机械设计基础 第十一章1
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11-1 解1)由公式可知:轮齿的工作应力不变,则则,若,该齿轮传动能传递的功率11-2解由公式可知,由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系:设提高后的转矩和许用应力分别为、当转速不变时,转矩和功率可提高 69%。
11—3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度.( 1)许用应力查教材表 11—1小齿轮45钢调质硬度:210~230HBS取220HBS;大齿轮ZG270-500正火硬度:140~170HBS,取155HBS。
查教材图 11—7,查教材图 11-10 ,查教材表 11—4取,故:( 2)验算接触强度,验算公式为:其中:小齿轮转矩载荷系数查教材表11—3得齿宽中心距齿数比则:、,能满足接触强度. ( 3)验算弯曲强度,验算公式:其中:齿形系数:查教材图 11-9得、则:满足弯曲强度。
11—4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损,目前的设计方法是按弯曲强度设计,并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。
( 1)许用弯曲应力查教材表11—1小齿轮45钢调质硬度:210~230HBS取220HBS;大齿轮45钢正火硬度:170~210HBS,取190HBS。
查教材图11-10得,查教材表 11-4 ,并将许用应用降低30%故( 2)其弯曲强度设计公式:其中:小齿轮转矩载荷系数查教材表11—3得取齿宽系数齿数,取齿数比齿形系数查教材图 11-9得、因故将代入设计公式因此取模数中心距齿宽11—5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断,设计方法是按弯曲强度设计,并验算其齿面接触强度。
( 1)许用弯曲应力查教材表 11—1,大小齿轮材料40Cr 表面淬火硬度:52~56HRC,取54HRC。
查教材图11-10得,查材料图11-7得。
查教材表11-4 ,因齿轮传动是双向工作,弯曲应力为对称循环,应将极限值乘 70%.故( 2)按弯曲强度设计,设计公式:其中:小齿轮转矩载荷系数查教材表11-3得取齿宽系数齿数,取齿数比齿形系数应将齿形系数较大值代入公式,而齿形系数值与齿数成反比,将小齿轮的齿形系数代入设计公式,查教材图 11—9得因此取模数( 3)验算接触强度,验算公式:其中:中心距齿宽,取满足接触强度。
思考题及练习题11.1记里鼓车是中国古代用于计算道路里程的车,由“记道车”发展而来。
车箱内有立轮、大小平轮、铜旋风轮等,轮周各出齿若干,结构及参数如图所示。
求齿轮4与车轮(齿轮1)的传动比。
齿轮4转一周,木人击鼓一次。
假定要求车行500米,木人击鼓一次,问车轮直径应为多少?答:齿轮1~齿轮4组成定轴齿轮系1412441354100====100183i n z z n z z ×× 如果:n 4=1 r ,则 n 1=100 r设车轮直径为d 1,则11=500d n πd 1=1.59 m车轮直径应为1.59米。
11.2如图所示齿轮系,已知1z =15、2z =50、3z =15、4z =60、5z =15、6z =30、7z =2(右旋)8z =60,若1n =1000 r/min 。
试求:(1)求18i =?(2)蜗轮8的转速大小和方向?答:(1)800215151560306050753186428118=××××××===Z Z Z Z Z Z Z Z n n i习题11.1图(2)18181000 1.25r /min 800n n i === 方向用画箭头方法确定,为顺时针方向。
11.3. 如图所示轮系,已知齿轮齿数1z =30、2z =20、3z =30、4z =20、5z =80 、蜗杆头数6z =1、蜗轮齿数7z =60,齿轮1转速n 1=1200 r/min ,方向如图中箭头所示,求齿轮1与蜗轮7的传动比17i ,蜗轮7的转速n 7,并在图中标出其转动方向。
答: 解:235711771246203080602403020201z z z z n i n z z z z ×××====××× 171712005r /min 240n n i === 方向用画箭头方法确定,为逆时针方向。
11-1一齿轮装在轴上,采用A 型普通平键连接,齿轮、轴、键均用45号钢,轴径d =80mm ,轮毂长度L =150mm ,传递转矩T =2000N.m ,工作中有轻微冲击,试确定平键尺寸和标记并验算连接的强度。
解答:1)确定平键尺寸由轴径d=80mm 查得A 型平键剖面尺寸b=22mm ,h=14mm 。
参照毂长L '=150mm 及键长度系列选取键长L=140mm 。
2)挤压强度校核计算Mpa hld T p 53.608011814102000443=⨯⨯⨯⨯==σl ——键与毂接触长度mmb L l 11822140=-=-=查得[]100=p σ~120pa ,故[]p p σσ≤,安全。
[]MPa 140~100=P σ,取[]P σ=120Mpa11-3图所示凸缘半联轴器及圆柱齿轮,分别用键与减速器的低速轴相连接。
试选择两处键的类型及尺寸,并校核其连接强度。
已知轴的材料为45钢,传递的转矩T =1000N.m ,齿轮用锻钢制造,半联轴器用灰铸铁制成,工作时有轻微冲击。
题11-3图解:1、联轴器处①键的类型和尺寸选A (或C )型普通平键,根据轴径d =70mm ,查表11.1得键的截面尺寸为:b =20mm ,h =12mm ,根据轮毂的长度130mm ,取键长L=110mm ,键的标记:键20×110GB/T1096—1979(键C 20×110GB/T1096—1979)②校核联接强度联轴器的材料为铸铁,查表11.2,取[σP ]=55MP a ,k =0.5h =6mm ,l=L -b =90mm (或l=L -b/2=100mm )满足强度条件2、齿轮处①键的类型和尺寸选A 型平键,根据轴径d =90mm ,查表11.1得键的截面尺寸为:b =25mm ,h =14mm ,根据轮毂的宽度90mm ,取键长L =80mm ,键的标记:键25×80GB/T1096—1979②校核联接强度齿轮和轴的材料均为钢,查表11.2,取[σP ]=110MP a ,k =0.5h =7mm ,l=L -25=55mm[]p a p σMP kld T σ≤=⨯⨯⨯⨯=⨯=725790557101000210233.满足强度条件。