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1、编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共78页第 1 页 共 78 页9-1 答答 退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。可提高材料的硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。淬火后一般需回火。淬火还可提高
2、其抗腐蚀性。调质：淬火后加高温回火的热处理方法。可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。主要用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。9-2解解 见下表编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页
3、共78页第 2 页 共 78 页9-3 解解查教材表 9-1，Q235 的屈服极限查手册 GB706-88 标准，14 号热轧工字钢的截面面积则拉断时所所的最小拉力为9-4 解解 查教材表 9-1，45 钢的屈服极限许用应力把夹紧力向截面中心转化，则有拉力和弯距截面面积抗弯截面模量则最大夹紧力应力分布图如图所示图 9.3 题 9-4 解图9-5 解解 查手册，查手册退刀槽宽度，沟槽直径，过渡圆角编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页 共78页第 3 页 共 78 页半径，尾部倒角设所用螺栓为标准六角头螺栓，对于的螺栓，最
4、小中心距，螺栓轴线与箱壁的最小距离。9-6 解解 查手册，当圆轴时，平键的断面尺寸为且轴上键槽尺寸、轮毂键槽尺寸。图 9.5 题 9-6 解图9-7 解解（1）取横梁作为示力体，当位于支承右侧处时由得由得由得由得（2）横梁弯矩图编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页 共78页第 4 页 共 78 页图 9.7 题 9-7 解图（3）横梁上铆钉组的载荷力矩水平分力垂直分力9-8 解解 水平分力在每个铆钉上产生的载荷垂直分力在每个铆钉上产生的载荷力矩在每个铆钉上产生的载荷各力在铆钉上的方向见图所示编号：时间：2021 年 x
5、 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页 共78页第 5 页 共 78 页图 9.9 题 9-8 解图根据力的合成可知，铆钉 1 的载荷最大9-9 解解 铆钉所受最大载荷校核剪切强度校核挤压强度均合适。9-10 解解 支承可用铸铁 HT200 或铸钢 ZG270-500。其结构立体图见图。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页 共78页第 6 页 共 78 页图 9.10 题 9-10 解图支承的可能失效是回转副的磨损失效，或回转副孔所在横截面处拉断失效。9-11 解解（1）轮
6、齿弯曲应力可看成是脉动循环变应力。（2）大齿轮循环次数（3）对应于循环总次数的疲劳极限能提高提高了 1.24 倍。9-12 答答 由图 5-1 可见，惰轮 4 的轮齿是双侧受载。当惰轮转一周时，轮齿任一侧齿根处的弯曲应力的变化规律：未进入啮合，应力为零，这一侧进入啮合时，该侧齿根受拉，并逐渐达到最大拉应力，然后退出啮合，应力又变为零。接着另一侧进入啮合，该侧齿根受压，并逐渐达到最大压应力，当退出啮合时，应力又变为零。所以，惰轮 4 轮齿根部的弯曲应力是对称循环变应力。9-13 答答 在齿轮传动中，轮齿工作面上任一点所产生的接触应力都是由零（该点未进入啮合）增加到一最大值（该点啮合），然后又降低
7、到零（该点退出啮合），故齿面表面接触应力是脉动循环变应力。9-14 解解（1）若支承可以自由移动时，轴的伸长量编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页 共78页第 7 页 共 78 页（2）两支承都固定时，因轴的温升而加在支承上的压力9-15 基孔制优先配合为、，试以基本尺寸为绘制其公差带图。图 9.13 题 9-15 解图9-16 答答（1）公差带图见题 9-16 解图。（2）、均采用的是基轴制，主要是为了制造中减少加工孔用的刀具品种。图 9.15 题 9-16 解图10-1 证明证明 当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具
8、有自锁性。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共78页第 8 页 共 78 页当时，螺纹副的效率所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。10-2 解解 由教材表 10-1、表 10-2 查得，粗牙，螺距，中径螺纹升角，细牙，螺距，中径螺纹升角对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。10-3 解解 查教材表 10-1 得粗牙 螺距中径小径螺纹升角普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数当量摩擦角拧紧力矩由公式可得预紧力编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径
9、，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共78页第 9 页 共 78 页拉应力查教材表 9-1 得 35 钢的屈服极限拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。10-4 解解（1）升角当量摩擦角工作台稳定上升时的效率：（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩（3）螺杆的转速螺杆的功率（4）因，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等速下降，需制动装置。其制动力矩为编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第10页 共78页第 10 页 共 78 页10-5 解解 查教材表 9-1 得 Q235
10、 的屈服极限，查教材表 10-6 得，当控制预紧力时，取安全系数由许用应力查教材表 10-1 得的小径由公式得预紧力由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数牵曳力10-6 解解 此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸,故螺杆受到拉扭组合变形。查教材表 9-1 得，拉杆材料 Q275 的屈服极限，取安全系数，拉杆材料的许用应力所需拉杆最小直径查教材表 10-1，选用螺纹（）。10-7 解解 查教材表 9-1 得，螺栓 35 钢的屈服极限，编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第11页 共78页第 11 页 共 78 页查教材表 1
11、0-6、10-7 得螺栓的许用应力查教材表 10-1 得，的小径螺栓所能承受的最大预紧力所需的螺栓预紧拉力则施加于杠杆端部作用力的最大值10-8 解解 在横向工作载荷作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到挤压；在联接接合面处螺栓杆则受剪切。假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的，且这种联接的预紧力很小，可不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。挤压强度验算公式为：其中；为螺栓杆直径。螺栓杆的剪切强度验算公式其中表示接合面数，本图中接合面数。10-9 解解（1）确定螺栓的长度由教材图 10-9 a）得：螺栓螺纹伸出长度编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海
12、无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第12页 共78页第 12 页 共 78 页螺栓螺纹预留长度查手册选取六角薄螺母 GB6172-86，厚度为垫圈 GB93-87 16，厚度为则所需螺栓长度查手册中螺栓系列长度，可取螺栓长度螺栓所需螺纹长度，取螺栓螺纹长度（2）单个螺栓所受横向载荷（3）螺栓材料的许用应力由表 9-1 查得 被联接件 HT250 的强度极限查表 10-6 取安全系数被联接件许用挤压应力查教材表 9-1 得 螺栓 35 钢的屈服极限，查表 10-6 得螺栓的许用剪切应力螺栓的许用挤压应力（4）校核强度查手册，六角头铰制孔用螺栓 GB28-88，其光杆直径编号：时间：2
13、021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第13页 共78页第 13 页 共 78 页螺栓的剪切强度最小接触长度：挤压强度所用螺栓合适。10-10 解解（1）每个螺栓所允许的预紧力查教材表 9-1 得 45 钢的屈服极限，查教材表 10-6、10-7 得，当不能严格控制预紧力时，碳素钢取安全系数由许用应力查教材表 10-1 得的小径由公式得预紧力（2）每个螺栓所能承担的横向力由题图可知，取可靠性系数横向力（4）螺栓所需承担的横向力（5）螺栓的个数编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
14、页码：第14页 共78页第 14 页 共 78 页取偶数。在直径为 155 的圆周上布局 14 个的普通螺栓，结构位置不允许。10-11 解解（1）初选螺柱个数（2）每个螺柱的工作载荷（3）螺柱联接有紧密性要求，取残余预紧力（4）螺柱总拉力（5）确定螺柱直径选取螺柱材料为 45 钢，查表 9-1 得 屈服极限，查教材表 10-6 得，当不能严格控制预紧力时，暂时取安全系数许用应力螺栓小径查教材表 10-1，取螺栓（），由教材表 10-7 可知取安全系数是合适的。（6）确定螺柱分布圆直径由题 10-11 图可得编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，
15、学海无涯苦作舟页码：第15页 共78页第 15 页 共 78 页取。（7）验证螺柱间距所选螺柱的个数和螺柱的直径均合适。10-12 解解（1）在力作用下，托架不应滑移，设可靠性系数，接合面数，此时每个螺栓所需的预紧力（2）在翻转力矩作用下，此时结合面不应出现缝隙。托架有绕螺栓组形心轴线 O-O 翻转的趋势，上边两个螺栓被拉伸，每个螺栓的轴向拉力增大了，下边两个螺栓被放松，每个螺栓的轴向力减小了，则有力的平衡关系，故可得为使上边两个螺栓处结合面间不出现缝隙，也即残余预紧力刚为零，则所需预紧力（3）每个螺栓所需总的预紧力（4）确定螺栓直径选取螺栓材料为 35 钢，查教材表 9-1 屈服极限，查教材
16、表 10-6 得，当不能严格控制预紧力时，暂时取安全系数编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第16页 共78页第 16 页 共 78 页许用应力螺栓小径查教材表 10-1，取螺栓（），由教材表 10-7 可知取安全系数也是合适的。10-13 解解(1)计算手柄长度查手册,梯形螺纹 GB5796-86，公称直径，初选螺距,则中径，小径螺纹升角当量摩擦角所需的转矩则,手柄的长度(2)确定螺母的高度初取螺纹圈数,则螺母的高度这时处于 1.22.5 的许可范围内。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
17、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第17页 共78页第 17 页 共 78 页10-14 解解 选用梯形螺纹。（1）根据耐磨性初选参数初选查表 10-8 螺旋副的许用压强，取查手册，选取梯形螺纹 GB5796-86，选取公称直径，中径，小径，螺距。（2）初选螺母初步计算螺母的高度则螺栓与螺母接触的螺纹圈数，取螺母的高度系数（3）校核耐磨性螺纹的工作高度则螺纹接触处的压强合适。（4）校核螺杆的稳定性起重器的螺母端为固定端，另一端为自由端，故取，螺杆危险截面的惯性半径编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第18页 共78页第 1
18、8 页 共 78 页，螺杆的最大工作长度，则螺杆的长细比临界载荷取 安全系数，不会失稳（5）校核螺纹牙强度对于梯形螺纹对于青铜螺母，合适。10-15 解解（1）初选螺纹直径查手册，选取梯形螺纹 GB5796-86，选取公称直径，中径，小径，螺距。（2）验证其自锁性螺纹升角当量摩擦角，所以满足自锁条件。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第19页 共78页第 19 页 共 78 页（3）校核其耐磨性设 螺栓与螺母参加接触的螺纹圈数，则 螺母的高度，处于 1.22.5 的许可范围内。螺纹的工作高度则螺纹接触处的压强查教材表 10
19、-8，钢对青铜许用压强，合适。（4）校核螺杆强度取，则所需扭矩则危险截面处的强度对于 45 钢正火，其许用应力，故合适。（5）校核螺杆的稳定性压力机的螺母端为固定端，另一端为铰支端，故取，螺杆危险截面的惯性半径，螺杆的最大工作长度，则螺杆的长细比，不会失稳。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第20页 共78页第 20 页 共 78 页（6）校核螺纹牙强度对于梯形螺纹对于青铜螺母，合适。（7）确定手轮的直径由得10-16 解解（1）选用 A 型平键，查教材表 10-9，由轴的直径可得平键的截面尺寸，；由联轴器及平键长度系列，
20、取键的长度。其标记为：键GB1096-79（2）验算平键的挤压强度由材料表 10-10 查得，铸铁联轴器的许用挤压应力A 型键的工作长度，使用平键挤压强度不够，铸铁轴壳键槽将被压溃。这时可使轴与联轴器孔之间采用过盈配合，以便承担一部分转矩，但其缺点是装拆不便。也可改用花键联接。10-17 解解（1）选择花键编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第21页 共78页第 21 页 共 78 页根据联轴器孔径，查手册可知花键小径最接近，故选择矩形花键的规格为花键GB1144-87花键的齿数、小径，大径，键宽，键长取，倒角.（2）验算挤
21、压强度取载荷不均匀系数齿面工作高度平均半径查教材表 10-11，在中等工作条件、键的齿面未经热处理时，其许用挤压应力，故合适。11-1 解解 1）由公式可知：轮齿的工作应力不变，则则，若，该齿轮传动能传递的功率11-2 解解 由公式编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第22页 共78页第 22 页 共 78 页可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：设提高后的转矩和许用应力分别为、当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。11-3 解解 软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（1）许用应力查教材表 11-1 小齿轮
22、 45 钢调质硬度：210230HBS 取 220HBS；大齿轮 ZG270-500 正火硬度：140170HBS，取 155HBS。查教材图 11-7，查教材图 11-10,查教材表 11-4 取，故：（2）验算接触强度，验算公式为：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第23页 共78页第 23 页 共 78 页其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得齿宽中心距齿数比则：、，能满足接触强度。（3）验算弯曲强度，验算公式：其中：齿形系数：查教材图 11-9 得、则：满足弯曲强度。11-4 解解 开式齿轮传动的主要失效
23、形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第24页 共78页第 24 页 共 78 页（1）许用弯曲应力 查教材表 11-1 小齿轮 45 钢调质硬度：210230HBS 取 220HBS；大齿轮45 钢正火硬度：170210HBS，取 190HBS。查教材图 11-10 得,查教材表 11-4，并将许用应用降低 30%故（2）其弯曲强度设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得取齿宽系数齿数，取齿数比齿形系数 查教材图 11-9
24、得、因故将代入设计公式编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第25页 共78页第 25 页 共 78 页因此取模数中心距齿宽11-5 解解 硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。（1）许用弯曲应力查教材表 11-1，大小齿轮材料 40Cr 表面淬火硬度：5256HRC，取 54HRC。查教材图 11-10得，查材料图 11-7 得。查教材表 11-4，因齿轮传动是双向工作，弯曲应力为对称循环，应将极限值乘 70%。故（2）按弯曲强度设计，设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教
25、材表 11-3 得编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第26页 共78页第 26 页 共 78 页取齿宽系数齿数，取齿数比齿形系数 应将齿形系数较大值代入公式，而齿形系数值与齿数成反比，将小齿轮的齿形系数代入设计公式，查教材图 11-9 得因此取模数（3）验算接触强度，验算公式：其中：中心距齿宽，取满足接触强度。11-6 解解 斜齿圆柱齿轮的齿数与其当量齿数之间的关系：（1）计算传动的角速比用齿数。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第27页 共78页第
26、27 页 共 78 页（2）用成型法切制斜齿轮时用当量齿数选盘形铣刀刀号。（3）计算斜齿轮分度圆直径用齿数。（4）计算弯曲强度时用当量齿数查取齿形系数。11-7 解解 见题 11-7 解图。从题图中可看出，齿轮 1 为左旋，齿轮 2 为右旋。当齿轮 1 为主动时按左手定则判断其轴向力；当齿轮 2 为主动时按右手定则判断其轴向力。轮 1 为主动轮 2 为主动时图 11.2 题 11-7 解图11-8 解 见题 11-8 解图。齿轮 2 为右旋，当其为主动时，按右手定则判断其轴向力方向；径向力总是指向其转动中心；圆向力的方向与其运动方向相反。图 11.3 题 11-8 解图11-9 解解（1）要使
27、中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮 3 的螺旋经方向应与齿轮2 的旋向同为左旋，斜齿轮 4 的旋向应与齿轮 3 的旋向相反，为右旋。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第28页 共78页第 28 页 共 78 页（2）由题图可知：、分度圆直径轴向力要使轴向力互相抵消，则：即11-10 解解 软齿面闭式齿轮传动应分别校核其接触强度和弯曲强度。（1）许用应力查教材表 11-1 小齿轮 40MnB 调质硬度：240280HBS 取 260HBS；大齿轮 35SiMn 调质硬度：200260HBS，取 230HBS。查教
28、材图 11-7：；查教材图 11-10：；查教材表 11-4 取，故：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第29页 共78页第 29 页 共 78 页（2）验算接触强度，其校核公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得齿宽中心距齿数比则：满足接触强度。（3）验算弯曲强度，校核公式：小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数齿形系数 查教材图 11-9 得、编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第30页 共78页第 30 页 共 78 页满足弯曲强度。11-11
29、 解解 软齿面闭式齿轮传动应按接触强度设计，然后验算其弯曲强度：（1）许用应力查教材表 11-1 小齿轮 40MnB 调质硬度：240280HBS 取 260HBS；大齿轮 45 钢调质硬度：210230HBS，取 220HBS。查教材图 11-7：；查教材图 11-10：；查教材表 11-4 取，故：（2）按接触强度设计，其设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第31页 共78页第 31 页 共 78 页齿宽系数 取中心距齿数比将许用应力较小者代入设计公式则：取中心距
30、初选螺旋角大齿轮齿数，取齿数比：模数，取螺旋角（3）验算其弯曲强度，校核公式：小齿轮当量齿数编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第32页 共78页第 32 页 共 78 页大齿轮当量齿数齿形系数 查教材图 11-9 得、满足弯曲强度。11-12 解解 由题图可知：，高速级传动比低速级传动比输入轴的转矩中间轴转矩输出轴转矩11-13 解解 硬齿面闭式齿轮传动应按弯曲强度设计，然后验算其接触强度。（1）许用应力查教材表 11-1 齿轮 40Cr 表面淬火硬度：5256HRC 取 54HRC。查教材图 11-7：编号：时间：202
31、1 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第33页 共78页第 33 页 共 78 页查教材图 11-10：查教材表 11-4 取，故：（2）按弯曲强度设计，其设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得齿宽系数 取大齿轮齿数，取齿数比：分度圆锥角小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数齿形系数 查教材图 11-9 得、编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第34页 共78页第 34 页 共 78 页则平均模数：大端模数取（3）校核其接触强度，验算公式：其中：分度圆直径锥距齿宽取
32、则：满足接触强度。11-14 解解 开式齿轮传动只需验算其弯曲强度（1）许用弯曲应力查教材表 11-1 小齿轮 45 钢调质硬度：210230HBS 取 220HBS；大齿轮 ZG310-570 正火硬度：160200HBS 取 190HBS。查教材图 11-10：；编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第35页 共78页第 35 页 共 78 页查教材表 11-4 取，故：（2）校核弯曲强度，验算公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得分度圆锥角小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数齿形系数 查教材图 11-9 得、分度
33、圆直径锥距编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第36页 共78页第 36 页 共 78 页齿宽系数平均模数则：满足弯曲强度。11-15 解解（1）圆锥齿轮 2 的相关参数分度圆直径分度圆锥角平均直径轴向力（2）斜齿轮 3 相关参数分度圆直径轴向力（3）相互关系因得：（4）由题图可知，圆锥齿轮 2 的轴向力指向大端，方向向下；斜齿轮 3 的轴向力方向指向上，转编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第37页 共78页第 37 页 共 78 页动方向与锥齿轮 2
34、同向，箭头指向右。齿轮 3 又是主动齿轮，根据左右手定则判断，其符合右手定则，故斜齿轮 3 为右旋。图 11.6 题 11-16 解图11-16 解解 见题 11-16 解图。径向力总是指向其转动中心；对于锥齿轮 2 圆周力与其转动方向相同，对于斜齿轮 3 与其圆周力方向相反。12-1 解解：从例 12-1 已知的数据有：，中心距，因此可以求得有关的几何尺寸如下：蜗轮的分度圆直径：蜗轮和蜗杆的齿顶高：蜗轮和蜗杆的齿根高：蜗杆齿顶圆直径：蜗轮喉圆直径：蜗杆齿根圆直径：蜗轮齿根圆直径：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第38页
35、 共78页第 38 页 共 78 页蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距：径向间隙：12-2图 12.3解解：（1）从图示看，这是一个左旋蜗杆，因此用右手握杆，四指，大拇指，可以得到从主视图上看，蜗轮顺时针旋转。（见图 12.3）（2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即：蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即：蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即：各力的方向如图 12-3 所示。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第39页 共78页第 39 页 共 78
36、页12-3图 12.4解解：（1）先用箭头法标志出各轮的转向，如图 12.5 所示。由于锥齿轮轴向力指向大端，因此可以判断出蜗轮轴向力水平向右，从而判断出蜗杆的转向为顺时针，如图 12.5 所示。因此根据蜗轮和蜗杆的转向，用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。（2）各轮轴轴向力方向如图 12.5 所示。12-4 解解：（1）根据材料确定许用应力。由于蜗杆选用，表面淬火，可估计蜗杆表面硬度。根据表 12-4，（2）选择蜗杆头数。传动比，查表 12-2，选取，则（3）确定蜗轮轴的转矩取，传动效率（4）确定模数和蜗杆分度圆直径按齿面接触强度计算编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海
37、无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第40页 共78页第 40 页 共 78 页由表 12-1 查得，。（5）确定中心距（6）确定几何尺寸蜗轮的分度圆直径：蜗轮和蜗杆的齿顶高：蜗轮和蜗杆的齿根高：蜗杆齿顶圆直径：蜗轮喉圆直径：蜗杆齿根圆直径：蜗轮齿根圆直径：蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距：径向间隙：（7）计算滑动速度。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第41页 共78页第 41 页 共 78 页符合表 12-4 给出的使用滑动速度（说明：此题答案不唯一，只要是按基本设计步骤，满足设计条件的答案，均算正确。）12-5
38、解解：一年按照 300 天计算，设每千瓦小时电价为元。依题意损耗效率为，因此用于损耗的费用为：12-6 解解（1）重物上升，卷筒转的圈数为：转；由于卷筒和蜗轮相联，也即蜗轮转的圈数为圈；因此蜗杆转的转数为：转。（2）该蜗杆传动的蜗杆的导程角为：而当量摩擦角为比较可见，因此该机构能自锁。（3）手摇转臂做了输入功，等于输出功和摩擦损耗功二者之和。输出功焦耳；依题意本题摩擦损耗就是蜗轮蜗杆啮合损耗，因此啮合时的传动效率则输入功应为焦耳。由于蜗杆转了转，因此应有：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第42页 共78页第 42 页 共
39、 78 页即：可得：图 12.612-7 解解 蜗轮的分度圆直径：蜗轮和蜗杆的齿顶高：蜗轮和蜗杆的齿根高：蜗杆齿顶圆直径：蜗轮喉圆直径：蜗杆齿根圆直径：蜗轮齿根圆直径：蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距：径向间隙：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第43页 共78页第 43 页 共 78 页图 12.712-8 解解，取，则则油温，小于，满足使用要求。13-1 解解（1）编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第44页 共78页第 44 页 共 78 页（2）=28
40、79.13mm（3）不考虑带的弹性滑动时，（4）滑动率时，13-2 解（解（1）编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第45页 共78页第 45 页 共 78 页（2）=（3）=13-3 解解 由图 可知=图 13.6 题 13-3 解图13-4 解解（1）=（2）由教材表 13-2 得=1400mm编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第46页 共78页第 46 页 共 78 页（3）13-5 解解由教材表 13-6 得由教材表 13-4 得：=0.17kW
41、,由教材表 13-3 得：=1.92 kW,由教材表 13-2 得：,由教材表 13-5 得：取 z=313-6 解解 由教材表 13-6 得由图 13-15 得选用 A 型带由教材表 13-3 得编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第47页 共78页第 47 页 共 78 页选初选取=1979.03mm由教材表 13-2 得=2000mm由教材表 13-3 得：=1.92 kW，由教材表 13-4 得：=0.17kW 由教材表 13-2 得：，由教材表 13-5 得：取 z=413-7 解解 选用 A 型带时，由教材表 1
42、3-7 得，编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第48页 共78页第 48 页 共 78 页依据例 13-2 可知：，=2240mm，a=757mm，i=2.3，。由教材表 13-3 得=2.28 kW，由教材表 13-4 得：=0.17kW，由教材表 13-2 得：取 z=5由此可见，选用截面小的 A 型带较截面大的 B 型带，单根带的承载能力减小，所需带的根数增多。13-8 解略。13-9 解解 由教材表 13-9 得 p=15.875mm，滚子外径15.875(0.54+cot=113.90mm15.875(0.54+
43、cot=276.08mm编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第49页 共78页第 49 页 共 78 页=493.43mm13-10 解解（1）由图 13-33 得查教材表 13-11，得取由式（13-18）得P（2）由图 13-33 得可能出现链板疲劳破坏（3）由图 13-34 查得可用滴油润滑。13-11 解解（1）链轮齿数假定，由教材表 13-10，取，选实际传动比链轮节数编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第50页 共78页第 50 页 共 78
44、页初选中心距=取由教材表 13-13 查得 取估计此链传动工作位于图 13-33 所示曲线的左侧，由教材表 13-11 得采用单排链，由教材图 13-33 得当=960r/min 时，08A 链条能传递的功率 满足要求，节距 p=12.7mm。（4）实际中心距（5）验算链速由式 13-19 得，符合原来假定。13-12 解解（1）链速 v编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第51页 共78页第 51 页 共 78 页由教材表 13-9 得，10A 型滚子链，其链节距 p=15.875mm，每米质量 q=1kg/m，极限拉伸载
45、荷（单排）Q=21800N。速度，故应验算静强度。（2）紧边拉力离心拉力由于是水平传动，K y=7，则悬垂拉力紧边拉力根据式（13-19）可得所需极限拉伸载荷所以选用 10A 型链不合适。14-1 解解 I 为传动轴，II、IV 为转轴，III 为心轴。14-2 解解圆整后取 d=37 mm。14-3 解解14-4 解解编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第52页 共78页第 52 页 共 78 页按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。14-5 解解 这两个轴都是心轴，只承受弯矩。两种设计的简化图如下：图 14.5 题
46、14-5 解图图 14.6（a）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4%。得：图 14.6（b）中，编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第53页 共78页第 53 页 共 78 页14-6 解解故。14-7 解解 由题可知，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（i=,）设：，则，14-8 解解 1.计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第54页 共78页第 54 页 共 78 页编
47、号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第55页 共78页第 55 页 共 78 页图 14.8 题 14-8 解图编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第56页 共78页第 56 页 共 78 页2.轴的空间受力情况如图 14.8（a）所示。3.垂直面受力简图如图 14.8（b）所示。垂直面的弯矩图如图 14.8（c）所示。4.水平面受力简图如图 14.8（d）所示。水平面的弯矩图如图 14.8（e）所示。B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：编号：时间：20
48、21 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第57页 共78页第 57 页 共 78 页C 点右边的弯矩为：C 点 左 边的弯矩为：5.B 点和 C 点处的合成最大弯矩为：6.转矩图如图 14.8（f）所示，其中。7 可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴 II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗 4%后为：14-9 解解 该题求解过程类似于题 14-8。在此略。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第58页 共78页第 5
49、8 页 共 78 页14-10 解解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11 解解 1.求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。2 计算减轻重量的百分率实心轴质量密度体积编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第59页 共78页第 59 页 共 78 页空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为 42.12%。15-1 答 滑动轴承按摩擦状态分为两种：液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面完全被液体层隔开，摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。根据油膜形成机理的不同
50、可分为液体动压轴承和液体静压轴承。非液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面处于边界摩擦或混合摩擦状态，两表面间有润滑油，但不足以将两表面完全隔离，其微观凸峰之间仍相互搓削而产生磨损。15-2 解解（1）求滑动轴承上的径向载荷（2）求轴瓦宽度（3）查许用值查教材表 15-1，锡青铜的，（4）验算压强（5）验算值编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第60页 共78页第 60 页 共 78 页15-3 解解（1）查许用值查教材表 15-1，铸锡青铜 ZCuSn10P1 的，（2）由压强确定的径向载荷由得（3）由值确定的径向载荷得轴承的主要承