 . 7090 . 92 . 44 计算小齿轮分度圆直径EH21 31 DH 21()Z Z Z KTU D U根据公式(6-32)确定公式中各参数值：检查表6-8中的材料弹性影响系数ZE，E 189.8 Mpaz=(2)选择区域系数H2.45z=，如图6-33所示；(3)符合系数tt 41(1)0.781 31.64 z=；(4)螺旋角影响系数99.012 cos=z；(5)检查图6-19(b)中的许用应力，h lim 1h lim 2150 =MPa，检查表6-7，SH=1，然后hlim h1h2 h 15001500 1s=MPa和eh21 3 1 DH 21()z z z z ktu d u u3 2 3 2 1.230(6)几何尺寸mnmax(2.45，1.928)=2.45毫米的计算；根据设计标准确定中心距，按表6-1四舍五入到标准值，取Mn=3mm n12()3(2067)133.42 mzz=mm，四舍五入到2co S2 a12=a=135mm；确定螺旋角12()3(2067)arccos 14.835114 506 22 135n mzza=；n1 1 320 62.07 coscos 14.8351m z d=mm；N2 2 3 67 207.93 coscos 14.8351m z d=mm；d1 0.88 62.0754.62bd =毫米；Mm，mm，25b=) 105 (21 bb=160b=mm)。(7)检查一次精度等级是否适用于11d n v=62 . 07456 . 51 . 48601000601000=m/s，v 20m/s的圆周速度，并有较大余量。有关将精度等级设置为8的相关条件，请参考表6-5。(8)齿轮零件的结构设计和图纸(略)。问题10-1中的主要线程类型是什么？解释它们的特性和用途。10-2螺纹连接为什么要使用防松装置？试列举几种典型的防松装置，画出它们的结构图，并说明它们的工作原理和结构特点。根据不同的夹持点，10-3螺旋传动可分为几种类型7以说明其应用。与普通的平键连接相比，10-4半圆键连接有哪些优点和缺点？什么场合？10-5焊接的类型是什么？哪些地方适用？10-6铆接、焊接和粘接的特点是什么？分别适用于哪些条件？10-7是如图所示的拉杆螺纹连接。众所周知，拉杆上的载荷为50 kN。负载稳定，拉杆材质为Q235，拉杆螺栓性能等级为4.6。试着计算一下这个拉杆螺栓的直径。10-8如图所示，法兰联轴器的直径分布为d。六个性能等级为5.6的普通螺栓在一个=250毫米的圆上，将两半联轴器紧固在一起，传递的扭矩t=1000牛米。试着计算螺栓的直径。10-9在如图所示的螺栓连接中，横向载荷FS=2500 N，螺栓M27的材料为Q235，两个连接部分之间的摩擦系数=0.2。尝试计算连接所需的预紧力F，并检查螺栓的强度。如果用标准扳手拧紧组件(扳手长度l=15d，d为螺栓的公称直径)，螺栓和螺母螺纹的等效摩擦系数Fv为0.16，螺母轴承端面和连接部分之间的摩擦系数F2为0.18。施加在扳手上的力是多少？10-10在轴端安装一个钢制正齿轮(如图所示)，直径为80毫米，轮毂宽度为1.5D。试着选择键的尺寸，并计算它能传递的最大扭矩。问题10-7图10-8图10-9图10-10图练习解决方案：10-1解决方案：螺栓连接螺栓连接的结构特点是连接件的孔内不加工螺纹，便于拆装。螺栓连接有两种类型：普通螺栓连接和铰孔螺栓连接。普通螺栓连接，螺栓和孔之间有间隙。这种连接的优点是加工简单，成本低，因此被广泛使用。铰接孔由螺栓连接。螺钉的外径与螺栓孔的内径具有相同的基本尺寸。它适用于承受垂直于螺栓轴线的横向载荷。(2)螺纹连接螺钉直接拧入被连接部件的螺纹孔中，省略了螺母，结构相对简单，但不适合频繁安装和拆卸，从而避免被连接部件的螺纹孔因磨损而难以修复。(3)双头螺柱连接双头螺柱主要用于连接较厚的零件或结构紧凑的盲孔连接。组装时，将螺柱的一端拧入联接件的螺纹孔中，另一端穿过另一个联接件的通孔，然后拧紧螺母。双螺柱连接允许多次组装和拆卸，而不会损坏连接的零件。紧定螺钉连接紧定螺钉连接常用于固定两个零件的相对位置，可以传递很小的力或扭矩。10-4解决方案：钥匙主要用于实现轴与轴上零件之间的圆周固定，以传递扭矩。某些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。平键的两侧是工作面，轮毂槽的上表面和底部之间留有间隙。这种钥匙对中性好，拆装方便。当布置双键时，它们沿着圆周方向180布置。半圆键也使用两个面作为工作面，在对中方面与平键有相同的优势。半圆键可在凹槽内摆动，以适应轮毂凹槽的底面，方便拆卸11-2为什么滑动轴承经常有油孔和油槽？油孔和油箱应该位于哪里？为什么？油罐通常有什么结构？设计中应该注意什么？11-3检查铸件清洗滚筒上的一对滑动轴承。已知载荷加自重f=28，000 n，转速=40r/min，两端轴颈直径d=80mm，轴承衬套宽径比B/d=1.4，锡青铜ZCuSn10P1，润滑脂润滑。N 11-4有一个非液体摩擦向心滑动轴承，B/d=1.5，轴承材料=5兆帕，=10兆帕/秒，轴颈直径=100毫米，轴速=1000转/分，允许承受多少径向载荷？p pvdn11-5试图在起重机卷筒上设计一种非液体摩擦向心滑动轴承。已知轴颈直径=90mm，轴速=9r/min，轴颈径向载荷=100 000N，轴承材料为锡青铜。D n r F 11-6轴向滑动轴承，轴颈角速度为，直径为，相对间隙为d(d=，直径间隙)。假设轴颈与轴承同心，间隙充满油，油的粘度为，轴瓦的宽度为b。试着证明油作用在轴颈上的阻力矩为=22bd TF练习参考答案11-1滑动轴承的轴瓦材料的性能应该是什么？试着列举几种常用的轴瓦材料。解决方案：滑动轴承的轴瓦材料应具有以下性能：(1)摩擦系数低、耐磨性好、耐腐蚀、抗粘连能力强；(2)热膨胀系数低，导热性好；(3)足够的机械强度和塑性。常用的轴瓦材料包括：轴承合金、铜合金、粉末合金、铸铁、塑料、橡胶等。11-2为什么滑动轴承经常有油孔和油槽？油孔和油箱应该位于哪里？为什么？油罐通常有什么结构？设计中应该注意什么？11-3检查铸件清洗滚筒上的一对滑动轴承。已知载荷加自重f=28，000 n，转速=40r/min，两端轴颈直径d=80mm，轴承衬套宽径比B/d=1.4，锡青铜ZCuSn10P1，润滑脂润滑。N 11-2检查铸件清洗滚筒上的一对滑动轴承。已知载荷加自重F=18000N，转速=40r/min，直径d=两端轴颈120mm，轴承衬套宽径比dB=1.2，锡青铜ZCuSn10P1，润滑脂润滑。解决方法：(1)找出滑动轴承上的径向载荷。滚筒清洗并加载后，一旦启动，载荷将自行均匀分布。因此，两端滑动轴承上的力等于280001400022rWF=N(2)纵横比/1。B d4=，则1.4 80112B=mm (3)检查压力p由非液体摩擦计算，而14000 1.56 112 80 r F p B d=Mpa检查压力由(11-4)计算。pvmam/s 140003.14 8040 0.26 112 8060 1000p=轴承壳材料为锡青铜，其15=PMPa，15 =pvpam/s。因此，所选材料足够，两个轴承用润滑脂润滑。11-4有一个非液体摩擦向心滑动轴承，B/d=1.5，轴承材料=5MPa，=10MPam，轴颈直径=100毫米，轴速=1000转/分钟，允许承受多少径向载荷？ p pvdn解：(1)求出滑动轴承的宽度b=1.5100=150mm(2)非液体摩擦向心滑动轴承应满足压力p要求，而从(11-4)=pBdFr1501005=75000 N (3)非液体摩擦向心滑动轴承应满足要求。从(11-7)PV=dnpvbdfr/100060601 0015010010/3.141001000=28662N(4)可以看