機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題集第二版-侯玉英-第十章答案__齒輪傳動(dòng)

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1、題10-5在圖示的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中,齒輪1為主動(dòng)齒輪,齒輪2為中間齒輪,齒輪3為從動(dòng)齒輪。已知齒輪3所受的扭矩,其轉(zhuǎn)速n3=180r/min,Z3=45,Z2=25,Z1=22,m=4mm。假設(shè)齒輪嚙合效率及軸承效率均為1,試求:（1）嚙合傳動(dòng)時(shí),作用在各齒輪上的圓周力Ft和徑向力Fr,并將各力及齒輪轉(zhuǎn)向標(biāo)于圖上；（2）說明中間齒輪2在嚙合時(shí)的應(yīng)力性質(zhì)和強(qiáng)度計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問題；（3）若把齒輪2作為主動(dòng)齒輪,則在嚙合傳動(dòng)時(shí)其應(yīng)力性質(zhì)有何變化,其強(qiáng)度計(jì)算與前面有何不同?解答:1．；；由齒輪2受力平衡條件得：；與,與是作用力與反作用力的關(guān)系,∴=,=2．齒輪2在嚙合傳動(dòng)時(shí),齒輪根部彎

2、曲應(yīng)力:對(duì)稱循環(huán),雙向受載。齒面接觸應(yīng)力:脈動(dòng)循環(huán)。在校核彎曲強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將齒根彎曲疲勞極限值乘以0.7。3．若齒輪2為主動(dòng),則其彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力都為脈動(dòng)循環(huán),但2輪每轉(zhuǎn)一周時(shí)，輪齒同側(cè)齒面嚙合次數(shù)為2，則其應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增加2倍。題10-5圖題解10-5圖題10-6圖示為二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器,第一級(jí)斜齒輪的螺旋角的旋向已給出。（1）為使Ⅱ軸軸承所受軸向力較小,試確定第二級(jí)斜齒輪螺旋角的旋向,并畫出各輪軸向力、徑向力及圓周力的方向。（2）若已知第一級(jí)齒輪的參數(shù)為:Z1=19,Z2=85,mn=5mm,,a=265mm,輪1的傳動(dòng)功率P=6.25kW,n1=275r/min。試求輪

3、1上所受各力的大小。解答:1．各力方向：見題解10-6圖。2．各力的大?。?；；；題解10-6圖題10-6圖題10-7圖示為直齒圓錐齒輪-斜齒圓柱齒輪減速器,為使Ⅱ軸上的軸向力抵消一部分,試確定一對(duì)斜齒圓柱齒輪螺旋線的方向;并畫出各齒輪軸向力、徑向力及圓周力的方向。解答：齒輪3為右旋，齒輪4為左旋;力的方向見題解10-7圖。題解10-7圖題10-7圖↓題10-8在題10-7圖所示的減速器中,已知在高速級(jí)傳動(dòng)中，Z1=19,Z2=38,m=3mm,dm2=99mm,;在低速級(jí)傳動(dòng)中，Z3=19,Z4=76,mn=5mm,。若,n1=800r/min,齒輪與軸承效率取1,Ⅲ軸轉(zhuǎn)向如圖所

4、示。（1）試計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速,并標(biāo)出Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)向；（2）當(dāng)斜齒圓柱齒輪Z3的螺旋角為多少時(shí),方能使大錐齒輪和小斜齒輪的軸向力完全抵消;若要求斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距達(dá)到圓整值時(shí),的精確值應(yīng)是多少?解答:1.;,;Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)向見題解10-7圖的nⅠ、nⅡ2．；；；；當(dāng)時(shí)，軸向力可完全抵消，∴應(yīng)有：，；若要求中心距為圓整值：，取，則：的精確值為：題10-9設(shè)計(jì)一冶金機(jī)械上用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng),已知:P=15kW,n1=730r/min,n2=130r/min,齒輪按8級(jí)精度加工,載荷有嚴(yán)重沖擊,工作時(shí)間t=10000h,齒輪相對(duì)于軸承為非對(duì)稱布置,但軸的剛度較

5、大,設(shè)備可靠度要求較高,體積要求較小。（建議兩輪材料都選用硬齒面）解題分析：選材料→確定許用應(yīng)力→硬齒面，按輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度確定齒輪的模數(shù)→確定齒輪的參數(shù)和幾何尺寸→校核齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度→校核齒輪的圓周速度解答:根據(jù)題意,該對(duì)齒輪應(yīng)該選用硬齒面,其失效形式以輪齒彎曲疲勞折斷為主。1.選材料大、小齒輪均選用20CrMnTi鋼滲碳淬火（[1]表11-2），硬度為56～62HRC，由[1]圖11-12和[1]圖11-13查得：2.按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)（1）確定按[1]式（11-7P227）計(jì)算，??；齒輪的循環(huán)次數(shù)：,取,則:（2）計(jì)算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩T1（3）選取載荷系數(shù)KK

6、=KAKVKβKα=1.5×1.02×1.1×1.0=1.68（4)初步選定齒輪參數(shù)選取?。?)確定復(fù)合齒形系數(shù)因兩輪所選材料及熱處理相同,則相同,小齒輪齒根強(qiáng)度弱，故設(shè)計(jì)時(shí)按小齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)代入即可。，由[1]圖11-18查得將上述參數(shù)代入求的式中，得：按[1]表4-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，則中心距：，取，，=14°11′14″（6)計(jì)算幾何尺寸,取,取3.校核齒面的接觸強(qiáng)度由[1]式（11-21）：，取因可靠性要求較高，取，由[1]圖11-15，取因?yàn)?，故接觸疲勞強(qiáng)度也足夠。4.校核速度:由[1]表11-4知，選8級(jí)精度合格。題10-10設(shè)計(jì)一對(duì)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉式直齒錐齒輪傳動(dòng)(∑

7、=900),已知:P1=4kW,n1=1440r/min,i=3.5,齒輪為8級(jí)精度,載荷有不大的沖擊,單向轉(zhuǎn)動(dòng)工作,單班制,要求使用10年,可靠度要求一般。(小齒輪一般為懸臂布置)解題分析：選材料→確定許用應(yīng)力→軟齒面，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定齒輪大端的分度圓直徑→確定齒輪的參數(shù)和幾何尺寸→校核齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度解答:根據(jù)題意，選用軟齒面齒輪，其主要失效形式為齒面疲勞點(diǎn)蝕。1.選材料，定許用應(yīng)力:兩輪均選用45號(hào)鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)齒面硬度為229～286HBS，大齒輪正火齒面硬度為1