机械设计练习题及解答
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解：（1）齿轮材料硬度
查表10-1，根据小齿轮材料为 （调质），小齿轮硬度217~269HBS，大齿轮材料为45钢（调质），大齿轮硬度217~255HBS
（2）按齿面接触疲劳硬度计算和主要尺寸的计算。
计算小齿轮的分度圆直径
计算齿宽系数
由表查得材料的弹性影响系数 ，由图10-30选取区域系数
由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。
,
许用弯曲应力 :
查表得： =220MPa, =180MPa
查表得：
由式：
= =74.73MPa< =169MPa
=70.83MPa< =138MPa
齿根弯曲强度校核合格。
（5）验算圆周速度。
选8级精度是合适的。
四、某齿轮的斜齿轮圆柱齿轮传动，已知 ，两齿轮的齿数为 ，8级精度，小齿轮材料为 （调质），大齿轮材料为45钢（调质），寿命20年（设每年300工作日），每日两班制，小齿轮相对其轴的支承为对称布置，试计算该齿轮传动所能传递的功率。
（3）、确定中心距 及链节数
初Βιβλιοθήκη Baidu中心距 =30~50p，取 =30p。
由式得：
=103.49
取 =104。
（4）确定链条型号和节距p
首先确定系数 。根据链速估计链传动可能产生链板疲劳破坏，查得小链轮齿数系数 =1.11， =1.01。考虑到传递功率不大，故选择单排链，查的 =1.0。
所需传递的额定功率为
液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。
1、动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。
2、执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。
解：（1）选择链轮齿数
取小链轮齿数 ，大链轮的齿数
（2）确定计算功率
由表查得 ，由图查得 ，单排链，则计算功率为
（3）选择链条型号和节距
根据 ，查图得，可选16A，查表，链条节距
（4）计算链节数和中心距
初选中心距 。取 ，相应的链长节数为
取链长节数 。
查表得中心距计算系数 ，则链传动的最大中心距为
（5）计算链速 ，确定润滑方式
第七章
一、设计一链式输送机中的滚子链传动。已知电动机输入的功率 kW，转速 =720 ，要求传动比i=3，中心距不大于650mm，传动水平布置，载荷平稳。
解：
（1）选择链轮齿数 、
根据传动比i=3，估计链速为 ，选取小链轮齿数 =21，大链轮齿数 ，合适。
（2）确定计算功率
根据已知载荷平稳，机拖动，查表得 =1.0，计算功率为
=6.69kW
由表选择滚子链型号为10A，链节距P=15.875mm。由图证实工作点落在曲线顶点左侧，确系链板疲劳，前面假设成立。
（5）验算链速。
链速在估计范围内。
（6）确定链长L和中心距
链长：
1.651m
中心距
=480.39mm
<650mm，符合要求。
（7）确定作用在轴上的力。
工作拉力
由于工作平稳，取压轴力系数为1.2，则压轴力为
取
⑩由弯曲强度确定的最大转矩
（4）齿轮传动的功率
取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值
即
第十章
五、什么叫流体传动？流体传动系统由什么组成？
答：液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。
液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。
2250N
（8）选择润滑方式
根据链速v=4 ，节距p=15.875mm，选择油浴或飞溅润滑方法。
设计结果：滚子链型号10A-1 104（GB/T1243-1997），链轮齿数 ， =63，中心距 ，压轴力 =2250N。
二、某链传动传递的功率 ，主动链轮转速 ，从动链轮转速 ，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。
查图得， , 。
可得： = = =575.7MPa
= = =572.4MPa
查表得， =189.9，所以
=57.25mm
取标准模数m=2.5mm。
（3）主要尺寸的计算。
mm
mm
= =70mm
mm=75mm
= 2.5 (70+280)=437.5mm
(4)按齿根弯曲疲劳强度校核。由表查的齿形系数：
,
查的应力修正系数：
齿数比
计算应力循环次数
由图取接触疲劳寿命系数
计算接触疲劳许用应力
取失效概率为 ，安全系数
由图查得
计算齿轮的圆周速度
计算尺宽与齿高之比
计算载荷系数
根据 ，8级精度，查图得动载荷系数
由查得
按轻微冲击，由表查得使用系数
由表10-4查得 {按 =1查得}
由 ， ，查图10-13得
故载荷系数
由接触强度确定的最大转矩
解：（1）选择材料与精度等级。选择齿轮的材料和热处理为：小齿轮40号钢，调质热处理。硬度为217~255HBS；大齿轮45钢，正火处理，硬度为162~217HBS。查表得：选择8级精度。
（2）按齿面接触疲劳强度设计。计算小齿轮传递的转矩为：
=9.55 10 =9.55 10 =73461.5N mm
载荷系数K，查表得，K=1.5
齿轮z和齿宽系数 ：取 =28，则 =4 =4 28=112，因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面为软齿面，取 =1。
许用接触应力 。查表得： =570MPa， =530MPa。
查表得， =1
=60 =60 650 1 （10 52 40）=8.11 10
=8.11 10 /4=2.03 10
（3）按弯曲强度计算
①计算载荷系数
②计算纵向重合度
③由图10-28查得螺旋角影响系数
④计算当量齿数
⑤查取齿形系数 及应力校正系数
由表10-5查得
⑥由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 。
⑦由图10-18取弯曲疲劳寿命 。
⑧计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数
⑨计算大、小齿轮的 ，并加以比较
由 和链号16A，查图9-14可知应采用定期人工润滑。
（6）计算压轴力
有效圆周力为
链轮水平布置时的压轴力系数 ，则压轴力为
第八章
三、某机械装置中的减速器，采用的是一级直齿轮圆柱齿轮传动。已知小齿轮转速为 =650 ，传递功率为 ，传动比为 =4。减速器工作是，载荷为中等冲击，使用寿命10年，单班制。试设计该齿轮传动。
查表10-1，根据小齿轮材料为 （调质），小齿轮硬度217~269HBS，大齿轮材料为45钢（调质），大齿轮硬度217~255HBS
（2）按齿面接触疲劳硬度计算和主要尺寸的计算。
计算小齿轮的分度圆直径
计算齿宽系数
由表查得材料的弹性影响系数 ，由图10-30选取区域系数
由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。
,
许用弯曲应力 :
查表得： =220MPa, =180MPa
查表得：
由式：
= =74.73MPa< =169MPa
=70.83MPa< =138MPa
齿根弯曲强度校核合格。
（5）验算圆周速度。
选8级精度是合适的。
四、某齿轮的斜齿轮圆柱齿轮传动，已知 ，两齿轮的齿数为 ，8级精度，小齿轮材料为 （调质），大齿轮材料为45钢（调质），寿命20年（设每年300工作日），每日两班制，小齿轮相对其轴的支承为对称布置，试计算该齿轮传动所能传递的功率。
（3）、确定中心距 及链节数
初Βιβλιοθήκη Baidu中心距 =30~50p，取 =30p。
由式得：
=103.49
取 =104。
（4）确定链条型号和节距p
首先确定系数 。根据链速估计链传动可能产生链板疲劳破坏，查得小链轮齿数系数 =1.11， =1.01。考虑到传递功率不大，故选择单排链，查的 =1.0。
所需传递的额定功率为
液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。
1、动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。
2、执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。
解：（1）选择链轮齿数
取小链轮齿数 ，大链轮的齿数
（2）确定计算功率
由表查得 ，由图查得 ，单排链，则计算功率为
（3）选择链条型号和节距
根据 ，查图得，可选16A，查表，链条节距
（4）计算链节数和中心距
初选中心距 。取 ，相应的链长节数为
取链长节数 。
查表得中心距计算系数 ，则链传动的最大中心距为
（5）计算链速 ，确定润滑方式
第七章
一、设计一链式输送机中的滚子链传动。已知电动机输入的功率 kW，转速 =720 ，要求传动比i=3，中心距不大于650mm，传动水平布置，载荷平稳。
解：
（1）选择链轮齿数 、
根据传动比i=3，估计链速为 ，选取小链轮齿数 =21，大链轮齿数 ，合适。
（2）确定计算功率
根据已知载荷平稳，机拖动，查表得 =1.0，计算功率为
=6.69kW
由表选择滚子链型号为10A，链节距P=15.875mm。由图证实工作点落在曲线顶点左侧，确系链板疲劳，前面假设成立。
（5）验算链速。
链速在估计范围内。
（6）确定链长L和中心距
链长：
1.651m
中心距
=480.39mm
<650mm，符合要求。
（7）确定作用在轴上的力。
工作拉力
由于工作平稳，取压轴力系数为1.2，则压轴力为
取
⑩由弯曲强度确定的最大转矩
（4）齿轮传动的功率
取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值
即
第十章
五、什么叫流体传动？流体传动系统由什么组成？
答：液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。
液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。
2250N
（8）选择润滑方式
根据链速v=4 ，节距p=15.875mm，选择油浴或飞溅润滑方法。
设计结果：滚子链型号10A-1 104（GB/T1243-1997），链轮齿数 ， =63，中心距 ，压轴力 =2250N。
二、某链传动传递的功率 ，主动链轮转速 ，从动链轮转速 ，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。
查图得， , 。
可得： = = =575.7MPa
= = =572.4MPa
查表得， =189.9，所以
=57.25mm
取标准模数m=2.5mm。
（3）主要尺寸的计算。
mm
mm
= =70mm
mm=75mm
= 2.5 (70+280)=437.5mm
(4)按齿根弯曲疲劳强度校核。由表查的齿形系数：
,
查的应力修正系数：
齿数比
计算应力循环次数
由图取接触疲劳寿命系数
计算接触疲劳许用应力
取失效概率为 ，安全系数
由图查得
计算齿轮的圆周速度
计算尺宽与齿高之比
计算载荷系数
根据 ，8级精度，查图得动载荷系数
由查得
按轻微冲击，由表查得使用系数
由表10-4查得 {按 =1查得}
由 ， ，查图10-13得
故载荷系数
由接触强度确定的最大转矩
解：（1）选择材料与精度等级。选择齿轮的材料和热处理为：小齿轮40号钢，调质热处理。硬度为217~255HBS；大齿轮45钢，正火处理，硬度为162~217HBS。查表得：选择8级精度。
（2）按齿面接触疲劳强度设计。计算小齿轮传递的转矩为：
=9.55 10 =9.55 10 =73461.5N mm
载荷系数K，查表得，K=1.5
齿轮z和齿宽系数 ：取 =28，则 =4 =4 28=112，因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面为软齿面，取 =1。
许用接触应力 。查表得： =570MPa， =530MPa。
查表得， =1
=60 =60 650 1 （10 52 40）=8.11 10
=8.11 10 /4=2.03 10
（3）按弯曲强度计算
①计算载荷系数
②计算纵向重合度
③由图10-28查得螺旋角影响系数
④计算当量齿数
⑤查取齿形系数 及应力校正系数
由表10-5查得
⑥由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 。
⑦由图10-18取弯曲疲劳寿命 。
⑧计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数
⑨计算大、小齿轮的 ，并加以比较
由 和链号16A，查图9-14可知应采用定期人工润滑。
（6）计算压轴力
有效圆周力为
链轮水平布置时的压轴力系数 ，则压轴力为
第八章
三、某机械装置中的减速器，采用的是一级直齿轮圆柱齿轮传动。已知小齿轮转速为 =650 ，传递功率为 ，传动比为 =4。减速器工作是，载荷为中等冲击，使用寿命10年，单班制。试设计该齿轮传动。