机械设计第八版 课后答案.docx

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机械设计第八版课后答案

机械设计（第八版）课后答案濮良贵纪名刚

机械设计第十章齿轮设计课后习题答案

10-2解

（1）齿轮A为主动轮，齿轮B为“惰轮”，也就是说齿轮B既是主动轮又是从动轮。

当齿轮B与主动轮A啮合时，工作齿面是王侧，当齿轮B与从动轮C啮合时，工作齿面是另一侧。

对于一个轮齿来讲，是双齿面工作双齿面受载，弯曲应力是对称循环，接触力是脉动循环，取

10-3答：

齿面接触应力是脉动循环，齿根弯曲应力是对称循环。

在作弯曲强度计算时，应将图中查出的极限应力值乘以0.7.

10-4答：

一般齿轮材料主要选用锻钢（碳钢或全金钢）。

对于精度要求较低的齿轮，将齿轮毛坯经正火或调质处理后切齿即为成，这时精度可达8级，精切合金钢主要是渗碳后淬火，最后进行滚齿等精加工，其精度可达7，6级甚或5级。

对于尺寸较大的齿轮，可适用铸钢或球墨铸铁，正火后切齿也可达8级精度。

10-5

提高轮齿抗弯疲劳强度的措施有：

增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，可降低齿根应力集中;增大轴和支承的则度，可减小齿面局部受载；采取合适的热处理方法使轮世部具有足够的韧性；在齿根部进行喷丸、滚压等表面强度，降低齿轮表面粗糙度，齿轮采用正变位等。

提高齿面抗点蚀能力的措施有：

提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大润滑油粘度；提高加工、发装精度以减小动载荷；在许可范围内采用较大变位系数正传动，可增大齿轮传动的综合曲率半径。

10-6

解

（1）选用齿轮的材料和精度等级，由教材表10-1可知，大小齿轮材料均为45号钢调质，小齿轮齿面硬度为250HBS,大齿轮齿面硬度为220HBS.选精度等级为7级。

（2）按齿面接触疲劳强度设计。

1、小齿轮传递的转矩

2、初选载荷系数：

初选Kt=1.8

3、确定齿宽系数：

小齿轮不对称布置，据教材表10-7选用

4、确定弹性影响系数：

据教材表10-6查得

5、确定区域载荷系数：

按标准直齿圆柱齿轮传动设计ZH=2.5

6、齿数比：

7、确定接触许用应力：

循环次数

查教材图10-19曲线I得

查教材10-21（d）得

8、由接触强度计算小齿轮的分度圆直径

9、验算载荷系数：

齿轮的使用系数：

载荷状况以轻微冲击为依据查教材表10-2得KA=1.25

齿轮的圆周速度

由教材图10-8查得：

Kv=1.12对于软齿面齿轮，假设

齿宽

齿宽与齿高比

由教材表10-3查得

由教材表10-4查得

系数：

10、校正直径：

由教材图10-13查得：

接触强度载荷

取标准值m=2.5mm

11、齿轮的相关参数：

12、确定齿宽：

圆整后，取b2=50mm,b1=55mm.

（3）校核齿根弯曲疲劳强度。

1、确定弯曲强度载荷系数：

2、查教材表10-5得

3、确定许用应力：

由教材图10-18查得：

取安全系数由教材图10-20（c）得

按对称循环变应力确定许用弯曲应力

4、校核弯曲强度：

满足弯曲强度。

以上所选参数合适。

10-7

解

（1）材料及精度。

根据小齿轮材料38SiMnMo,调质，查表10-1得：

硬度217-269HBS,大齿轮45号钢调质，查表10-1得：

硬度217-255HBS,齿轮精度：

8级。

（2）确定载荷系数。

使用系数：

按轻微冲击查表10-2得：

KA=1.25，小齿轮的分度圆直径

齿轮的圆周速度

由教材图10-8查得：

Kv=1.21假设由教材表10-3查得：

齿宽?

b=160mm齿宽系数

齿宽与齿高比

由教材表10-4查得

弯曲强度载荷系数

=2.33

接触强度载荷系数

=2.23

（3）确定强度计算各系数。

1、计算斜齿轮的当量齿数：

由教材图10-13查得=1.40

2、确定齿形系数和应力集中系数：

查教材表10-5得

3、确定斜齿轮端面重合度：

查教材图10-26得

4、螺旋角影响系数：

斜齿轮的纵向重合度

查教材图10-28得：

5、确定弹性影响系数：

据教材表10-6查得ZE=189.8MPa

6、确定区域载荷系数：

据教材图10-30查得ZH=2.47

（4）计算许用应力。

1、计算循环次数：

（2）计算弯曲强度许用应力：

由教材图10-18查得：

取安全系数?

?

?

?

?

?

?

由教材图10-20（C）得

按脉动循环变应力确定许用弯曲应力

（3）计算接触强度许用应力：

查教材图10-19中曲线1得

查教材图10-21（d）得

取安全系数SH=1.0，则

（4）由弯曲强度确定的最大转矩。

比较和

由公式

得

（5）由接触强度确定的最大转矩。

由公式

得

（6）齿轮行动的功率。

由弯曲强度和接触强度计算的转矩可知，此齿轮传动所能传递的最大转矩为

T1=1827280N.mm

10-8

解

（1）选择齿轮的材料和精度等级。

根据教材表10-1选大小齿轮材料均为

20CrMnTi,渗碳淬火。

小齿轮齿面硬度取62HRC,大齿轮齿面硬度取58HRC，世部达300HBS.

选精度等级为6级。

（2）按齿根弯曲疲劳强度设计。

1、小齿轮传递的转矩：

2、初选载荷系数：

初选Kt=1.6

3、确定齿宽系数：

小齿轮作臂布置，据教材表10-7选取

4、初选螺旋角：

5、计算斜齿轮的当量齿数：

6、确定齿形系数和应力集中系数：

查教材表10-5得

7、确定斜齿轮端面重合度：

查教材图10-26得

8、确定弯曲强度许用应力：

循环次数

由教材图10-18查得

取安全系数SF=1.5

由教材图10-20（d）得

按对称循环变应力确定许用弯曲为

9、由弯曲强度计算齿轮的模数。

因数代入设计公式中得

将齿轮1的参

取标准值.

10、验算载荷系数：

小齿轮的分度圆直径齿轮的圆周速度

由教材图10-8查得:

假设

齿宽

由教材表10-4查得

弯曲强度载荷系数

11、校正模数：

可以得出前面取标准值

12、螺旋仍的确定：

由教材表10-3查得

由10-13查得合适。

中心距：

圆整中心距a=99mm后，螺旋角

13、斜齿轮的相关参数：

对齿宽圆整：

b2=24mm,b1=28mm

（3）齿面接触强度校核。

1、确定接触强度载荷系数：

=1.83

2、确定接触强度许用应力：

查教材图10-21（e）得

查教材图10-19中曲线2得

取安全系数：

SH=1.0

3、确定弹性影响系数：

据教材表10-6查得

4、确定区域载荷系数：

据教材图10-30查得ZH=2.43

5、校核接触强度：

满足接触强度，以上所选参数合适。

机械设计

第十一章课后习题集参考答案

1、蜗杆。

由教材表11-2查得蜗杆头数z1=2,直径系数q=10,分度圆导程角轴向齿距齿顶圆直径齿根圆直径蜗杆轴向齿厚

。

则2、蜗轮。

蜗轮齿数z2=41,变位系数x2=-0.5。

验算传动比i=z2/z1=20.5,这时传动比误差为2.5%，是允许的。

蜗轮分度圆直径d2=mz2=205mm

蜗轮喉圆直径

蜗轮咽喉母圆半径

（3）校核齿根弯曲疲劳强度：

1、确定各计算系数。

当量齿数

根据x2=-0.5和,由教材图11-19查得齿形系数

根据x2=-0.5和zv2=43.48，由教材图11-29查得齿形系数.螺旋角影响系数

.2、确定许用弯曲应力。

由教材表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为

寿命系数

许用弯曲应力

3、校核计算

满足弯曲强度条件。

4、热平衡计算。

取润滑油的最高工作温度

。

滑动速度为

由教材表11-18插值求得当量摩擦角,周围空气温度取,箱体表面传热系数。

蜗杆传动的总效率为

轴向齿距齿顶圆直径齿根圆直径蜗杆轴向齿厚2、蜗轮。

蜗轮齿数z2=47,变位系数x2=-0.375。

验算传动比i=z2/z1=23.5，这时传动比误差为2.2%，是允许的。

蜗轮分度圆直径d2=mz2=276mm

蜗轮喉圆直径

蜗轮齿根圆直径

蜗轮咽喉母圆半径

（3）校核齿根弯曲疲劳强度：

1、确定各计算系数。

法量齿数

根据x2=-0.375和，则教材图11-19查得齿形系数。

螺旋角影响系数

2、确定许用弯曲应力。

由教材表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为

.

寿命系数

许用弯曲应力

3、校核计算

满足强度条件。

（4）热平衡计算。

取润滑油的最高工作温度

.滑动速度为，周围空气温度取,箱体表面传热系数取

由教材表11-18插值求得当量摩擦角。

蜗杆传动的总效率为

蜗轮齿面的许用接触应力为4、计算中心距

取中心距a=200mm,因i=20,故从教材表11-2中取模数m=8mm，蜗杆分度圆直径d1=80mm，这时d1/a=0.4，与假设值相符，因此以上计算结果可用。

（2）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸：

1、蜗杆。

从教材表11-2查和蜗杆头数z1=2,直径系数q=10，分度圆导程角。

计算可得轴向齿距

齿顶圆直径da1=96mm，齿根圆直径df1=60.8mm,蜗杆轴向齿厚Sa=12.567mm,

2、蜗轮。

蜗轮齿数z2=41,变位系数x2=-0.5。

验算传动比i=z2/z1=20.5,这时传动比误差为2.5%，是允许的。

蜗轮分度圆直径d2=328mm

蜗轮喉圆直径da2=336mm

蜗轮齿根圆直径df2=300.8mm

蜗轮咽喉母圆半径rg2=32mm

3、校核齿根弯曲疲劳强度：

1、确定各计算系数。

当量齿数：

根据x2=-0.5和zv2=43.48，由教材图11-19查得齿形系数.螺旋角影响系数

。

2、确定许用弯曲应力。

由教材表11-8查得蜗轮的基本许用弯曲应力为

寿命系数

许用弯曲应力

3、校核计算

满足弯曲强度条件。

（4）热平衡计算。

取润滑油的最高工作温度

.滑动速度为,周围空气温度取，箱体表面传热系数取

速度系数由教材表11-16插值求得

蜗轮的圆周速度

载荷系数

。

蜗轮齿面接触疲劳极限为

由教材表

11-12查得接触疲劳强度最小安全系数。

蜗轮齿面接触疲劳强度的安全系数为

所以蜗轮齿面接触疲劳强度满足要求。

（3）校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度。

蜗轮平均圆直径

蜗轮平均圆上的最大圆周力为

蜗轮齿宽取为b2=58mm，蜗轮齿弧长

数为,法向模数。

蜗轮齿根最大应力系

由教材表11-17查得蜗轮齿根应力系数极限值。

蜗轮齿根弯曲疲劳强度的安全系数为

所以蜗轮齿根弯曲疲劳强度满足要求。

（4）计算几何尺寸（略）。

（5）结构设计（略）。

（7）求偏心北和阻力系数Cf及耗油量。

根据

Cp及B/d

查表得耗油量

（8）

求最小油膜厚度

（9）确定许用油膜厚度[h]。

取轴颈表面粗糙度

则,可以形成液体动压润滑。

轴瓦表面粗糙度，安全系数S=2.

（10）计算润滑油流量。

由

q=得

（11）计算摩擦系数f

（12）计算轴承温升和轴承平均温度.取

由式（12.15）得

平均温度为

选配合H9/d9,孔为

。

直径间隙,轴。

最（13）选择配合。

根据间隙c=0.1005mm,直径间隙大间隙为

均值，所用合理。

，最小间隙为在二者之间且接近平

第十三章滚动轴承课后习题参考答案

（

5）作合成变矩图，如图15.14（

d）所示。

（6）作扭矩图，如图15.14（e）所示。