机械设计基础课后习题答案

第十三章习题册参考答案

绪论

0-1判断题

(1)X(2)X(3)X(4)V(5)V(6)X(7)X

0-2填空题

(1)确定的相对(2)机械(3)零件(4)构件

0-3选择题

(1)A(2)A(3)A(4)A(5)A

一、机构的自由度

1-1判断题

(1)X(2)V(3)X(4)X(5)X(6)X(7)V

⑻V(9)X(10)J(11)4(12)X(13)X(14)X

1-2填空题

(1)运动副(2)独立(3)2(4)低(5)机构自由度(6)机架

1-3选择题

(1)A12)A(3)A(4)A(5)A(6)A⑺A

(8)A(9)A(10)A(11]A(12)A(13)A

1-4解:

a)F=3〃-2p/-ph=3X3—2X4-0=l

b)F=3n—2pi—/?h=3X5—2X7—0=1

c)F=3n~2pi-ph=3X3~2X4-0=1

d)F=3n—2p(—ph=3X3—2X4—0=1

e)F=3〃-2〃/—ph=3X3—2X4—0=1

f)F=3n—2p/—ph=3X3—2X4—0=1

g)F=3n—2pi-ph=3X3—2X4—0=1

1-5解：

a)F=3n—2pi—ph=3x5—2x7—0=1

b)滚子中心存在局部自由度，/二?〃一2p/—〃h=3x8—2x11—1=1

c)E处存在复合较链，尸二3〃一2例一分二3x5—2x6—1=2

d)F=3«—2p/­/?h=3x6-2x8—1=1

e)滚子中心存在局部自由度，两移动副处之一为虚约束，三根杆以转动副相连处存在复合铁链

F=3n—2〃/—/?h=3x9—2x12—2=1

f)齿轮、杆和机架以转动副相连处存在复合较链，F=3〃一2〃/—ph=3x4—2x4—2=2

g)F=3M-2p/-ph=3x3-2x3-0=3

h)滚子中心存在局部自由度，F=3n-2/?/—/?h=3x3—2x3—2=1

i)中间三根杆以转动副相连处存在复合较链，=3〃-27—ph=3x7—2x10—0=1

j)左边局部全为虚约束，三根杆以转动副相连处存在复合较链，尸二3〃-2〃/一仆=3乂5—2'7—0=1

1-6解：

a)该构件组合为机构，因为该组合自由度尸=3/t-2p/—ph=3x4—2x5—l=lX)

b)该构件组合不是机构，因为该组合自由度尸二3〃-2?—ph=3x3—2x4—1二0

c)该构件组合不是机构，因为该组合自由度F=3〃-2〃/—ph=3x4—2x6—0=0

d)该构件组合为机构，因为该组合自由度F=3”-2"一m=3x3—2x4—0=l>0

二、平面连杆机构

2-1判断题

(1)X(2)X(3)V(4)X⑸V⑹X(7)

⑻V(9)V(10)X(11)x(12)V(13)X(14)X

(15)V(16)X(17)X(18)J(19)X(20)V(21)X

(22)X(23)X(24)X(25)V

2-2填空题

(1)低(2)转动(3)3(4)连杆，连架杆⑸曲柄,摇杆

(6)最短(7)曲柄摇杆(8)摇杆，连杆⑼2(10)>

(11)运动不确定(12)非工作时间(13)惯性(14)大

(15)中的摆动导杆机构有，中的转动导杆机构无(16)机架(17)曲柄

(18)曲柄滑块(19)双摇杆(20)双曲柄机构(21)无，有

2-3选择题

(1)A(2)C(3)B(4)A(5)B(6)B(7)A

(8)C⑼A(10)A(11)A(12)C(13)C(14)A

(15)A(16)A(17)A(18)A(19)A(20)A(21)A

2-4解：

a)双曲柄机构，因为40+11(X70+90,满足杆长条件，并以最短杆为机架

b)曲柄摇杆机构，因为3O+13OC10+120,满足杆长条件，并以最短杆的邻边为机架

c)双摇杆机构，因为50+100>60+70,不满足杆长条件，无论以哪杆为机架都是双摇杆机构

d)双摇杆机构，因为50+120=80+90,满足杆长条件，并以最短杆的对边为机架

2-5解：

(1)由该机构各杆长度可得/AB+/BC</CD+/AD，由此可知满足杆长条件，当以AB杆或AB杆的

邻边为机架时该机构有曲柄存在

(2)以/BC或/AD杆成为机架即为曲柄摇杆机构，以/AB杆成为机架即为双曲柄机构，以/CD杆

成为机架即为双摇杆机构

2-6解：

m曲柄摇杆机构

由题意知连架杆杆不是最短杆，要为曲柄摇杆机构，连架杆A8杆应为最短杆(0</ABW300

mm)且应满足杆长条件/AB+/BCW/CD+/AD，由此可得0</AB〈150mm

(2)双摇杆机构

由题意知机架AD杆不是最短杆的对边，要为双摇杆机构应不满足杆长条件

①AB杆为最短杆(0</ABW300mm)时，/AB+/BC>/CD+/AD，由此可得150mme/ABW300mm

②A8杆为中间杆(300mmW/ABW500mm)时，/AD+/BC>/CD+/AB>由止匕可得300mmW/AB<450mm

③A8杆为最长杆(500mm^/AB<1150mm)时，/AB+/AD>/CD+/BC，由此可得550mm</AB<1150mm

由此可知：150mme/AB<450mm,550mm</AB<1150mm

(3)双曲柄机构

要为双曲柄机构，AD杆必须为最短杆且应满足杆长条件

@AB杆为中间杆(300mmW/ABW500mm)时，/AD+/BCW/CD+/AB，由此可得450mmW/ABW500mm

②A8杆为最长杆(500mm^/AB<1150mm)时，/AB+/ADW/CD+/BC，由此可得500mmW/ABW550mm

由此可知：450mmW/ABW550mm

2-7解：

a)b)

c)d)e)

各机构压力角和传动角如以以下图，图a)、d)机构无死点位置，图b)、c)、e)机构有死点位

2-8解：

用作图法求解，主要步骤：

K-\15-1

(1)计算极位夹角：6>=18O°x----=180°x-——=36°

K+11.5+1

⑵取比例尺〃=0.001m/mm

(3)根据比例尺和条件定出A、。、C三点,如以以下图

(4)连接AC,以AC为边作族的另一角边线，与以。为圆心、摇杆OC为半径的圆弧相交于

C,和C2点，连接OG和0c2得摇杆的另一极限位置(两个)

⑸从图中量得AC=71mm,ACj=26mm,AC2=170mm

(6)当摇杆的另一极限位置位于0G时：

=48.5mm

"JIG22.5mm,l=//xAC+AG

2BC2

⑺当摇杆的另一极限位置位于QG时：

3=〃x=49.5mm,4c=〃x12o.5mm

答：曲柄和连杆的长度分别为22.5mm、48.5mm和49.5mm、120.5mm,

2-9解：

用作图法求解，主要步骤:

K-l12-1

(1)计算极位夹角：e=180°x——=18O°X--=16.4°

K+11.2+1

⑵取比例尺〃=0.001m/mm

(3)根据比例尺和条件定出滑块的两极限位置Ci、C2两点，如以以下图

(4)连接C1C2，以C1C2为直角边作直角三角形C1C2尸，使NGC2P=90°—6=73.6°

(5)以C2P为直径作圆O

(6)将GC2偏移e值，与圆。交于4点，连接AG和AC2，

(7)从图中量得AG=34mm,AC2=82mm,则：

,AC2—AC}L.AC]+AC-,

lAB=〃x--------=24mm,lBC=jux-------=58mm

答：曲柄和连杆的长度分别为24mm和58mm。

2-10解：

用作图法求解，主要步骤：

K-114-1

(1)计算极位夹角：^=180°x-——=180°x-~-=30°

K+11.4+1

(2)取比例尺〃=0.002m/mm

(3)根据比例尺和条件定出机架AC,如以以下图

(4)根据摇杆的摆角等于极为夹角作出摇杆的两极限位置

(5)过A点作摇杆两极限位置的垂线，得垂足点9、&

(6)从图中量得4Bi=23mm,贝！j〃xAB〕=26mm

答：曲柄的长度为26mm。

2-11解：

用作图法求解，主要步骤：

(1)计算极位夹角：e=180°x区二'•=18O°X匕1=0°

K+11+1

(2)取比例尺〃=0.001m/mm

(3)根据比例尺和条件定出。、G、C2三点，如以以下图

(4)过。点作G。的垂线，并与CC2的连线交于A点

(5)从图中量得AZ)=220mm,ACi=234mm,ACi=180mm.则：

lAB=//x~^^=27mm，〃x一弓；AG=207mm，lAD-/jxAD=220mm

答：曲柄的长度为27mm,连杆的长度为207mm,机架的长度为220mm。

三、凸轮机构

3-1判断题

(1)V(2)X(3)V(4)X(5)X⑹X(7)X

⑻X(9)V(10)V(11)V(12)V(13)V(14)V

(15)X(16)V(17)J(18)J(19)X

3-2填空题

(1)使用(2)盘形⑶凸轮轮廓(4)变曲率(5)行程

⑹行程⑺轮廓(8)凸轮的转角，从动件的位移(9)最小

(10)法线(11)大(⑵等速(13)小(14)许用压力角

(15)低(16)大(17)大(18)内凹

(19J抛物线(20)刚性

3-3选择题

(1)B⑵A(3)A(4)A(5)A(6)C(7)A

⑻A⑼A(10)A(11)A(12)A(13)A(14)A

(15)A(16)A(17)B(18)A(19)A(20)C(21)D

(22)A(23)B(24)D(25)B(26)B(27)C

3-4解：

(1)凸轮的基圆和基圆半径的标注如以以下图

(2)从动件的位移线图s-f和升程〃的标注如以以下图

3-5解：

凸轮的位移线图如以以下图。

3-6解：

(1)凸轮的位移线图如以以下图

(2)凸轮的位移线图如以以下图

3-7解：

所设计对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构如以以下图

3-8解：

所设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构如以以下图

3-9解:

各凸轮机构中氏c点的压力角如以以下图

四'间歇运动机构

4-1判断题

(1)v(2)J⑶X(4)V(5)J(6)X(7)X(8)X

4-2填空题

(1)周期性⑵棘轮⑶内(4)2⑸锯

4-3选择题

(1)A⑵A⑶A(4)A⑸A(6),\(7)A

(8)A(9)A(10)A(11)A

五、联接

5-1判断题

(1)X(2)J(3)J(4)X(5)V(6)J(7)X

⑻X(9)X(10)：X(11)X(12)V(13)X(14)X

(15)X(16)X(17)J(18)X(19)X(20)V

5-2填空题

(1)牙型(2)大(3)越高(4)自锁性(5)4⑹螺钉

(7)拧紧力矩(8)防松(9)一致(10)摩擦(11)直线

(12)梯形(13)传力，传导，调整(14)右(15)轴和毂，挤压

(16)轴的直径，轴头(17)A,B,C,c(18)增加键的长度

(19)B(20)80

5-3选择题

(1)B⑵A⑶A(4)C(5)D(6)(c(7)B

⑻A(9)A(10)D(11)B(12)A(13)B(14)B

(15)C(16)A(17)B(18)A(19)A(20)B(21)A

(22)B(23)A(24)B125)C(26)B(27)D(28)B

(29)C(30)A(31)A(32)A(33)A(34)D(35)A

(36)A(37)A(38)A(39)A(40)A(41)A(42)B

(43)A(44)D(45)A

5-4解：

4F

该螺栓连接为松螺栓连接,其强度条件为:”方4团

不4

拉杆材料为Q235,其%=235MPa,取安全系数S=1.7,则：团=冬=变=138.24MPa

S1.7

则：4>上包*4.56mm

3.14x138.24

查教材表5-2可知，选小径4=17.294mm,公称直径"=20mm的粗牙普通螺纹。

答：拉杆螺纹的直径为M20。

5-5解：

该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：c=旦£«口］

CF

F^Fo>—^-,查教材表5-2可知，M16的螺栓的小径4=13.835mm。取C=1.2,贝U：

zmf

答：该螺栓组能承受的横向载荷应不大于18.49kN。

5-6解：

该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：吸=坐4团

兀d;

各螺栓所受轴向工作载荷用=勺=召詈=5500N

各螺栓所受剩余预紧力FR=0.6FE,各螺栓所受总轴向拉力R=FE+FR=L6FE=1.6X5500=8800N

拉杆材料为Q235,其巴=235MPa,取安全系数5=1.5,则：m=n=变=156.67MPa

L」S1.5

则:52x8800=9.64mm

.14x156.67

查教材表5-2可知，选小径t/i=10.106mm,公称直径”=12mm的粗牙普通螺纹。

答：所求螺栓直径为Ml2。

5-7解：

52F

该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为:

材料为35钢，其巴=315MPa,取安全系数S=1.5,贝小团=3=述=210MPa

S1.5

查教材表5-2可知，M16的螺栓的小径4i=13.835mm。则：

FztnfTtd^[a]4x2x0.15x3.14X13.8352X210

=24.27kN

"-5.2C52x1.2

答：允许承受的最大载荷不大于24.27kN。

5-8*解:

(1)确定螺杆的直径

该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为:吸=督《团

7cal

Fa=W=20kN

材料为45钢，其巴=355MPa,该连接不需严格控制预紧力，取安全系数S=4,则:

查教材表5-2可知，选小径4=20.752mm,公称直径上24mm的粗牙普通螺纹。

(2)确定扳手手柄的最小长度

查教材表5-2可知公称直径d=24mm粗牙普通螺纹中径d2=22.051mm,则：

r4”22.051

Fa—20x------

L>———=----------——=1102.55mm,取L=1103mm

F200

答：(1)螺杆直径为M24。(2)扳手手柄的最小长度为1103mm。

5-9W：

(1)校核螺栓的剪切和挤压强度

该螺栓连接为受横向工作载荷的校制孔螺栓连接：剪切强度条件为：r=^<M;挤压强度

条件为：bp=£4bp]

查教材表5-3可知：8.8级的螺栓的<7bp=800Mpa；(7s=640Mpa；查教材表5-4可知：5产2.5,.%=2.5

则:用之嘿=256MPa；卬4嘿=320MPa

4x2423F2423

2=7.72MPa<256MPa；a=—=--=5.27MPa<320MPa

m^（；/4-lx3.14xl2Pd0320x23

答：所用螺栓满足剪切和挤压强度要求

(2)平键的选择及强度校核

选A型平键，根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸Z>=16mm,/?=10mm,Z,=70mm«

键的标记为：键16x70GB“1096—2003。

答：所选择的键不满足强度要求。

5-10解：

该螺栓连接为受横向工作载荷的普通螺栓连接，其强度条件为：。,=坐4[可

7rd]

8.8级的螺栓的巴=640MPa,取安全系数S=1.5,则：[小很=詈=426.67MPa

取C=1.2,则：F>—=---L2X630__=]2.1i5kN则：

"6fr6x0.16x65x107

查教材表5-2可知，可选小径4=8.376mm,公称直径d=10mm的粗牙普通螺纹。

答：螺栓直径为M10。

5-11*解：

该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：。,=三等4k]

兀d1

受力分析如以以下图

将外载荷P向螺栓组中心简化得螺栓组所受的转矩T和横向载荷P

横向载荷尸=10000N；转矩7=10000x300=3000000N-mm,方向如以以下图

由于横向载荷作用每个螺栓受到的横向力FPl=FP1=Fn==2500N

30000

由于转矩作用每个螺栓受到的横向力耳产=Fn=FTA=—=？0=707IN

-4r4XV752+752

由图可知，螺栓1、2所受的横向力相等，螺栓3、4所受的横向力相等，且螺栓1、2所受的横

向力最大，其值为

I取82则：小等=底含*=676。3队

查设计手册可知，可选小径4=31.67mm,公称直径d=36mm的粗牙普通螺纹。

答：该螺栓组螺栓的小径须大于30.54,可选M36的螺栓。

5-12*解：〔略〕

5-13解：

(1)确定螺柱直径

该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：吸=任，《卜

兀d；]

314x3x1602

每个螺栓平均承受的轴向工作载荷：F^21==7536N

£4z4x8

取剩余预紧力FR=1.6FE，则各螺栓所受总轴向拉力Fa=FE+FR=2.6FE=2.6X7536=19593.6N

5.8级螺栓的4=400MPa,按控制预紧力取安全系数S=1.5,则：团=2="2=266.67MPa

S1.5

则:4M席熏=11.03mm

查教材表5-2可知，可选小径di=13.835mm,公称直径d=16mm的粗牙普通螺纹。

(2)确定螺柱分布直径

5x8x16

取螺柱间距为54,则Dn=—==203.82mm,取£>()=200mm

°兀3.14

答：连接螺栓直径可选M16的粗牙普通螺纹，分布直径为200mm。

5-14解：

(1)平键类型和尺寸选择

安装齿轮处的键：选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b=25mm,

h=14mm,L=80mm。键的标记为：键25x80GB/T1096—2003。

安装联轴器处的键：选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸匕=20mm,

h=12mm,A=100mm.键的标记为:键20x100GB/T1096—2003。

(2)平键连接强度的校核

安装齿轮处平键强度校核：=—=---空见——=46.18MPa<(100-120)MPa

安装联轴器处平键强度校核：°="=——经迎一-=47.62MPa<(50~60)MPa

所选择的平键满足强度要求

答：所选择的平键满足强度要求

5-15解：

(1)平键类型和尺寸选择

选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b=22mm,h=14mm,L

=100mmo此键的标记为：键22x100GB/T1096—2003o

(2)传递的最大扭矩

查教材表5-7得。p]=(100-120)Mpa,取[%]=120Mpa

答：能传递的最大扭矩不大于2620.8N-m。

5-16解：

(1)平键类型和尺寸选择

选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b=25mm,人=14mm,L=

90mmo此键的标记为：键25x90GB/T1096—2003。

(2)平键连接强度的校核

所选择的平键满足强度要求

答：所选择的平键为键25x90GB/T1096—2003。经历算该键满足强度要求。

六、带传动和链传动

6-1判断题

⑴X(2)X(3)J(4)V⑸X⑹X(7)X

(8)V(9)X(10)X(11)V(12)X(13)V(14)V

(15)X(16)X(17)X(18)X(19)X(20)X(21)V

(22)X(23)X(24)V(25)X

6-2填空题

(1)中心角，120°(2)两侧，40°(3)梯形，7,Y

(4)初拉力,摩擦系数，小轮包角(5)越大⑹5~25(7)小

(8)带的基准长度(9)平行，对称平面应在同一平面(10)小

(11)传动比(12)张紧轮(13)摩擦力(14)可以

(15)弹性滑动，打滑(16)打滑(17)10(18)外

(19)主(20)小(21)4(22)型号(23)主

(24)绳芯(25)平均，瞬时(26)链轮的多边效应

(27)不能保持恒定的瞬时传动比；传动平稳性差；工作时有噪音等

(28)偶，奇(29)疲劳破坏，胶合(30)外链板与销轴

(31)制造精度的影响，致使各排链的载荷分布不均

132)大，跳齿(33)少，冲击，动载荷

6-3选择题

(1)C(2)B(3)B(4)A(5)A(6)A(7)C

(8)A(9)B(10)B(11)A(12)A(13)C(14)A

(15)C(16)A(17)A(18)C(19)A(20)D(21)D

[22)A(23)A(24)B(25)A126)A(27)A128)A

(29)D(30)B(31)B(32)A(33)B(34)A(35)B

136)A(37)B138)C

6-4解：

(1)小轮包角

(2)带的几何长度

查教材表6-3可知，选带的基准长度*=2800mm

(3)不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速

.«,dd21460x150cc.

/=—=—>"，=1=---------=547.5r/min

%ddi'由2400

(4)滑动率£=0015时大带轮的实际转速

=nA,(l-£)=1460xl50x(l-0.015)=5393r/m.n

i=L=，n

4/2400

答：1)小轮包角为165.7°；2)带的几何长度为2879.6mm,应选带的基准长度2800mm；3)

不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速547.5r/min；4)大带轮的实际转速539.3r/min。

6-5解：

(1)确定带的基准长度川

查教材表6-3可知，选带的基准长度&=1600mm

(2)确定实际中心距a

取实际中心距a=530mm

(3)计算所需带的根数z

查教材表6-5得尸o=1.6OkW；查教材表6-6得APo=O」68kW；查教材表6-7得K0=0.974；查教

材表6-3,KL=0.99,则:

取z=3根

答：1)带的基准长度Ld=1600mm；2)实际中心距a=530mm；3)所需带的根数为3根。

6-6解：

查教材表6-3可知，选带的基准长度Ld=1600mm

取实际中心距«=460mm

查教材表6-5得尸o=1.3O6kW；查教材表6-6得△PonO.IGgkW；查教材表6-7得筋=。93；查教

材表6-3,KL=0.99,查教材表6-8取工作情况系数以=1.2

答：能传递的最大功率为2.26kW。

6-7解：

〔1)选择V带型号

查教材表6-8取工作情况系数KA=1.1,故：R=K,xP=l.l*7.5=8.25kW

根据几和小，由图6-12选用A型普通V带。

(2)确定大小带轮基准直径

由(1)选择知小带轮基准直径ddi的取值范围为112~140mm,又由教材表6-5知此范围内由1

只有112mH1、125mm、140mm三种取值,现选取ddi=125mm。则：

根据教材表6-2选从动轮基准直径dd2=280mm。

⑶验算带速

带速在5~25mzs范围内，带速适宜。

[4)求V带的基准长度和中心距

初定中心距的取值范围283.54%4810,现取初定中心距ao=5OOmm

带的初定长度：

查教材表6-3可知，选带的基准长度&=1600mm

带传动的中心距：“，出+生缅=500+3二3竺=476mm

取实际中心距a=476mm

中心距变动范围为452~500mm

(5)验算小轮包角

«,=161,30>1200,适宜。

(6)确定带的根数

查教材表6-5得R)=1.91kW；查教材表6-6得APo=O」68kW；查教材表6-7得K1=0.954；查教

材表6-3,KL=0.99,贝IJ：

取z=5根

17)计算单根V带的预紧力

查教材表6-1得9=0.1kg/m，则:

(8)计算带轮轴上的压力

(9)带轮构造设计(略)

6-8解:

(1)求链节数

由教材表6-9查得链节距p=15.875mm

取链节数。=132

(2)求链所能传动的最大功率

由教材图6-25查得Po=lOkW,查表6-11得KA=1.0,查表6-12得七=1.0,单排链取心=1,贝U：

答：1)链节数金=132；2)链所能传动的最大功率P=10kW。

6-9解：

由教材表6-9查得链节距为/?=19.05mm的链号为12A

由"i=996.4r/min、链号12A查教材图6-25可得Po=2OkW

6-10ft?：

由教材表6-9查得满足极限载荷Q=50kN的链号为16A,链节距为p=25.4mm

由教材图6-25查得R)=40kW,查表6-12得Kz=l.l,单排链取七=1,则:

答：链能传递的功率为36.67kW。

6-11解：

(1)选择链号

由传动比i=3查教材表6-10取zi=25,则Z2=izi=3x25=75

查表6-表取KA=L2,查表6-12取砥=0.74,单排链取Km=L由式(6-22b)得

根据Po=8.92kW和〃i=720r/min查教材图6-25可选链号10A

(2)确定润滑方式

由表6-9查得链节距p=15.875mm

答：由链号10A,v=4.76m/s,查图6-26,可选择油浴或飞溅润滑。

6-12解：

(1)两轮的合理转向如以以下图

(2)两轮的包角如以以下图

(3)V带与带轮接触处的弯曲应力分布如以以下图，生1＞八2

(4)载荷过大时，打滑首先出现在小带轮处。由于小带轮上的包角小于大带轮上的包角，因此

小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力，故打滑首先出现在小带轮处

[5)闻内_3.14x100x1460_764/，带速在5~25mzs范围内，带速适宜

60x100060x1000

6-13解：

图a、b、c所示的链传动布置中链轮均按逆时针旋转

七、齿轮传动

7-1判断题

(1)V(2)X(3)X(4)V(5)X(6)X(7)X

(8)4(9)X(10]J(11)4(12)V(13)J(14)V

(15)X(16)X(17]X(18)-J(19)X(20)X(21)X

122)X(23)X(24)X(25)X(26)X(27)V(28)X

(29)X(30)V(31]X(32)V(33)X(34)X(35)X

7-2填空题

(1)基圆，基圆(2)20°(3)等于，大于14)恒定，不变

(5)两轮的模数相等、压力角相等(6)21,实际啮合线段/基圆齿距

(7)轴向力，8°〜25°(8)两轮的模数相等、压力角相等、螺旋角大小相等方向相反

(9)右，14°30,，3mm(10)相切，相割，相离

(11)正，弯曲(12)17(13)少，小(14)W350HBS,齿面点蚀

(15)轮齿折断(16)高(20〜50)HBS,(5〜10)mm(17)齿面磨损

(18)硬度(19)相反，一样(20)一样，不同(21)多

(22)1.5(23)20〜40(24)少，大，弯曲(25)浸油

(26)10(27)直径大小(28)500(29)铸造

130)同时参加啮合的齿对数

7-3选择题

(1)B(2)C(3)A(4)C(5)B(6)B(7)C

(8)B(9)C(10)D(11]D(12)D(13)A(14)D

(15)B(16)D(17]A(18]C(19)A(20)C(21)A

7-4M：

(1)啮合线MM如以以下图；(2)节点P如以以下图；(3)两轮的节圆如以以下图

7-5解：

分度圆直径：&=/MZ1=2.5x20=50mm,d2~mz1~2.5x40=100mm

齿顶圆直径：da]=(4+2〃：)〃2=(20+2xl)x2.5=55mm

齿根圆直径：%=(z,-2/z；-2c*)/«=(20-2x1-2x0.25)x2.5=43.75mm

基圆直径：4i=4cosa=50xcos2()=46.985mm

标准中心距：a=-------=-----------=75mm

22

答：两轮的分度圆直径分别为50mm、100mm,两轮的齿顶圆直径分别为55mm、105mm,两

轮的齿根圆直径分别为43.75mm、93.75mm,两轮的基圆直径分别为46.985mm、93.969mm,标准

中心距为75mm。

7-6解：

2a2x120

模数:m==4mm

Zl+Z220+40

分度圆直径：=mzx=4x20=80mm,J2=mz2=4x40=160mm

齿顶圆直径：%=(4+2%)根=(20+2xl)x4=88mm

齿根圆直径：丸=(z1-2h：-2c)m=(20-2xl-2x0.25)x4=70mm

答：两轮的模数为4mm,两轮的分度圆直径分别为80mm、160mm,两轮的齿顶圆直径分别为

88mm、168mm,两轮的齿根圆直径分别为70mm、150mln。

7-7解：

(1)验算齿面接触疲劳强度

查表7-6取载荷系数K=1.2,查表7-7取弹性系数ZE=188.9MPa"2

«=-^2.=—=3>h=b9=75mm,4=3x25=75mm

z,25

[%]=耍，查表7-4取bHs=580MPa、=300MPa,frHlim=cTHlim2=300MPa

SH

查表7-8取=1.1,[%]=^2-=—=272.73MPa

品11

满足齿面接触强度要求。

(2)验算齿根弯曲强度

查图7-26得小产2.72、22.25,查图7-27得质,尸1.59、21.76

口/=里，查表7-4取o■陶=450MPa、=230MPa,查表7-8取SF=1.25

S«

Ea

[crF1==360MPa>[crp,l=^=-^^=184MPa

F,JL

L5F1.25”」SF1.25

满足齿根弯曲强度要求。

答：齿面接触强度和齿根弯曲强度均满足

7-8解:

开式齿轮传动主要失效形式是齿面磨损和齿根折断，

由％=2K7；?%w[日]得齿轮所能传递的最大转矩小,、=虻1..叵1

max

加广Z]2KYFaYSa

查表7・6取载荷系数K=1.2,〃=历二40mm

查图7-26得人产2.91、尢2=2.27,查图7-27得知=1.56、21.74

考虑磨损对齿厚的影响[%]=0.7xq里，查表7-4取阳=o-re2=120MPa,查表7-8取*=L3

[gEJ=64.62=1423）64.62,=1636）也^^油回乂上也储百

L%2.91x1.562.27x1.74%居

齿轮传动传递的最大功率P=工'皿&=1侬阻33：50=o62kW

由9.55xlO69.55xlO6

答：该齿轮传动所能传递的最大功率为0.62kW。

7-9解:

（1）选择材料、确定许用应力

1）由表7-4选小齿轮材料用38SiMnMo调质，硬度为260HBS,oHiimi=720MPa,oFEi=590MPa,

大齿轮材料为40Cr调质，硬度为230HBS,GHiim2=700MPa,OFE2=580MPa»属软齿面传动，二者的

硬度差为30HBS。

2）由表7-8取SH=1.1，SF=L25,许用应力

E1=詈=636.36MPa

[crH1]=%皿=—=654.55MPa，

1」

F|J=472MPa,J———464MPa

LSF1.25L1.25

12）按齿面接触强度设计

1）设齿轮的精度等级为8级

2）齿轮齿数取zi=25,Z2=izi=3.2X25=80,实际传动比7=四=3.2

25

3）小齿轮传递的转矩

4）计算小齿轮分度圆直径

由表7-6取教荷系数K=1.4,由表7-9取齿宽系数%=1,由表7-7取弹性系数

ZE=189.8MPa"2,贝I]：

5）模数

m———?'24.=2.13mm)由表7-1取标准值/n=2.5mm

z,25

齿轮分度圆直径：4=/"Z1=2.5x25=62.5mm,d2=mz^=2,5x80=200mm

6)齿宽

b=/4=1x62.5=62.5mm,取5=63mm,为=68mm

7)中心距

(3)验算轮齿的弯曲强度

由图7-26得齿形系数Gi=2.72,尢2=2.25,由图7-27得应力修正系数Ysai=L59,Ysa2=L77

故所设计齿轮是安全的。

(4)齿轮的圆周速度

查表7-5可知齿轮选用8级精度是适宜的。

其他计算从略。

7-10ft?：

(1)选择材料、确定许用应力

1)由表7-4大、小齿轮材料均选用40Cr调质后外表淬火，小齿轮齿面硬度为52HRC,

OFEi=720MPa,大齿轮齿面硬度为50HRC,◎FE2=700MPa。属硬齿面传动。

2)由表7-8取SF=L25,考虑磨损对齿厚的影响，许用应力际]=0.7x加