机械设计基础第10章习题

机械设计基础第10章习题本章的习题是按旧书的齿形系数YF求解的，新书需将齿形系数改为复合齿形系数YFS。旧书（新书）10-3（10-3）标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数YF（YFS）与什么因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m1=20mm，z1=20；m2=2mm，z2=20，其（复合答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数YF（YFS）与齿轮的齿数有关，而与模数无关。由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等，故其（复合）齿形系数是相等的。10-7（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σH2]、[σH1]各提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？解：由齿轮接触疲劳强度条件当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即，在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，有得：故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69％。10-8（10-7）单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG310-570正火，P=4kW，n1=720r/min，m=4mm，z1=25，z2=73，b1=84mm，b2=解：⑴齿轮材料的许用应力由表10-1查得小齿轮材料45钢调质，齿面硬度230HBS；大齿轮ZG310-570正火，齿面硬度180HBS，齿轮的材料为软齿面齿轮。分别查图10-6及图10-7得σHlim1=570MPa，σHlim2=370MPaσFlim1=190MPa，σFlim2=130MPa由表10-5，取SH=1，SF=1.3，得⑵核验齿面接触疲劳强度如图a所示，试分别在图b和图c中画出轮1为主动时和轮2为主动时轴向力Fa1及Fa2的方向。10-14（10-11）已知单级闭式斜齿圆柱齿轮传动，P=10kW，n1=1210r/min，i=4.3，电机驱动，双向传动，载荷有轻微(中等)冲击，设小齿轮用45MnB(45SiMn)调质，大齿轮用45钢调质，z1=21，试计算此单级齿轮传动。解:⑴确定齿轮材料的许用应力由表10-1查小齿轮材料用45MnB(45SiMn)调质，齿面硬度为260HBS；大齿轮材料用45钢调质，齿面硬度230HBS,为软齿面齿轮。查图10-6得σHlim1=690MPa，σHlim2=570MPa查图10-7得σFlim1=240MPa，σFlim2=190MPa由表10-5取SH=1，SF=1.3，双向传动，故⑵按齿面接触强度设计初选齿轮精度等级为8级。由表10-3取载荷系数K=1.4，齿宽系数ψa=0.4小齿轮传递的转矩N·mm小齿轮齿数z1=21，大齿轮齿数z2=iz1=4.3×21≈90，初选螺旋角β=15°由式（10-16）确定中心距法面模数查表6-1取mn=2.5mm取中心距a=145mm（如取中心距a=140mm，算出的螺旋角β<8°）确定螺旋角齿宽mm取b1=64mmb2=58mm⑶验算齿根弯曲强度齿形系数由表10-4查得YF1=2.67，YF2=2.19将各参数代入式（10-17）可得⑷计算齿轮圆周速度对照表10-2可知选8级精度的齿轮适宜。10-15（10-12）斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，试问：低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反。解答见下图：10-17（10-13）已知直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器布置如图。锥齿轮m=5mm，b=50mm，z1=25，z2=60；斜齿轮mn=6mm，z1=21，z2=84。欲使轴Ⅱ上的轴向力在轴承上的作用完全抵消，求斜齿轮3的螺旋角β解答如下：10-18（10-15）如图所示蜗杆传动，蜗杆主动，已知T1=20N·m，m=4mm，z1=2，d1=50mm，蜗轮齿数z2=50，传动的啮合效率η=⑴蜗轮的转向；⑵蜗杆与蜗轮上作用力的大小和方向。解：（1）蜗轮的转向如上图（顺时针）（2）蜗杆与蜗轮上作用力的大小如下，方向如下图。10-19（10-16）如