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磨
损后易发生跳齿；工作时有噪音；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。14、链传动
与齿轮传动比较有何优、缺点？
14、齿轮的强度计算准则有几种？在软、硬齿面搭配的设计中，为什么大齿轮的齿面硬度要低于小齿轮？
答：齿轮的强度计算准则有：（1）保证齿根弯曲疲劳强度；（2）保证齿面接触疲劳强度。
在软、硬齿面搭配的设计中，大齿轮的齿面硬度要低于小齿轮是因为：对于金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多，当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差、且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高大齿轮齿面的疲劳极限。
四、计算题
1、一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。L1?40mm,L2?200mm，轴端作用有轴向力
Fa?40N，径向力Fr?1640N。试分别求出两轴承所受的径向载荷R1、R2和轴向载荷A1、A2，
取轴承内部派生轴向力s?0.68R。
r F 轴承2 轴承1
解：①对轴系进行受力分析，如下图所示：
L2Fa
L
1 F
轴承2 轴承1
S F S R2 R R、R分别为轴承1、轴承2所受的径向力，S、S分别为轴承1、2的内部派生轴向力。
r2a11212 ②求轴承径向载荷R1、R2
L 分别对两支点处取矩，则根据力矩平衡有
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L
R1?L1?L240?200Fr??1640?1968N L2200L40R2?1Fr??1640?328N
L2200 ③求轴承内部派生轴向力
S1?0.68?1968?1338.24N ，S2?0.68?328?223.04N
④因为S2?Fa?223.04?40?263.04N?S1?1338.24N，所以轴承1被“放松”，轴承2被
“压紧”，故有：
A1?S1?1338.24N， A2?S1?Fa?1338.24?40?1298.24N
2、有一直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器如图所示。已知：轴Ⅲ的输出功率P输出?5kW，转速
nⅢ?157r/min。各轮齿数为z1?25，z2?60，z3?22，z4?84。锥齿轮啮合效率0.96，斜
齿圆柱齿轮啮合效率为0.98，滚动轴承效率为0.99。Ⅰ轴转向如图所示。
①在图中标出各齿轮的转向； ②为使轴Ⅱ受力平衡，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向，
说明判断依据； ③计算各轴的扭矩。 解：(1)各齿轮转向如图中箭头所示
(2)由锥齿轮的受力分析可知锥齿轮2所受轴向力方向向下， 故为使轴Ⅱ受力平衡，则斜齿轮3所受轴力方向应向上，故根据左右手法则，可判断出齿轮3的螺旋齿旋向为右旋， 再 根据外啮合斜齿轮正确啮合条件可知齿轮4的旋向为左旋。 旋向在图中的标示为齿轮3、4
上的斜线。 (3)计算各轴扭矩 ①i12?z260??2.4z125， i14?z2z460?84z84??9.16， i34?4??3.82z1z325?22z322 r/min
＝i14nⅢ?9.16?157?1438.12②nⅠr/min；n
Ⅱ?i34nⅢ＝3.82?157?599.743③总效率???锥齿??斜齿??轴承?0.913
P/?P5/0.913?95509550??36.37N?m ④T?9550nn1438.12ⅠⅠ输出ⅠⅡTⅡ?TⅠ?i12??轴承??锥齿?36.37?2.4?0.99?0.96?82.96N?m TⅢ?TⅡ?i34??轴承??斜齿?82.96?3.82?0.99?0.98?307.46N?m
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3、题目：如图，缸径D?500mm，缸内蒸汽压力p?1.2MPa，螺栓分布圆直径D0?680mm。为
保证气密性要求，螺栓间距不得小于140 mm，且不得大于150mm。试计算所用螺栓允许的最小直径。（10分）
附：螺栓性能等级为4.8级，安全系数S=1.5，残余
预紧力取为最大工作载荷的1.5倍。
解：螺栓组受预紧力和工作载荷，且压力p为常数， 故螺栓组只需按静强度设计即可。 (1)确定螺栓数目z
因螺栓所在圆周直径D0?680mm，且螺栓间距不得
小于140 mm，不得大于150mm，
?D0?150?14.2?z?15.3，因此取螺栓数目z?15。 故有140?z(2)确定许用应力[σ]
因所用螺栓性能等级为4.8级，故可知其屈服强度?s?320MPa， 安全系数S=1.5，故许用应力[?]??sS?3201.5?213.3MPa。 (3)确定单个螺栓最大工作载荷Fmax
3.14?5002p??1.2?235500N，则缸径D?500mm，故螺栓组最大工作载荷为F??44单个螺栓的最大工作载荷为：
Fmax?F?z?23550015?15700N
(4)确定残余预紧力Fp?：取Fp??1.5Fmax?1.5?15700?23550N
?D2(5)确定螺栓总拉力F0
螺栓所受最大总拉力为：F0?Fmax?Fp??15700?23550?39250N (6)确定满足静强度要求的最小螺栓直径d1
1.3?4F01.3?4?39250 螺栓既受扭又受拉，故d1???17.457mm
?[?]3.14?213.3 故所用螺栓允许的最小直径为17.457mm。
4、如下图所示，采用深沟球轴承6307支承一对称布置的渐开线标准直齿圆柱齿轮，作用在齿轮上的法向力Fn?2000N，转速n?960r/min,轴承温度＜100℃，无冲击，求轴承的使用寿命Lh。
轴承内径 基本额定动载荷C
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30mm 35mm 40mm 27000N 33400N 40800N 解：（1）计算当量动载荷FP
由于轴承只承受径向载荷，故当量动载荷即为轴承承受的径向载荷（即轴承的支反力），此处两轴承的支反力相等。
已知齿轮所受法向力Fn?2000N，两轴承相对齿轮对称布置，故齿轮所受法向力Fn平均分配
F至两轴承上，即为轴承的当量动载荷。即单个轴承之当量动载荷Fp?n?1000N。
2（2）计算轴承的实际寿命Lh
由轴承型号6307可知轴承内径d?5?7?35mm，寿命指数ε?3，查题后附表可得轴承
基本 额定动载荷C?33400N。已知转速n?960r/min，因轴承温度＜100℃，且无冲击，故温
度系
数和载荷系数均取为1。于是轴承寿命为：
10?C? Lh?60n??FP6?106?33400????60?960?1000??646869.86h
???ε35、下图所示为由开式链传动和闭式直齿圆柱齿轮传动组成的一带式运输机的简图，要求运输带的线速度v?0.55m/s，设已知运输带所受拉力F?2000N，全部采用滚动轴承，试求需要电动机输出的功率Pd。
附：查得滚动轴承和联轴器的效率为0.99，闭式齿轮传动的效率为0.96，开式链传动的效率为0.91，运输带效率为0.90。
2000?0.55?1.1kW
1000 各部分机械效率：滚动轴承效率?z?0.99，共3对； 联轴器效率?L?0.99；闭式齿轮传动效率?C?0.96； 开式链传动的效率?LT?0.91；运输带效率?Y?0.90； 故该装置的总效率为
3???C?Z?L?LT?Y?0.96?0.993?0.99?0.91?0.90?0.755，
P1.1?1.46kW 需要电动机输出的功率Pd?W??0.755解：运输带输出的功率为PW?Fv?6、图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，
控制预紧力，试确定所用螺栓的最小计算直径，取可靠性系数Kf?1.2，安全系数S=3。（11分）
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机械设计（第八版-濮良贵主编）-总复习-考试知识点 - 图文
