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1、第一章机械设计基础知识思 考 题1-1 机械零件设计应满足哪些基本准则？1-2 什么叫机械零件的失效？机械零件主要的失效形式有哪些？1-3 提高机械零件强度的措施有哪些？1-4 在什么条件下要按刚度准则设计机械零件？提高零件的刚度有哪些措施？1-5 选用机械零件材料时主要考虑什么原则？1-6 举例说明什么叫静载荷、变载荷、静应力和变应力？1-7 什么是零件的工作应力、计算应力、极限应力和许用应力？1-8 影响材料的极限应力的因素有那些？1-9 线性疲劳损伤累积方程（M i n e r 方程）的意义是什么？1-10影响材料疲劳强度的主要因素有哪些？原因是什么？这些因素对变应力的哪一部分有影响？1
2、-11什么是有效应力集中系数？机械零件设计中，常见的应力集中源有哪些？有三个形状尺寸一样，工作条件也相同，分别用铸铁、低强度钢、高强度钢制造的零件，哪个零件的有效应力集中系数最大？1-1 2 什么叫接触应力和接触强度？影响接触应力大小的因素有哪些？1-13举例说明零件的结构及工艺对被设计零件疲劳强度的影响。习 题1-1 从手册中查找下面各材料的名称和性能数据，并填入表中:材料牌号材料名称抗拉强度极限MPa屈服强度极限Cs/M Pa延伸率05/%硬度HB弹性模量/M PaHT200ZG270-500Q2354 5调质40CrQA19-41-2 已知（7 m i n=5 0 0 M P a,%=3
3、 0 0 M P a,求 am x,a r,并画出变应力图。1-3 图示为一转轴，在轴上作用有轴向力,=3 0 0 0 N 和径向力尸,.=6 0 0 0 N,支点间距C=3 0 0 mm,轴的直径d=5 0 m m,求 力 工 作用面上的小叫，“m i n，%，（r,r,并画出变应力图。1-3K1-4 已知一合金结构钢的简化疲劳极限线图如图所示。等效系数以=0 4 3,若零件工作应力点M 恰 在 O E 线上，其最大工作应力“皿=426 M P a,最小工作应力%皿=106 MPa,有效应力集中系数口=1.4 2,绝对尺寸系数%=0.9 1,表面状态系数4=1,试求按简单加载情况下零件的安全
4、系数（按无限寿命考虑）。1-33B1-5 某钢制零件承受非对称循环（循环特性/=-0.4）的两级应力（不稳定变应力）作用，第一级名义应力最大值内=500 MPa,作用IO,次，第二级名义应力最大值 72=400 MPa,作用2X 1（）5次，如该钢材的标准平滑试件试验得的叫=500 MPa,C TO=8OO M P a,循环基数次，材料常数机=9,该零件的有效应力集中系数乂=1.62,绝对尺寸系数%=0.83,表面状态系数夕=0.95。试估算该零件的计算安全系数。例 题例 1-1 某转动心轴，其危险剖面上的平均应力为=20 M P a,应 力 幅。产30 M P a,试求最大应力5 m x、最
5、小应力”m i n 和循环特性。解 最 大 应 力 为 7m a x Fn+4 =20 +30 =50 M P a最小应力为 rmin=7m-d）/r=3.33及r/d=0.0 27 3参数下的总值，须先从附表1-2中查出（D-d）/r =2 以 及r/d=0.02和 0.0 3下的口值，然后通过插值计算才可求得所要求的ko值。计算步骤如下：查附表 1-2,在（D-d）/r=2 和 TB=60 0 M P a 条件下，r/d =0.02 时，ka=1.47,r/d=0.0 3时，h=1.67；通过内插法可求得（D-d）/r=2,戌/=0.0 27 3时的应力集中系数为,-0.0273 0.02
6、._ _ k.-1.47+-xQ.67-l.47）=1.616“0.03-0.02再查附表 1-2,在（D d）=4 和 g=60 0 M P a 条件下，r/d=0.02 时，心=1.8 6,团=0.0 3时,总=1.8 8；通过内插法可求得（。一 ）4=4,0.0 27 3时的应力集中系数为0 0273-002 一 一*=1.86+xG，88-l.8Q=1.875 0.03-0.02最后再通过内插法计算即可求得（。-d）/=3.33和 =0.0 27 3时的有效应力集中系数为=1.616+3-33xa2.8 7 5-l.6 lQ=1.794 2（2）绝对尺寸系数O查查附表1-4,当 d=5
7、 5 m m,材料为碳素结构钢时，=0.8 1。（3）表面状态系数B查附表1-5,当材料的g=6 0 0 M P a 及表面精车削加工（&=1.6岬）田寸,夕=0.9 5。在疲劳强度计算中，应根据具体晴况选取夕值。例如，零件表面只经过切削加工或不加工时，则应按附表1-5选 取 值；若零件表面不仅机械加工而且经过强化工艺处理，则应按附表1-6选 取B值。例 1-4 一优质碳素结构钢零件，其仍=560 M P a,/=2 8 0 M P a,%=2 5 0 M P a。承受工作变应力 7n i a x=1 55 M P a,（7m i n=30 M P a。零件的有效应力集中系数k=1.65,绝对
8、尺寸 系 数 1,=0.8 1,表面状态系数斤 0.95（精车）。如取许用安全系数 S =1.5。校核此零件的强度是否足够。解（1）计算应力幅和平均应力应力幅2 2 M P a平均应力q =（U）=Q55+3Q）=9252 2 M P a（2）计算疲劳强度安全系数据 表 1.5查得等效系数叱=0.30 （拉压应力，车削表面）。计算安全系数为外250k 165+VC 他5 4-0.30 x92.5e fl 0.81x0.95=1.545（3）计算静强度安全系数S _ =1.81，+/62.54-92.5由匕述计算结果可知，该零件的疲劳强度和静强度安全系数均大于许用安全系数 S =1.5,故零件强
9、度足够。例 1-5-转轴受规律性非稳定非对称循环变应力作用，其各级变应力的缶和0m初的名义值见下表的第二、第三列。各级变应力的循环次数见第四列。材料力45钢调质，凹=2 50 M P a,m=9,/V0=1 07o 乂=1.76,eo=0.78,表面状态系数 0=0 9 5,公=0.34。许用安全系数母=1.5。求该轴的计算安全系数S”解（1）计算各级变应力的当量应力（7,根 据 式（1-33）（7,的计算结果见下表的第五列。例1-5表MPa应力级序号应力幅 平均应力 循环次数 当量应力。tfj i 31231202 0 3X104 292110 20 7X 104 2689020 4X106
10、 220.6（2）求当量应力循环次数M因 内小干材料的内,故对零件不会造成疲劳损伤，在求M 时不计入。根 据 式（1-39）晦停J，盗 明（瑞-=3-53x10*（3）求寿命系数K,v根 据 式（1-40）=1.87243.53x10（4）求计算安全系数S根 据 式（1-41）Kg 1.8724 x 250 t cs=堂=F=16M M=L5292结论：该转轴疲劳强度足够安全。第二章螺纹联接及轴毂联接思 考 题2-1常用螺纹有哪些类型？其中哪些用于联接，哪些用于传动，为什么？哪些是标准螺纹？2-2螺纹联接预紧的目的是什么？如何控制预紧力？2-3拧紧螺母时，螺栓和被联接件各受什么载荷？拧紧力矩要
11、克服哪些阻力矩？2-4联接螺纹能满足自锁条件，为什么在设计螺纹联接时还要考虑防松问题？根据防松原理，防松分哪几类？可拆卸的防松中哪类工作可靠，为什么？2-5在受横向载荷的螺纹联接中，螺栓是否一定受剪切？为什么？2-6为改善螺纹牙上载荷分配不均现象，常采用悬置螺母或内斜螺母，试分析其原因。2-7画出题2-7图中各螺纹联接的正确结构并选择标准螺纹联接件。(b)K 2-7S2-8 平键的标准截面尺寸如何确定？键的长度如何确定？2-9 矩形花键和渐开线花键如何定心？2-10过盈配合联接中有哪几种装配方法？哪种方法能获得较高的联接紧固性？为什么？2-11影响过盈配合联接承载能力的因素有哪些？为提高承载能
12、力可采取什么措施？习 题2-1用图示的扳手拧紧M 16的螺母，扳手有效长度=400 m m,求实现预紧力QP=13500 N 的拧紧力?。2-2 图示为普通螺栓组联接，载荷R=5000N,L=280 mm,/=100 m m,接合面间的摩擦系数/=0.3。试确定预紧力。2-3 如图所示，用六个M 16的普通螺栓联接的钢制液压油缸，螺栓8.8级，安全系数S=3,缸内油压p=2.5 M P a,为保证紧密性要求，剩余预紧力。2 1.5凡 求预紧力的取值范围。（缸盖与油缸结合面处采用金属垫片）2-4 图示减速器端盖用四个螺钉固定在铸铁箱体上，端盖与箱体间采用金属垫片。端盖受轴向载荷=6000 N,试
13、确定预紧力及螺钉直径。题 2-5图2-5在图示的夹紧联接中，柄部承受载荷尸=600N,柄长Z=350m m,轴直径为=60 m m,螺栓个数z=2,接合面摩擦系数尸0.1 5,试确定螺栓直径。2-6 在图示的气缸盖联接中，气缸内径0=400 m m,螺栓个数z=1 6,缸内气体压力p在 0 2 MPa之间变化，采用铜皮石棉垫片，试选择螺栓直径。建”图2-7 图示为GZ5刚性联轴器，材料为Z G 270-500,用 6 个 8.8级螺栓联接。己知该联轴器允许的最大转矩为16000N.m,两个半联轴器间的摩擦系数六0.1 6,载荷平稳。(1)采用普通螺栓，求螺栓直径；K2-89(2)若改用较制孔用
14、螺栓，计算螺栓直径。S2-7S2-8图示为两块边板和一块承重板焊接成的龙门起重机导轨托架。两边板各用四个螺栓与工字钢立柱联接，托架承受的最大载荷为R=20 k N,问：(1)此联接采用普通螺栓还是较制孔螺栓为宜？(2)若用较制孔用螺栓联接，已知螺栓机械性能等级为8.8,试确定螺栓直径。2-9 图示的铸铁托架用四个普通螺栓固定在钢立柱上，已知托架上的载荷尸=5 k N,其作用线与铅垂方向的夹角a=4 5 。托架材料的强度极限g=200 M Pa,立柱材料的屈服强度 极 限 小=235 M P a,结构尺寸如图所示，试确定螺栓直径。5 0E I妇 15。串!啕就 2邛图2-10图示减速器的低速轴与
15、凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别用键联接。已知轴传递的功率尸=9 k W,转 速 H=100r/min,轴和齿轮的材料均为钢，联轴器材料为铸铁，工作时有轻微冲击。试选择两处键的类型和尺寸，并校核其联接强度。川2-11 图示的双联滑移齿轮与轴用矩形花键联接，已知传递的转矩7=140 N.m,齿轮在空载下移动，工作情况良好，轴。=34 m m,齿轮宽度Z,=40 m m,轴和齿轮的材料均为钢,花键齿面热处理后硬度小于45HRC。试选择花键、校核联接强度，并写出联接的标记代号。例 题例2-1如图a所示的铸铁（HT150）支架，用组螺栓固定在钢制底座匕 支架轴孔中心受一斜力P=10000 N,尸力与水平面
16、的夹角。=30,轴孔中心高度A=250m m,底板尺寸A=200 m m,，2=400 mm,4=150 m m,螺栓孔中心距/=320mm。试求螺栓所受的最大轴向总载荷，并校核螺栓组联接接合面的工作能力。解（1）螺栓受力分析将斜力尸分解为水平分力尸、和垂直分力A;再将水平分力2简化到接合面上，得翻转力矩M和作用在接合面上的横向力2,见例2-1图b。支架螺栓组共受以下诸力和力矩作用：轴 向 力（作用干螺栓组形心，垂直向上）=Pma=lOOOOxn3（r=5000 N横 向 力（作用于接合面，水平向右）B=P m a=10000 x3*30*=%60 N翻转力矩（绕。轴，顺时针方向）=-*=86
17、60 x250=2165000 N m m（b）支票受力分析(a)VM SM2-1SI计算每个螺栓所需要的预紧力Qpa Px要使底板向右滑移，受到联接接合面摩擦力的阻挡。预紧力2,使接合面间产生摩擦力。P、使预紧力减小。M对摩擦力无影响，因在M作用下，底板右部的压力虽然增犬，但其左部的压力却以同样程度减小。参 照 式（2-9）并考虑忆 对预紧力的影响可得底扳不滑移条件为以品却储取&=1.2,/=0.1 5（及 2-3,铸铁对干燥加工表面），J+C.（表 2-5,无垫片），4（竽所 X号 等 心。物 5000）=18257.5则*J Cc+Cr 4 0 1 5/N计算螺栓的工作拉力。在垂直拉力2
18、作用下，螺栓所受到的工作拉力，按 式（2-8）知*生=%=1250 4 N在翻转力矩M作用下，螺栓所受到的工作拉力，按 式（2-1 7）知华 二 组=随 竺 吧=3383货 H 4x320N故总工作拉力为P=/+-*=1250+3383=4633 N计算螺栓总拉力。由 式（2-2 8）得螺栓的总拉力为Q=Q.+*A=1827.5+0.25x4633=19416C+C.N（2）校核螺栓组联接接含面的工作能力检查受载时铸铁底板右边缘处走否压溃参 照 式（2-1 8）得 =义 _ _?_.空+_ =&+_ _（”一 句 A ct+cr A q+q w A q+c.，A式中接合面有效面积为=-4）=1
19、50（400-200）=30000 m m2接合面的有效抗弯剖面模量为，=含娼-4）=-2 0 0）=3 5x10*代入得mm32165x10*5x1013.5x10*3x104)=2773M P a查表2-4 知 铸 铁（H T 1 5 0）的许用挤压应力为%=（M a b.=4 0.5）xl50=6075 M P a（由于故接合面右边缘处不致压溃。检查受载时底板左边缘处走否出现间隙参 照 式（2-1 9）得b 一2 J 鹫 J *=必+C.M PA q+c.A c.+c.w A q+c.，A=与 智-。-。逖”5 x 0+M 现皿,30000 3.5x10*3x104故接合面左边缘处不会产
20、生间隙。例 2-2 试选定蜗轮与轴的键联接。已知：蜗轮为8 级精度，蜗轮轮毂材料为HT200,轴的材料为45钢，蜗轮与轴的配合直径为50 m m,蜗轮轮毂长为80 m m,传递转矩T=480N m。载荷平稳。蜗轮沿轴向固定。解（1）选择键联接的类型及其尺寸由于蜗轮为8 级精度要求有较高的对中性，故选用平键联接。又因是静联接，选圆头普通平键，由手册查得，当d=4450 m m 时，键的剖面尺寸为：宽 6=14 m m,高 6=9 mm。参考轮毂长度选键长L=7 0 mm。键的材料选45钢。（2）键联接的强度计算联接的失效形式是轴、轮毂和键三个零件中较弱零件的压溃和键的剪断。由于蜗轮轮毂材料是铸铁
21、，故应按轮毂进行挤压强度校核计算。键的工作长度/=L T=7 0-1 4=5 6 m m,由表2-10查得联接的许用挤压应力%=80MPa（因载荷平稳，取大值）。由 式（2-37）得键联接工作面上的挤压应力4 r 4x480000”r _ =-=n魂 50 x9x 56 MPaH 2-3 S 峥与轴峥的结构尺寸由于即=0.075-0.03=aO45m m(5minJ=0.094-0 Wn7.3 7m r r i o第 三 章 带 传 动思 考 题3-1 带传动有何特点？在什么情况下宜采用带传动？3-2 在相同条件下，V 带传动与平带传动的传动能力有何不同？为什么？3-3 常见V 带剖面结构有几
22、种？它们由哪几部分组成？各部分的作用是什么？3-4 根据欧拉公式，用什么措施可使带传动能力提高？3-5 带传动弹性滑动是如何产生的？它和打滑有什么区别？对传动产生什么影响？3-6 带传动的打滑经常在什么情况下发生？打滑多发生在大轮上还是小轮上？3-7 分析带传动中应力的分布情况，最大应力发生在何处？它等于什么？3-8 带传动的失效形式是什么？设计计算准则是什么？3-9 普通V 带剖面夹角是40。，为何带轮轮槽角分别是32,34。，36,38?3-10带传动为何要有张紧装置？常用张紧装置有哪些？3-11 V 带轮轮槽与带的安装情况如图所示，其中哪种情况是正确的？为什么？3-llffl3-12带传
23、动中包角的大小对传动有何影响？如何增大包角？3-13影响带寿命的因素是什么？如何保证带具有足够的寿命？3-14为什么带传动般放在高速级而不放在低速级？3-15 V 带传动中，为什么要限制带的根数？限制条件如何？3-16某一带传动在使用中发现丢转太多，分析其产生的原因并指出解决的办法？习 题3-1 已知V 带传递的实际功率尸=7 k W,带速v=10m/s,紧边拉力是松边拉力的2 倍，试求有效圆周力已和紧边拉力为。3-2 设单根V 带所能传递的最大功率P=5 k W,已知主动轮直径心=140 m m,转速=1460r/min,包 角 S=140,带与带轮间的当量摩擦系数人=0.5,求最大有效圆周
24、力兄和紧边拉力3-3图示为外圆磨床中的三级塔轮平带传动，主动带轮最小直径办=5 0 mm,主动轴转速 i=9 6 0 r/m i n,传动中心距约q()=2 5 0 mm,从动轮最低转速2 m i n=2 4 0 r/m i n,最高转速 2 m a x 6 0 0 r/m i n,中间转速2 m=3 6 0 r/m i n,试设计此传动的平带长旋和各级带轮的尺寸。题 3-3图3-4有 A 型普通V带传动，主动轴转速m =1 4 8 0 r/m i n,从动轴转速2 =6 0 0 r/m i n,传递的最大功率P=1.5 k W,假设带速v=7.7 5 m/s,中心距a=8 0 0 m m,当
25、量摩擦系数工，=0.5,求带轮基准直径曲|,近；带基准长度及和初拉力代。3-5某车床的电动机和主轴箱之间采用普通V带传动，已知电动机额定功率尸=7.5 k W,转速1=1 4 5 0 r/m i n,要求传动比比i2 A,取工况系数KA.2,试设计此V 带传动，并画大带轮的结构图。3-6已知一普通V带传动，用鼠笼式交流电机驱动，中心距q u 8 0 0 mm,转速1=1 4 6 0r/m i n,2=6 5 0 r/m i n,主动轮基准直径4 =1 2 5 m m,B型带三根，棉帘布结构、载荷平稳、两班制工作。试求此V带传动所能传递的功率P。例题例 3-1 设计一带式输送机中的普通V带传动，
26、装于电动机与减速器之间。电动机为鼠笼式异步交流电机，输出功率为6 k W,满载转速为1 4 5 0 r/m i m,从动轴转速,=5 0 0 r/m i n,单班工作，传动水平布置。解 按第四节所述步骤进行。设计结果为：A 型，z=5,J=1 6 0 0 m m,4“=1 1 2 mm,6 4/2=3 1 5 m m,a=4 4 5 m m (t zm a x=5 0 3 m m,(7m i n=4 3 1 m m),Fn=1 3 9 N,0=1 3 5 2 N。设计过程如下：(1)确定设计功率匕由表3-4查得工作情况系数七=1.1,故理=火/=1.1 X 6=6.6 kW(2)选取V带型号根
27、樨几，为由图3-12确定。因工作点处于A型区，故选A型。(3)确定带轮基准直径4加，d d 2 选 择 小 带 轮 宜 径 由 表3-5,表3-6确定，由于占用空间限制不严，取4加4柿n对传动有利，按表3-6取标准值。取 力=112 mm。验算带速v 5Ml Jrx 112x1450。一-60 x1000-6xW 00-m/s在52 5m/s,故合乎要求。确定从动轮基准直径472勾=1 x 1 1 2 =324.8.500mm查表3-6取标准值 力2=315 mm。实际从动轮转速2和实际传动比/不 计 影响，若算得2与预定转速相差土5%为允许。*=/打“产31”112=281%=.於=1450
28、/281=516.而 (误 差3.2%)(4)确定中心距。和带的基准长度乙初定中心距的 本题目没有给定中心距，故按式3-25自定。取 的 为500 mm。确定带的计算基准长度4按 式(3-26)4 =血 +%1)+：*淄=2 x 5 0 Q+?(3 l5+ll2)+G 展 霁:=1691mm取标准Ld按表3-3取%=1600 mm。确定中心距。按 式(3-27)句-G 1600-1691a=.+-i i-=500+-=4552 2 mma调整范围：j=0 4-0.034,=455+0.03x1600=503=a-0.015 =455-0.015x 1600=431 inn(5)验算包角a按 式
29、(3-28)使a 2 120%m 1Ort-315-112-a n 181r-x6(r =180*-x60=15T 120*a 455 符合要求(6)确定带根救z按 式(3-29)如 与4由 式(3-1 9),单 根V带所能传递的功率0,=(环+M+g)kw由 式(3-2 0),得包角系数K“一.a r勺=1.2义1-5 1)=1.2 5 x 0-5)=0.9317山 表(3-2)查得q =I78xlOT =9.81x104 =9.610-0,=465x10.=2M(=-2-x-x-l-4-5-0-=151.8o&)6。rad/sZ，o=17OO mm由 式(3-1 8)Pt=&1闻 -*-。
30、式%.户一。也 。】=H2xl5l.8x3.78xl0-4-9.8X10-5H2-9.6 xlOCl 12x151.-4.65x10(112x151.91=1.54由式；(3-2 1)M=jd g Is-UlO x27 4 S由式=4.65x10 xll2xl51.8x-fU lO x=0.048(3-2 2)9.814.65x10TTX(-D产 1122.81(7)1600=465x104x Il2xl5l.8x =-0.021耳+4+屿)=0.9317x(1.54+0.048-0.02D=l您(3-2 9),V带的根数z=与=瞿=4.07A 取 z =5确定初拉力&按 式(3-3 0)则山
31、式p o 5&=500-?-(-D4-va=500 xv z。6.6.25a5x50.926-D+0.lx8.5a=139N式 中q由 表(3-1)查 得4 =0.1 k g/i r i o(8)计算压轴力。按 式(3-3 1)Q=2 冷 一 色=2x139x5x01 =13522 2 N(9)带的结构设计(略)例 3-2 已知一普通V带传动，用鼠笼式交流电机驱动，中心距a u 8 0 0 mm,转速/=1 4 6 0 r/r n i n,M26 5 0 r/m i n,主 动 轮 基 准 直 径=1 2 5 m m,B型带三根，棉帘布结构、载荷平稳、两班制工作。试求此V带传动所能传递的功率P
32、。解：由 式(3-2 9),式(3-2 3)和 式(3-1 9)解得:由 表(3-2)查得：q =6.69x10=2 1 3 x 1 0-1c$=l6 4 x U r0j=22x10Lo=2 2 4 O m m”工H4so=225依题意：650%=a=里 幽=152860 60 r a d/s=。=125x225=281.25 m m)取 北=2 8 0 mm。a M 280 125.G i aa=18OT-x60*=l6 8.3 r800r 9%*以.j、J d q+/插 *rain i i=一小&=+5 8 0 +r frfi)+-词-=2x800+(280 4-125)4-元而-2 2
33、4 4m m取 4=2 2 4 0 m m由 式(3-1 9)小 口 用+5+蜴)由 式(3-2 0)_ q _ww=1.2 5(1-5 *)=1 2 5 x(1-S *)=0.972由 式(3-1 8)P.=4.0 -6&a。一向区诙1,41=1 2 5 x l5 Z 8 x 6.6 9 x l0 T-16.4XIOTQ25X151W125-a 2 2 x t0-(125x152.91=2 1由 式(3-2 1)M =M d g2l+l0 x=2.(DS=8.82x10 x 125 x 152.8 xb214-lOx区25叫J22x104125 2253*=8L22xl0-sxl25xl52
34、.8xfe=0则 4=K.g +M +4)=0.972x(2.14-0.444-0)=248查表 3-4 Kw=L10日瑞 一3x2.48 57s故此V 带所能传递的功率/11-kW第 四 章 链 传 动思 考 题4-1与带传动、齿轮传动相比，链传动有何特点？4-2为什么链节数一般采用偶数？而链轮齿数一般选用奇数？4-3链传动的平均传动比是否也等于链轮节圆直径反比？为什么？4-4试分析链传动产生动载荷的原因。何谓链传动的多边形效应？它对链传动有什么影响？4-5滚子链的功率曲线是综合考虑了哪几种失效形式的影响而用实验方法得到的？其主要的失效形式是什么？该曲线是在哪儿种特定条件下实验得到的？4-6
35、链传动设计中，主、从动轮齿数的选择要受到下列条件限制：最少齿数Zm in=9,最多齿数2 2=1 2 0,为什么？4-7链传动设计中，其传动比的选择一般i W6,i=2 3.5,为什么？4-8在高、中速链传动设计中，推荐的链速一般为0.6 12m/s范围，为什么？4-9 链传动设计中，其中心距推荐范围般为a=(30 50)p,最 大 取。鹏=8 0 4为什么？4-10链传动设计时，节 距 p 选择的原则是什么？并分析其理由。4-11链传动和带传动在设计步骤上有何相类似的地方？在哪些步骤上是有区别的？4-12图示为链传动与带传动组成的减速传动装置简图，试指出其存在问题，分析其原因，并提出改进的措
36、施。K4-12S习题4-1某标记为滚子链1 6 A G B 1 2 4 3.1-8 3 的链条传动，其主动链轮齿数z】=2 1,转速小=7 3 0 r/m i n。试求该链传动的平均速度v,瞬时最大链速v1 r ax 和最小链速叫血。并画图表示链速的变化规律。4-2已知标记为滚子链0 8 A 2 X 1 2 0 G B 1 2 4 3.1 8 3的链传动。小链轮齿数z】=2 3,大链轮齿数Z 2=6 9。水平传动，原动机为电动机，工作机为链式运输机。(1)若主动轮转速 i=9 6 0 r/m i n 时，试求此链传动能传递的额定功率；(2)若主动轮转速i=3 3 0 r/m i n 时，试求此
37、链传动能传递的额定功率。4-3 设计驱动鼓风机用滚子链传动。已知传递功率尸=6 k W,主动链轮转速1=9 6 0r/m i n,从动链轮转速“2=3 2 0 r/m i n。要求中心距q x 5 0 0 mm。4-4 图示为带式运输机的减速装置，原动机为Y系列三相交流异步电动机，通过蜗杆减速器及一单列滚子链传动减速后，带动带式运输机。已 知 i =1 0 5 r/m i n,n23 5 r/m i n,z i=2 1,幻=6 3,7=4 0/?1,传递功率P=1.3 kW,水平传动。试设计此链传动。ill题 4 4 图例 题例 4-1 设计一均匀加料胶带输送机用的滚子链传动。已知条件为:传动
38、功率P=7.5kW,主动轮转速,240 r/m in,从动轮转速2=80 r/min。载荷平稳，要求中心距（7600 min,环境温度为25 左右。解（1）确定链轮齿数计算传动比=空=3（M2 80设链链速 y=3 8 m/s,由表 4-5 选取 Z=25,又 z2=iz=3 x25=75（2）选定链型号，确定链节距p由式4-8 得1x0.74x7.5M N-p-工”1 kW式 中 工 况 系 数KA由表4-6查 得 降=1；小链轮齿数系数K二由图4-13查 得（=0.74；多排链条数K p按单排链由表4 7 查 得K p=L根据尸o=5.55 k W 及%=240 r/m in,由图4 11
39、选定链型号为1 6 A,山表4 1 查其节距p=25A mm。(3)验算链速V_W|=25x240 x254=60 x1000 60 x1000 m/s链速适宜。(4)计算链节数与实际中心距按题目要求a。h 6 0 0 m m计算链节数，吟+空 崂 取 Lp=1 0 0确定实际中心距。=.+L.-L.10Q-99 93_ 5 _*-p=600 4-x25.4=600.892 2 m m(5)确定润滑方法及润滑油品种根据链速v=2.5 4 m/s 及链号1 6 A,由图4-1 6 选油浴润滑。据表4-9 用 3 2 号低黏节能通用齿轮油。(6)计算对轴的作用力取 K=1.2 5IP O O/F
40、_ 1000 x1.25x7.5V(7)计算链轮主要几何尺寸分度圆直径2.54=3691N25.42525m mp 25.4 25.41.180=.180*=0.04188an-an-75 75其他尺寸从略。(8)绘制链轮零件工作图(从略)。第五章齿轮传动思 考 题5-1与带传动、链传动相比，齿轮传动有哪些主要优、缺点？5-2齿轮传动的类型有哪些？各有何特点？5-3齿轮传动的主要失效形式有哪些？开式、闭式齿轮传动的失效形式有什么不同？设计准则通常是按哪些失效形式制定的？5-4图示为混料碾子的传动系统展开简图。其传动由两级圆柱齿轮减速器和开式直齿圆锥齿轮组成，各对齿轮的材料及硬度如表。试说明各对
41、齿轮可能发生的主要失效形式，并说明每对齿轮按什么强度设计，按什么强度校核(公式不必写出)？5-5齿轮材料的选择原则是什么？常用齿轮材料和热处理方法有哪些？5-6什么是名义载荷？什么是计算载荷？载荷系数K由几部分组成？各考虑什么因素的影响？5-7图(a),(b)分别表示二级减速器中齿轮的两种不同布置方案，试问哪种方案较为合理？为什么？5-8 开式齿轮传动应按何种强度条件进行计算？为什么？怎样考虑磨损问题？5-9齿血接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据各是什么？公式是怎样推导出来的？5-1 0 图示单级标准直齿圆柱齿轮减速器（图（a）,因工作需要，拟加入一介轮（惰轮）3 （图（b）来增
42、大输入轴和输出轴间的中心距。若 Z I =Z 3=2 0,Z2=4ZI=8 0,模数为m,各齿轮材料和热处理均相同，长期工作，1 轮主动，单向回转。试问：（1）加介轮后，承载能力与原传劫相比有无变化？（2）按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度列式表达加介轮后的承载能力是原传动的几倍？注 Ml/假定加入介轮前后Z,和匕变化不大，变化的值可忽略不计。4 M5-105-1 1 在如图所示的三个圆柱齿轮传动中，若 1,3 两轮齿数相同，忽略摩擦损失，问:（1）在 1轮主动或2 轮主动这两种情况下,2 轮齿面所受接触应力的性质分别是什么？齿根弯曲应力的性质分别是什么？（2）如按有限寿命考虑，哪种情况下2
43、 轮的接触疲劳强度高？为什么？（3）如按无限寿命考虑，哪种情况下2 轮的弯曲疲劳强度高？为什么？A M IS5-12齿宽系数力和血的定义各是什么？有何用途？内 和 0 0 有何关系？其值取大取小对设计结果将产生什么影响？5-1 3 设计圆柱齿轮传动时，常取小齿轮的齿宽仇大于大齿轮的齿宽b,为什么？在强度计算公式中齿宽b代 入 力还 是 历？5-1 4 直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮各取什么位置的模数为标准值？为什么？5-1 5 直齿圆锥齿轮为什么以齿宽中点处的当量齿轮来进行强度计算？5-1 6 选取齿轮毛坯时，什么情况下取（1）锻造齿轮；（2）铸造齿轮；（3）焊接齿轮；（4）组装式齿
44、轮？曾送书厂T 1 b.j 一Xi=35-17图示两个传动方案，哪个合理？说明理由。548 图示两个传动方案，哪个合理？为什么？()5-180习 题5-1 图示的直齿圆柱齿轮减速器，长期工作，2轮和3轮输出最大转矩72 和 相 等（不计摩擦损失）；各齿轮参数z i=2 0,Z 2=60,Z 3=80,m 5 m m,b=80 m m,1 轮为主动，单向回转。如 轮 1,2,3均用4 5钢调质处理，8 级精度，载荷平稳，K=1.3,试求主动 轴 I 允许输入的最大转矩八。5-2 一对开式直齿圆柱齿轮传动，齿轮在两轴承间对称布置。已知机=6 m m,z,=2 0,Z 2=80,a=2 0 ,齿 宽
45、b2=1 2 m m,主动轴转速 i=3 3 0 r/m i n,齿轮精度为9级，小齿轮材料为4 5钢调质，大齿轮材料为H T 2 50,单向传动，长期工作，载荷稍有冲击，试求所能传递的最大功率。5-3图示两级开式标准直齿圆柱齿轮传动。要求长期工作。已知高速级齿轮传动的尺寸及参数:。=15 0 mm；6=30 m m,z =23,z2=9 7；低速级中心距 72=210 mm；n A=1440r/m i n,m =10 1.19 r/m i n；两对齿轮的小齿轮均用45 钢调质，大齿轮均用45 钢正火，8 级精度。效率略而不计，求能传递的功率；低速级齿轮传动若m=3 mm,在满足原中心距的条件
46、下按等强度观点设计低速级传动，并算出主要几何尺寸（取载荷系数K=1.3）。5-4 设计铳床的圆柱齿轮传动。已知尸产7.5 k W,入=145 0 r/m i n,Z|=26,z2=54,预期寿命4=120 0 0 h,小齿轮为不对称布置。提示：取 7 级精度，材抖为40 C r 钢高频淬火，5 5 H R C；0 所=0.2,闭式传动，直齿。5-5 设计某厂自动送料输送机的单级直齿圆柱齿轮减速器。已知输出功率尸2=3.5kW,输出轴的转速2=10 0 r/m i n,传 动 比 i=4.25,忽略摩擦损失。工作年限6 年，每日双班制工作，有轻微振动。5-6有一电动机驱动的闭式单级直齿圆柱齿轮传
47、动。已知主动轴的转速=75 0 r/m i n,从动轴的转速 2=431.25 r/m i n。由于体积的限制，取 z 1=23,m=3.5 mm,要求中心距a=112 mm。若精度等级为7 级，小齿轮材料为45 钢，调质处理230 H B,大齿轮为45 钢，正火处理19 0 H B,载荷有轻微冲击，长期工作，双向传动，试设计这对齿轮传动，并求其所能传递的最大功率。5-7 图示一两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知高速级齿轮参数为，”“=2 m m/=1 3 0 010 ,Z|=19,Z 2=5 7；低速级齿轮参数为及 m=3 mm,4=12 0 6 0 5 ,z3=20,24=68。齿轮4 右旋，H
48、 I 轴转向如图，转速 m=9 5 r/m i n,传递功率5 kW,忽略摩擦损失。求：（1）为使H轴轴承所受轴向力最小，各齿轮旋向；（2）齿轮2,3 所受各力的大小和方向（用分力表示，标在图上）。”也5-8图示两级斜齿圆柱齿轮减速器。已知齿轮1的螺旋线方向和H I轴的转向，齿轮2的参数 m3 m m,Z 2=5 7,4=14,齿轮 3 的参数?“=5 m m,Z 3=21。求：（1）为使H轴所受轴向力最小，齿轮3应是何旋向？在（b）图上标出齿轮2和3轮齿的旋向；（2）在（b）图上标出齿轮2和3所受各分力的方向；（3）如果使H轴的轴承不受轴向力，则齿轮3的螺旋角为 应取多大值（忽略摩擦损失）？
49、MO5-9内啮合圆柱齿轮传动中，1轮为主动，右旋，转向如图。试在图中画出齿轮1和齿轮2的圆周力、径向力和轴向力。n5-1 0 标准圆柱齿轮减速器的一齿轮传动。已知：=75 0 r/m i n,7=40 0 m m,z i=24,z210 8,夕=8 0 6 34,m6 m m,6=160 m m,8 级精度，小齿轮材料为 35 S i M n （调质）,大齿轮材料为Z G 340 640 （常化），寿命20 年（每年30 0 个工作日），每 I I 两班，小齿轮对称布置，载荷平稳，单向传动，试计算该齿轮传动所能传递的功率。5-1 1 设计一由电动机驱动的斜齿圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动。已知：
50、P,=12k W,i=9 70 r/m i n,i=4.25,8 级精度，载荷有轻微冲击，单向传动，寿命8 年，两班制。5-1 2 设计一由电动机驱动的闭式单级斜齿圆柱齿轮传动。已知主动轮功率尸|=5 4.28 k W,主动轮转速i=720 r/m i n,传 动 比 i=3.2,齿轮精度8 级，工作总寿命N=4.67X I O 次，单向传动，载荷平稳。5-13 图示圆锥-圆柱齿轮减速器，要 求 4 轮转向如图。若 1轮主动，试画出：（1）各轴转向；（2）3、4 两轮的螺旋线方向（使 I I 轴两轮所受轴向力方向相反）：（3）H轴的空间受力图（注意力的作用点和方向）。5-1 4 如题图所示，由