机械设计第十章答案.docx
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机械设计第十章答案
10-1解各齿轮的受力分析如图10.7所示
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
査教材图10-21（4）得接慰疲劳强度极限应力叽=610阴*
查教材图10-20（c）得%=4刃血“
则其弯曲疲劳极限应力及许屈应力分别为“
=3\^>MPa
[c^]=邑孕竺=SWMPaa
⑵齿轮B为主动轮，A和C同为从动轮时，齿轮B推动齿轮A和C的工作齿面为同一齿廉面*故宵曲应力和接fit应力均为脉动循坏，仍取，
5r=l
接触疲劳鱼度扱限仍为巧皿=$WMPa*
萼曲疲劳极限应力bg=a
则其许用应力分别为*
[%卜篤1610嗨
[斥]=竺臂也=
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
7；-9.55x10^=49397^-^
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S=ro
4、确定弹性影响系数：
据教材表10-6查得i「丿―一.
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
u=^=2.08
6、齿数比：
\
7、确定接触许用应力：
循环次数
N、=厶=1.04x1tf*
=60^=503x1（^
查教材图10-19曲线I得
KanTQKjaraT°，
查教材10-21（d）得
［%］二二COOMPa
［如卜=599MPa
&由接触强度计算小齿轮的分度圆直径
=54.9翻怖
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
60*1000
由教材图10-8查得：
Kv=1.12
对于软齿面齿轮，假设心耳仏vlOOMmw,由教材表10-3查得
皿=G=菖
齿宽
|应=549
齿宽与齿高比
b!
h-―-—==11.5
2,2翊2.25如金
由教材表10-4查得」皿-二，由教材图10-13查得：
--，J,接触强度
载荷系数：
K也心鬼陶=2.22
10、校正直径：
右=d^K/Kt=58.
m=—=227购幡
珂
取标准值m=2.5mm
11、齿轮的相关参数：
12、确定齿宽：
“2如+1
0>—7^——百U
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：
4则石心
2、查教材表10-5得
^=2.6,^=1.595,^=2.3,42=1715
3、确定许用应力：
由教材图10-18查得：
—二-
取安全系数忌二1-4
由教材图10-20（c）得
為/1=440Affl^£T加=425MPa
按对称循环变应力确定许用弯曲应力
厲卜％邑曲五=22QMPa
[cv1==2A3MPa
L也％
4、校核弯曲强度：
bd^n
crF2=比:
丫盹<购二103MPa<0初]
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
右二迢二14,9切用
齿轮的圆周速度
v=曲处=5.7细/s
60*1000
由教材图10-8查得：
Kv=1.21
假设2100M仃卿由教材表10-3查得：
K旳=K屁=1一1齿宽？
b=160mm
亦二|■二
齿宽系数二
-11.85
齿宽与齿高比丁二
由教材表10-4查得K耶=L34,由教材图10-13查得」=1.40
弯曲强度载荷系数
&F二=2.33
接触强度载荷系数
（3）确定强度计算各系数。
1、计算斜齿轮的当量齿数:
2、确定齿形系数和应力集中系数:
查教材表10-5得
血1=2.62,&=1.59爲广217爲2=让
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：
N、==5.4x10s
2V2=60«aJ^=1.2x10®
（2）计算弯曲强度许用应力：
由教材图10-18查得:
^=0.89,^=0.911
取安全系数？
?
?
?
?
?
？
由教材图10-20（C）得
轴］二520屈a,0餉二430胚Rj|
按脉动循环变应力确定许用弯曲应力
殆］二瓷跑嘶二309负
（3）计算接触强度许用应力：
查教材图10-19中曲线1得
K膈=104&血=11
查教材图10-21（d）得
取安全系数SH=1.O,则
[%
=疋肿d=7JQMPa%
斶二仏益1=62血民1JW
（4）由弯曲强度确定的最大转矩。
-E^L=66.8
禾口：
-；□壬
由公式
咕丽严如］
恥3芳8490恥伽
耳］
-=minf-
4]|口崔]
「｝二668
（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
恥厂⑷.5册
9.55*10
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：
查教材表10-5得
如=262為"59臨=222血=口7
10-26得
7、确定斜齿轮端面重合度：
查教材图
陰=0.78周］=Q8&阳=心+弘匸1・66|
&确定弯曲强度许用应力：
循环次数
^=60^=7*107^=60«^=2.2*107
由教材图10-18查得
如=*砂=1
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［缶卜［並卜0.7*如匹=434^
9、由弯曲强度计算齿轮的模数。
因
>血2塩2二［斥］
J
将齿轮1
的参数代入设计公式中得
扭瓷7芯co/0矗乓
%>3JJ・恥*=1,84滋搐
取标准值％=2椰.
10、验算载荷系数：
%=上凸L=474轉堀
小齿轮的分度圆直径--:
:
：
■"■'
由教材图10-8查得:
假设KJJbRQQN叽由教材表10-3查得氏皿二耳=L1
齿宽「二
由教材表10-4查得r：
-1：
1,由10-13查得一匕
弯曲强度载荷系数
K也知彌广179
11、校正模数：
mn=%QlCf%=1.91顷
可以得出前面取标准值〜合适
12、螺旋仍的确定:
中心距:
圆整中心距a=99mn后，螺旋角
13、斜齿轮的相关参数:
dx-心】叫=
cos0
d_r%=150562那那
cos0
b=札d、-23.7fflwa
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：
K=K^yK^k^=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
E曲-1QK彌T08
取安全系数：
SH=1.0[%]=弘=1500^匕加]=纭二1620^
3、确定弹性影响系数：
据教材表10-6查得：
匸I：
；」」'
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。
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