机械设计作业答案

1、带传动作业4.1 解：由题意得： ， 所以  4.3 解：一、确定计算功率由表4.6（P69）取KA=1.1 , 则 二、选择带的型号根据Pca 、n1 由图4.11（P71）选A型V带。三、确定带轮基准直径dd1. 确定小带轮基准直径dd1由表4.4（P61）及图4.11（P71）取dd1 = 90 mm 2. 验算带速 合适3.计算大带轮基准直径dd2 由表4.4（P61）取dd2 =400 mm 。4. 验算实际传动比 合适四、确定中心距及带的基准长度1.初选中心距 取 2. 确定带的基准长度由表4.2（P60）取Ld = 2000 mm3. 计算实际中心距五、验算包角 合适六

2、、确定带的根数由表4.5（P68）得P0 =0.95 , 由表4.7（P72）得P0 =0.165,由表4.8（P73）得K =0.92, 由表4.2（P60）得KL =1.07,则 取 七、确定有效拉力 八、求对轴的压力 链传动作业5.1 解： 1. 选择链轮齿数 1）根据查表5.5（P92）取z1 = 23 ；2）则z2 = i z1 =2.9×23 = 66.7，取z1 = 682. 确定计算功率由表5.6（P93）得 KA=1.0 ，则Pca = KA P =1.0×7=7 kw3. 初定中心距由题意取 a0 = 40p 4. 计算链条的节数取 L p =

3、 128 节5. 选择链条的型号和确定链条的节距由表5.7（P94）得KZ =1.23；由表5.8 (P94) 得KL=1.06；由表5.9 (P94) 得Km =1则 根据所求出的功率P0和小链轮转速n1由图5.10(P91)查得链号为12A,再根据链号由表5.1(P85)得到链条节距为p =19.05 mm 。6. 验算链速 合适7. 确定链传动的实际中心距8. 链传动作用在轴上的力即压轴力FQ= 1.2Fe=1.2×998.57=1198.29 N 5.3 解： 1. 选择链轮齿数 1）根据i查表5.5（P92）取z1 = 23 ；2）则z2 = i z1 =3

4、15;23 = 69 2. 确定计算功率由表5.6（P93）得 KA=1.4 ，则Pca = KA P =1.4×22=30.8 kw3. 初定中心距由题意取 a0 = 40p 4. 计算链条的节数取 L p = 128 节5. 选择链条的型号和确定链条的节距由表5.7（P94）得KZ =1.23；由表5.8 (P94) 得KL=1.06；由表5.9 (P94) 得Km =1则 根据所求出的功率P0和小链轮转速n1由图5.10(P91)查得链号为12A,再根据链号由表5.1(P85)得到链条节距为p =19.05 mm 。6. 验算链速 合适7. 确定链传动的实际中心距 合适。8.

5、链传动作用在轴上的力即压轴力FQ= 1.2Fe=1.2×3806.2=4567.5 N 5.4 解： 全为顺时针转。 齿轮传动作业6.1 解：一、确定大齿轮齿面硬度及齿轮许用应力1. 由表6.1(P106)选：大齿轮45钢调质 HBS=210 。2. 由图6.8b(P110)得：Hlin1 = 600 N/mm2 , Hlin2 = 560 N/mm2。3. N1 = 60n1 j L h = 60×1460×1×10000 = 8.76×108 ；i =z2 /z1 =108 / 32 =3.375N2 = N1 / i

6、= 8.76×108/ 3.375=2.6×108 ；由图6.8(P108)得：KHN1=1 , KHN2=1.05 。4. 取SH=1 , 则： H1= 600 N/mm2H2= 560× 1.05 = 588 N/mm25. 计算K1) 由表6.2(P112)得：KA =12) 计算 mm , d1= z1 m = 32×3= 96 mmv=d1 n1 /6×104=×96×1460/6×104=7.34m/s ，由图6.10(P114)得：K v =1.233) 取K =1.04) , 由图6.13a(P11

7、5)得：K =1.025) K= KA K v KK =1×1.23×1.0×1.02=1.25二、按齿面接触疲劳强度校核计算1.由表6.3(P117)得：ZE =189.8 ，取ZH =2.4452.由 ；得：3. 由 ，得：6.2 解：一、选择齿轮材料、精度及许用应力1.由表6.1(P106)选：小齿轮45钢调质 HBS=260 ，大齿轮45钢调质 HBS=220 。2. 取7级精度。3. 3. 由图6.9b(P111)得：Flin1 =230 N/mm2 , Flin2 = 210 N/mm2 ； 由图6.8b(P110)得：Hlin1 = 600 N/mm

8、2 , Hlin2 = 560 N/mm2 。4. N1 = 60n1 j L h = 60×1440×1×5×16×300 = 2.07×109 ；N2 = N1 / i = 2.107×109/2.08 =9.97×108 ；5. 由图6.7(P109)得：KFN1= KFN2=1 ；由图6.8(P108)得：KHN1=1 , KHN2=1 。6. 取SH=1 ，SF=1.4 ,则： F1= 230×0.7/1.4=115 N/mm2 ,F2= 210×0.7/1.4=105 N/mm2H1

9、=600 N/mm2 , H2= 560 N/mm2二、按齿面接触疲劳强度设计计算1. 试选 K t = 1.3 2. 3. 由表6.5(P121)取 d =1.1 (不对称布置)4. 由表6.3(P117)得：ZE =189.8 , 且ZH =2.55. 计算： 6. 求K1) 由表6.2(P112)得：KA =12) v=d1 n1 /6×104=×50×1440/6×104=3.77 m/s ，由图6.10(P114)得：K v =1.13) 取K =1.24) 由图6.13a(P115)得：K =1.15) K= KA K v KK =1

10、5;1.1×1.2×1.1=1.4527. 修正 三、几何尺寸计算1. ， 取 2., 3. ,4. 取 b1 =65 mm , b2 =60 mm四、按齿根弯曲疲劳强度校核1. 由表6.4(P120)得：YFa1 =2.60 , YSa1 =1.595 ,YFa2 =2.3 , YSa2 =1.712. 所以强度足够。五、结构设计（略） 6.4 解：其螺旋线方向和各受力方向如图所示。6.5 解：一、求螺旋角1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 二、其各受力方向如图所示。 蜗杆传动作业7.1 解：各受力方向如图所示。7.3 解：一、确定许用应力及计算

11、参数 查表7.10(P161)得0H=200 N/mm2 ,N = 60n2 j L h = 60×46×1×15000 = 4.14×107H=ZN0H=0.84×200=168 N/mm2查表7.9(P160)得ZE=155,查表7.8(P160)得K=1.1取z1=2 ，则二、求传递的扭矩和功率，由表7.5(P154)得 ，则取则所以 滚动轴承作业8.2 解：1.求轴承所受载荷由轴承手册得, Cr = 97.8 KN ,C0r = 74.5 KN 由表8.10(P196)得 由表8.11(P197)得所以，Fae+Fs1= 65

12、0+1621.62=2271.62 N > Fs2=742.24 N 所以 Fa1=Fs1= 1621.62 N , Fa2= Fae+Fs1=2271.62 N2.求轴承的当量动载荷由表8.10(P196)得 而 ，由表8.10(P196)得X1=1 , Y1= 0X2=0.4 , Y2=1.48由表8.7(P194)得 f P =1.3 P1= f P (X1Fr1+Y1Fa1) =1.3(1×4800+0×1621.62)=6240 NP2= f P (X2Fr2+Y2Fa2) =1.3(0.4×2200+1.48×2271.62)=5514

13、.6 N因为P1>P2 ，所以取P =P1=6240 N3. 求轴承的额定动载荷而C= 47.54 KN < Cr = 97.8 KN 故该对轴承合适。 8.3 解：1.求轴承所受的径向载荷 2.求轴承所受的派生轴向力由表8.11(P197)得 Fs = 0.68Fr Fsc=0.68Frc=0.68×933.3=634.64 N Fsd=0.68Frd=0.68×1866.7=1269.36 N3.求轴承所受的轴向载荷Fae+Fsd = 750+1269.36=2019.36 N > Fsc =634.64 N 所以 Fac = Fae+Fsd

14、 = 2019.36 N , Fad = Fsd = 1269.36 N 8.4 解：1.将作用在齿轮上的力转化到轴上 则 2. 求轴承所受的径向载荷3.求轴承所受的派生轴向力初选轴承型号为30207，由轴承手册得, Cr = 51.5 KN ,C0r = 37.2 KN 由表8.10(P196)得 由表8.11(P197)得所以， 4.求轴承所受的轴向载荷Fae+Fs2= 960+47.27=1034.27 N > Fs1=772.61 N 所以 Fa1= Fae+Fs2=1034.27 N , Fa2= Fs2= 74.27 N5.求轴承的当量动载荷由表8.10(P196)

15、得 而 ，由表8.10(P196)得X1=0.4 , Y1=1.6 , X2=1 , Y2=0由表8.7(P194)得 f P =1.2 P1= f P (X1Fr1+Y1Fa1) =1.2(0.4×2472.35+1.6×1034.27)=3172.53 NP2= f P (X2Fr2+Y2Fa2) =1.2(1×237.65+0×74.27)=285.18 N因为P1>P2 ，所以取P =P1=3172.53 N3. 求轴承的额定动载荷而C=24.47 KN < Cr = 51.5 KN 故该对轴承合适。所以轴承型号为30207。

16、0;滑动轴承作业9.2 解：1. 验算轴承的工作能力 由表9.2(P221)得，所以轴承的工作能力不够。2. 计算轴的允许转速 根据 得 根据 得 所以轴承允许的转速n为477.5 r/min 。3. 计算轴承能承受的最大载荷根据 得 根据 得 所以轴承能承受的最大载荷Fr为 19100 N 。4. 计算轴所允许的最大转速根据 得 根据 得 根据 得 所以轴所允许的最大转速nmax为596.88 r/min 。9.3 解：选择轴承材料为ZcuPb5Sn5Zn5 , 则由表9.8(P236)得：，根据 得 所以该轴承所能承受的最大轴向载荷Fa为63617.25 N。 轴作业11.2 解

17、：其轴系的正确结构如下图所示。11.4 解：一、求轴上的载荷 1. 计算齿轮上的力 齿轮的分度圆： 圆周力： 径向力： 轴向力：轴向力对轴产生的弯矩：2. 求轴的支反力 （如上图所示）轴左、右端水平的支反力：轴左端垂直的支反力：轴右端垂直的支反力：轴左端的支反力：轴右端的支反力： 二、绘制轴的弯矩图和扭矩图（如上图所示） 截面处C处水平弯矩： 截面处C处垂直弯矩： 截面处C初合成弯矩： 轴的扭矩： 取联轴器效率为：，滚动轴承效率为：，齿轮效率为：，则总效率为：所以三、弯扭合成强度校核 考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，则取， 截面处C处计算弯矩：由表11.2(P288)得：由 得截面处

18、C处的直径为： 考虑键槽的影响则截面处C处的直径为：11.5 解：一、求轴上的载荷 1. 计算齿轮上的力 齿轮的分度圆： 圆周力： 径向力： 轴向力：圆周力：径向力：轴向力：轴向力对轴产生的弯矩：2. 求轴的支反力 （如上图所示）轴左端水平的支反力：轴右端水平的支反力：轴左端垂直的支反力：轴右端垂直的支反力：轴左端的支反力：轴右端的支反力：二、绘制轴的弯矩图和扭矩图（如下图所示） 截面处处水平弯矩： 截面处处水平弯矩： 截面处处垂直弯矩：截面处处垂直弯矩： 截面处初合成弯矩： 轴的扭矩： 三、弯扭合成强度校核 考虑启动、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，则取， 各截面处处计算弯矩：由表11.2(P288)得：截面处的强度： 截面处的强度： 所以截面、处强度足够。 轴毂联接12.1 解： 1. 确定键的类型和尺寸 两处都采用平键联接，由手册得：b1×h1×L1 =25×14×80, k1=h1t =149=5 mm b2×h2×L2 =20×12×125 , k2=h2t =127.5=4.5 mm , 2. 确定许用应力 由表12.1(P325)得：， 3. 校核其连接强度 在半联轴器处采用C型键联接，故其联接强度为： 所以两处平键连接的强度都足够。 螺纹连