机械设计作业集
题10—51图 （3）的解答在上一页。 10—52图示为二级圆锥-圆柱齿轮减速器简图，输入轴Ⅰ转向n1如图所示。 (1)合理确定斜齿轮3和4的螺旋线方向（画在图上），； (2)在图上画出各齿轮的圆周力、径向力和轴向力的方向； (3)Ⅲ轴为输出轴，应从Ⅲ轴的哪端输出扭矩为好？为什么？ 答： nΙΙnΙΙΙ Fa1Fa2Ft2Fr22?n1Ft1Fr11Fr3Fa43Ft3Ft4F a3Fr44?? ??? 题10—52图 应从Ⅲ轴的上端输出扭矩，使弯曲、扭转的变形抵消一部分。 10—53有一同学设计闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，方案一其参数为：m=4mm、z1=20、z2=60，经强度计算其齿面接触疲劳强度刚好满足设计要求，但齿根弯曲应力远远小于许用应力，因而又进行了两种方案设计。方案二为：m=2mm、z1=40、z2=120，其齿根弯曲疲劳强度刚好满足设计要求；方案三为：m=2mm、z1=30、z2=90。假设改进后其工作条件、载荷系数K、材料、热处理硬度、齿宽等条件都不变，问： (1)改进后的方案二、方案三是否可用？为什么？ (2)应采用哪个方案更合理？为什么？ 答：(1) 方案二 d1?mz1?2?40?80mm 与方案一的d1相同，齿面接触疲劳强度不变，可用。 方案三 d1?mz1?2?30?60mm比方案一的d1减小，齿面接触疲劳强度降低，不可用。 (2) 方案一与方案二相比较，应采用方案二更合理，因为在d1不变的条件下，齿数多、模数小有如下优点： 1、重合度ε?↑，传动平稳； 班 级成 绩2、齿高h↓，滑动系数↓，磨损↓； 3、da↓，齿轮重量↓，切削量↓。 姓 名任课教师 学 号- 6 -
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10—54 设计一直齿圆柱齿轮传动，原用材料的许用接触应力为[σH]1=700MPa，[σH]2 =600MPa，求得中心距a=100mm；现改用[σH]1=600MPa，[σH]2=400MPa的材料，若齿宽和其它条件不变，为保证接触疲劳强度不变，试计算改用材料后的中心距a′。 解： 四、设计计算题 KFtu?12KT1u?1?H???ZHZE???ZHZE???H? bd1ubd12u 2KT1u?1ZHZEd1??? ??H?bu 1 ? 1 即 a?d 1??H?2???600??H?2 a??a?H2?100??150mm???H?24001 1?a???d1 ???H?2???H?2 10—55 一直齿圆柱齿轮传动，已知zl=20，z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力[σH]1=500MPa，[σH]2=430MPa，许用弯曲应力[σF]1=340MPa， [σF]2=280MPa，弯曲载荷系数K=1.85，接触载荷系数K=1.40，求大齿轮所允许的输出转矩T2 (不计功率损失)。 解：1、计算弯曲强度允许的输出转矩 ??F?1?340?78.34 2KT1??YFaYSa???F?YFa1YSa12.8?1.55F bm2z1 ??F?2?280?70.982??????bmz F21T1?min{F1,}YFa2YSa22.28?1.75 2KYFa1YSa1YFa2YSa2 40?42?20??70.98?245552NmmT2?T1n1?245552?3?736657Nmm 2?1.85n2 2、计算接触强度允许的输出转矩 2KT1u?1 ?min{?H?1,??H?2}2bm2z12u????ZHZE???H?H22T???()1 u2Ku?1ZHZE班 级bmz1成 绩 40?42?2024430姓 名任课教师 ???()2?56312NmmT2?T1n1?56312?3?168938Nmm2?1.442.5?189.8n学 号批改日期 2- 7 -
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大齿轮所允许的输出转矩T2=168938Nmm。 10一56有一对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮齿数z1=20，传动比i=3，模数 m=4mm，齿宽 b = 80 mm，齿面接触应力σH = 400MPa，大齿轮齿根弯曲应力 σF2 = 50 MPa。现可忽略载荷系数K对强度的影响，试求： （1）小齿轮的齿根弯曲应力σF1； （2）当其他条件不变，而 b =40mm时的齿面接触应力σ′H和齿根弯曲应力σ′F1、σ′F2； （3）当传动比i及其他条件不变，而 z1= 40，m = 2 mm时的齿面接触应力σ″H和齿根弯曲应力 σ″F1、σ″F2。 解：（1） YFa1YSa12.8?1.55?????50??55.01MPa F1F2YY2.28?1.73Fa2Sa2 （2） 2KT12KTu?1??YFaYSa???F?1F 2???H???ZZ??HEHbmz1bm2z12u b80b80 ?????55.01??110.02MPaF1F1??H??H?400??565.68MPa?b40 b?40 b80??F2??F2?50??100MPa ?b40 ??（3） ? ? ? H ? 400 MPa （因为d1不变） H m2z142?20??55.01?2?110.02MPaF1??F1 ??2?m?z12?40 m2z142?20??50?2?100MPa ??F2??F22??mz12?40 10—57 设计铣床中一对直齿圆柱齿轮传动，已知功率P1=7.5kW，小齿轮主动，转速n1=1450r/min，齿数z1=26，z2=54，双向传动，工作寿命Lh=12000h。小齿轮对轴承非对称布置，轴的刚性较大，工作中受轻微冲击，7级制造精度。 解：略 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期- 8 -
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10—58 设计一斜齿圆柱齿轮传动，已知功率Pl=40kW，转速n1=2800r/min，传动比i=3.2，工作寿命Lh=1000h，小齿轮作悬臂布置，工作情况系数KA=1.25。 解：略 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 - 9 -
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10—59 设计由电动机驱动的闭式圆锥齿轮传动。已知功率P1=9.2kW，转速n1=970r/min，传动比i=3，小齿轮悬臂布置，单向转动，载荷平稳，每日工作8小时，工作寿命为5年(每年250个工作日)。 解：略 班 级姓 名学 号- 10 -
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机械设计作业集10、11答案
