[考研类试卷]机械设计（综合）模拟试卷24及答案与解析.doc

1、机械设计（综合）模拟试卷 24 及答案与解析1 现有 45 钢制的实心轴与套筒采用过盈连接，轴径 d80mm，套筒外径d2120mm，配合长度 l80 mm。材料的屈服极限 s360 MPa ，配合面上的摩擦系数 f 0085，轴与孔配合表面的粗糙度分别为 ，传递的转矩 T1 600 Nm，试设计此过盈连接。2 图 74 所示的铸锡磷青铜蜗轮轮圈与铸铁轮芯采用过盈连接，所选用的标准配合为 ，配合表面粗糙度均为 设连接零件本身的强度足够。试求此连接允许传递的最大转矩(摩擦系数 f010)。3 V 带传动的 n11450 rmin，带与带轮的当量摩擦系数 fv051。包角1 180。初拉力 F03

2、60N。试问：(1)该传动所能传递的最大有效拉力为多少?(2)若 dd1100 mm，其传递的最大转矩为多少?(3)若传动效率为 095，弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为多少?4 V 带传动传递的功率 P75 kW，带速 v10 ms，紧边拉力是松边拉力的两倍，即 F12F 2，试求紧边拉力 F1、有效拉力 Fe。和初拉力 F0。5 已知一 V 带传动的 n11 450 rmin，n 2400 rmin，d d1180 mm，中心距a1 600 mm，V 带为 A 型，根数 z2，工作时有振动，一天运转 16 h(即两班制)。试求带能传递的功率。6 有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器

3、之间用普通 V 带传动，电动机功率 P7 kW，转速 n1960 rmin。减速器输入轴的转速 n2330 rmin，允许误差为5，运输装置工作时有轻度冲击。两班制工作。试设计此带传动。7 如图 93 所示链传动的布置形式，小链轮为主动轮，中心距 a(3050)P。它在图 a、b 所示布置中应按哪个方向回转才算合理? 两轮轴线布置在同一铅垂面内(图 c)有什么缺点?应采取什么措施?8 某链传动传递的功率 P 1 kW，主动链轮转速 n148 rmin，从动链轮转速n214r min，载荷平稳。定期人工润滑，试设计此链传动。9 已知主动链轮转速，11850 rmin，齿数 z121从动链轮齿数

4、z299，中心距 a900mm，滚子链极限拉伸载荷为 556 kN。工作情况系数 KA1，试求链条所能传递的功率。10 选择并验算一输送装置用的传动链。已知链传动传递的功率 P75 kW，主动链轮的转速 n1960 rmin。传动比 i3。工作情况系数 KA15，中心距 a650 mm(可以调节)。11 试分析图 10 一 1 所示的齿轮传动各齿轮所受的力(用受力图表示出各力的作用位置及方向)。12 如图 103 所示的齿轮传动。齿轮 A、B 和 C 的材料都是中碳钢调质。其硬度：齿轮 A 为 240HBS，齿轮 B 为 260HBS，齿轮 C 为 220HBS，试确定齿轮 B 的许用接触应力

5、 H和许用弯曲应力 F。假定： (1)齿轮 B 为“隋轮”(中间轮)。齿轮 A 为主动轮，齿轮 C 为从动轮，设 KFNK HN1； (2)齿轮 B 为主动。齿轮 A 和齿轮C 均为从动。设 KFNK HN1； 如齿轮的工作寿命不是无限寿命时。问在上述两种情况下对各轮的许用应力有何影响?13 对于做双向传动的齿轮来说。它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性?在做强度计算时应怎样考虑?14 齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系?15 要提高轮齿的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有哪些可能的措施?16 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知 P175 kW，n 11450 rmin。

6、z 1 26，z 254，寿命 Lh12 000 h，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置。17 某齿轮减速器的斜齿圆柱齿轮传动。已知 n1750 rmin，两轮的齿数为z124，Z 2108，922，m n6 mm，b160 mm，8 级精度，小齿轮材料为38SiMnMo(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。18 设计小型航空发动机的一对斜齿圆柱齿轮传动。已知传递功率 P1130 kW转速 n111460 rmin，z 1 23，z 273 寿命 Lh100h，小齿轮做悬臂

7、布置，使用系数 KA125019 设计用于螺旋输送机的闭式直齿锥齿轮传动。轴夹角90，传递功率 P118 kW。转速 n1250 rmin 。齿数比 u23，两班制工作，寿命 10 年(每年按 300天计算)，小齿轮做悬臂布置。20 试分析图 111 所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。21 图 113 所示为热处理车间所用的可控气氛加热炉拉料机传动简图。已知：蜗轮传递的转矩 T2405 N.m，蜗杆减速器的传动比 i1220，蜗杆转速 n1480 rmin，传动较平稳。冲击不大。工作时间为每天 8h。要求工作寿命为 5 年(每年按 300 工

8、作日计)。试设计该蜗杆传动。22 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动，传递功率 P150 kW，n 1960rmin。传动比 i23，由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材料为20Cr，渗碳淬火，硬度58HRC。蜗轮材料为 ZCuSn10P1，金属模铸造。蜗杆减速器每日工作 8h，要求工作寿命为 7 年(每年按 300 工作日计)。23 设计一起重设备用的蜗杆传动，载荷有中等冲击。蜗杆轴由电动机驱动。传递的额定功率 P1103 kW，n 11 460 rmin，n 2120 rmin，间歇工作，平均约为每日 2h，要求工作寿命为 10 年(每年按 300 工作日计)。24 试设计轻纺机械中的一单级蜗

9、杆减速器，传递功率 P85 kW，主动轴转速n11 460 rrain。传动比 i20，工作载荷稳定，单向工作，长期连续运转，润滑情况良好，要求工作寿命为 15 000 h。25 试设计某钻机用的单级圆弧圆柱蜗杆减速器。已知蜗轮轴上的转矩 T210 600N.m，蜗杆转速 n1910 rmin，蜗轮转速 n218 rmin，断续工作，有轻微振动，有效工作时数为 3 000h。26 某不完全液体润滑径向滑动轴承。已知：轴颈直径 d200 mm，轴承宽度B200 mm，轴颈转速 n300 rmin，轴瓦材料为 ZCuAll0Fe3，试问它可以承受的最大径向载荷是多少?机械设计（综合）模拟试卷 24

10、 答案与解析1 【正确答案】 (1)确定压力 p p MPa2341 MPa (2)确定最小有效过盈量，选定配合种类 已知轴材料为 45 钢，则泊松比 03，弹性模量 E1E 2210 5MPa，且 d10，故有： C 1 110307 C20329 则最小过盈量为： minpd( )103 234180 103m337m 由题可知表面粗糙度，取Rz163m，R 210m，则最小有效过盈量为： min min08(R z1R z2)3371m 08(6310)m 4675m 由公差配合表选配合 H7u6，其孔的公差800 0+0.030，轴的公差 ，此标准配合可能产生的最大过盈量max121m

11、，最小过盈量(10230)m 72m min4675m，合用。 (3)校核过盈连接的强度 因所选标准配合可以产生足够的径向压力，故连接强度已保证，只需校核连接零件本身的强度。由于采用压人法装配，考虑配合表面微观峰尖被擦去2u08(R z1R z2)，因此，装配后的最大径向压力： P minMPa7497 MPa 对于被包容件内表层： 360 MPa180 MPap max 对于包容件内表层： 360 MPa11185 MPap max 综上可知，连接零件本身强度足够。【知识模块】 铆接、焊接、胶接和过盈连接2 【正确答案】 根据所选标准配合，查手册得孔的公差2500 0+0.072，轴的公差2

12、50+0.196+0.242，故该配合的最小有效过盈量 min196m72m124m ，又由已知粗糙度，得 Rz10m。 根据已知零件材料得： E11310 5MPa， 1025，E 211310 5MPa， 2035 故刚性系数分别为：(1)采用压人法装配时，最小过盈量为： min min08(R z1R z2)124m08(10 10)m108m 最小径向压力为： pmin MPa348 MPa 此时能传递的最大转矩为： T 348250 26001 N.m2050 N.m。 (2)采用胀缩法装配时，最小过盈量为： min min124m 最小径向压力为： P minMPa40MPa 此时

13、能传递的最大转矩为： T 40250 26001 N.m2356 N.m。【知识模块】 铆接、焊接、胶接和过盈连接3 【正确答案】 (1)最大有效拉力： Fec 2F0 47835 N (2)传递的最大转矩： T239175 N.mm (3)由 P ，其中带速 vms759ms，可得输出功率： P345 kW。【知识模块】 带传动4 【正确答案】 由 P ，可得有效拉力： F e N750N 由FeF 1F 2，且 F12F 2，可得紧边拉力： F12F e2750 N 1500 N 由 F1F 0，可得预紧力： F 0F 1 1125 N。【知识模块】 带传动5 【正确答案】 (1)根据题意

14、，取滑动率 002，则大带轮的直径： d d2mm63945mm 圆整为 dd2630 mm。 (2)验算小带轮包角 1180 5731639 120，合适。 (3)计算带的基准长度 L d04504 mm 取基准长度 Ld4500 mm。 (4)计算功率 根据式 z ，可得带能传递的功率 根据小带轮的直径和转速得： Pkw=585 kW 。【知识模块】 带传动6 【正确答案】 (1)确定计算功率，得工况系数 KA12，故有 P caK AP127 kW84 kW (2)选择 V 带型号，根据 Pca84 kW，n 1960 rmin，选用 B 型。(3)确定带轮直径并验算带速，初选小带轮基准

15、直径 dd1180 mm。 验算带速：vms905 ms，在 5ms 30ms 之间，故带速合适。取滑动率 002，可得大带轮的直径： dd2 mm5132mm 故圆整 dd2500 mm。 减速器实际转速：n 2 rmin3387 rmin 误差： 100265 故 dd1180 mm，d d2500 mm 合适。 (4)确定中心距和基准长度 根据 07(d d1d d2)a02(dd1d d2)，初定中心距 a0550 mm。 计算带的基准长度： L d02a 0mm 22142 mm 取基准长度 Ld2240 mm。 实际中心距为：aa 0mm5629 mm 圆整中心距为：a560 mm

16、。 (5)验算小带轮包角 1180 5731473120，合适。 (6)计算 V 带根数 由 dd1180 mm，则单根 V 带的额定功率： Pr (P0P 0)?K?KL(325030)0 9141 00 kW 3245 kW 故根数 z26，取 3 根。 (7)计算单根 V 带上的初拉力最小值： B 型带的单位长度质量 q018 ksm，则有：(8)计算压轴力：(F p)min2z(F 0)minsin 23283sin N1628 N。【知识模块】 带传动7 【正确答案】 图 93(a)，(b)所示布置中链轮按逆时针方向旋转合理。如图 93(c)所示布置的缺点：两轮轴线布置在同一铅垂面内

17、下垂量增大，下链轮的有效啮合齿数减少，降低了传动能力。应采取的措施有：调整中心距；加张紧轮；两轮偏置等措施。【知识模块】 链传动8 【正确答案】 (1)选择链轮齿数 由题意可得，该链传动的传动比i 34 选取小链轮齿数 z119，则大链轮齿数z2iz 13419646，取 z265。 (2)确定计算功率 得 KA10，得K135，单排链，则计算功率为： P caK AKzP101351 kW135 kW (3)选择链条型号和中心距 根据 Pca135 kW 和 n148rmin，选取 16A 型，得链条节距 P 254 mm。 (4)计算链节数和中心距 初选中心距 a(3050)p(30 50

18、)25 4 mm 7621270 mm，取 a01000 mm。 则相应的链长节数为：Lp02 1221 取链长节数 Lp122 节。 中心距计算系数 f1024554，则链传动的最大中心距：af 1p2Lp (z1z 2) 0245542542122(1965)mm9916 mm，取a1000 mm。 (5)计算链速 v ms 039 m s 根据链速和链号可知，其润滑方式符合题中已知的人工润滑，合适。 (6)计算压轴力 有效圆周力：F e N2564 N 按水平传动，取压轴系数 KFp115，则压轴力：F p KFpFe1152564 N295 kN。【知识模块】 链传动9 【正确答案】

19、根据题意可得，链长节数：取 Lp136 节。 满足滚子链极限拉伸载荷 556 kN 的链节距为 P254 mm，链号为 16A 的滚子链，得 Pca35 kW，得系数 Kz122，单排链 Kp1，得工况系数 KA1，则由 Pca P 得传递的功率：【知识模块】 链传动10 【正确答案】 (1)选择链轮齿数 假定链速 v38 ms，由表选取小链轮齿数z123，则大链轮齿数 z2iz 132369。 (2)确定计算功率 K11，单排链，则计算功率： P caK AKzP15117 5 kW12375 kW (3)选择链条型号和中心距 根据 Pca12375 kW 和 n1960rmin，选取 12

20、A 型，得链条节距P1905 mm 。 (4)计算链节数和中心距 初选中心距 a(3050)P (3050)1905 mm57159525 mm，取 a0650 mm。 则相应的链长节数为：取链长节数 Lp116 节。 中心距计算系数 f1024510，则链传动的最大中心距： af 1p2Lp (z1z 2)02451019052116(2369)mm6537 mm 符合题目要求。 (5)计算链速 根据链速和链号，可知其润滑方式采用压力供油润滑。 (6)计算压轴力 有效圆周力：F eN1071 N 按水平传动，取压轴系数 KFp115，则压轴力：FpK FpFe1151071 N123 kN。

21、【知识模块】 链传动11 【正确答案】 如图 10 一 2 所示。对于主动轮，圆周力 F1 的方向总是和转向相反，从动轮的圆周力 Ft 的方向和转向一致；径向力 Fr 的方向总是指向轴心；主动轮的轴向力 Fa 方向根据齿轮的旋向利用左右手法则确定，与之啮合的从动轮的轴向力方向与之相反。【知识模块】 齿轮传动12 【正确答案】 (1)此种情况下，齿轮 B 的弯曲应力为对称循环应力，接触应力为脉动循环应力。取弯曲强度和接触强度的安全系数分别为 SF15，S H1。 得其弯曲疲劳极限应力： Flim07 FE07450 MPa315 MPa ； 得其接触疲劳强度极限应力： Hlim610 MPa。

22、因此，许用应力分别为： F MPa210 MPa， H MPa610 MPa。 (2)此种情况下，齿轮 j5的弯曲应力和接触应力均为脉动循环应力。安全系数仍然取SE15，S H1。 弯曲疲劳极限应力： Hlim FE450 MPa 接触疲劳强度极限应力： Hlim610 MPa。 因此，许用应力分别为： F MPa300 MPa， H MPa610 MPa。【知识模块】 齿轮传动13 【正确答案】 对于做双向传动的齿轮来说，它的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07。【知识模块】 齿轮传动14 【正确答案】 一般用锻钢制造齿轮(常用

23、的是含碳量在 01506的碳钢或合金钢)。对于精度要求不高的齿轮，将齿轮毛坯经正火或调质处理后切齿即为成品，这时精度一般为 8 级，精切可达 7 级。精加工的齿轮切齿后做表面硬化处理，最后精加工，精度可达 5 级或 4 级。对于尺寸较大的齿轮，可选用铸钢或球墨铸铁，正火后切齿也可达 8 级精度。【知识模块】 齿轮传动15 【正确答案】 (1)提高轮齿抗弯疲劳强度的措施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；增大轴和支承的刚度，可减小齿面局部受载；采取合适的热处理方法使轮芯部具有足够的韧性；在齿根部进行喷丸、滚压等表面强度处理，降低齿轮表面粗糙度，齿轮采用正变位等。(2)提高齿面

24、抗点蚀能力的措施提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大润滑油粘度；提高加工、安装精度以减小动载荷；在许可范围内采用较大变位系数的正传动，可增大齿轮传动的综合曲率半径。【知识模块】 齿轮传动16 【正确答案】 1选精度等级和材料 选精度等级为 7 级。选大小齿轮均为 45 号钢调质，得小齿轮硬度为 250HBS，大齿轮硬度为 220HBS。 2按齿面接触疲劳强度设计 (1)根据设计计算公式 d1t232 进行试算，其中： 初选载荷系数 Kt18。 小齿轮传递的扭矩已知小齿轮做不对称布置。 确定许用应力 计算应力循环次数 N160n 1jLh60145011200010410 9 N2 60n2jLh

25、601 4502654112 00050310 8 得接触疲劳寿命系数 KHN110，K HN2105。 取安全系数SH10，即可得到许用应力分别为： 则 H H2599 MPa 。 代人公式可得：(2)计算 圆周速度计算齿宽 b dd1t1 0549 mm 549 mm 计算齿宽与齿高之比 bh115 计算载荷系数 KK AKVKHKH12511212142239 校正直径 d1mm603 mm 模数 m mm232 mm，取标准值 m25 mm。 确定齿宽： 6mm519 mm 圆整后，取 b250 mm，b 155 mm。 3校核齿根弯曲强度 (1)根据 F 进行校核 得 FE1440

26、MPa ， FE2425 MPa。 得弯曲疲劳寿命系数KFN1 KFN2 1。 确定弯曲疲劳许用应力 取安全系数 SF14，则 计算载荷系数 KK AKVKFKF1251121 2138232 得齿形系数和应力校正系数分别为： Y Fa126，Y Sa11595，Y Fa223，Y Sa21715 (2)强度计算 满足弯曲强度要求。 4计算几何尺寸 (1)分度圆直径： d 1mz 12526 mm65 mm，d 2mz 22554 mm135 mm。 (2) 中心距：a 100 mm。【知识模块】 齿轮传动17 【正确答案】 (1)选精度等级和材料 齿轮精度等级为 8 级。根据齿轮的材料，可得

27、小齿轮硬度为 250HBS，大齿轮硬度为 220HBS。 2按接触强度确定最大转矩 由 H ZE.ZH ，得 T1 。 (1)确定载荷系数 由题意可得，小齿轮分度圆直径 d1 mm14595 mm。 齿轮的圆周速度 得动载系数 Kv121。 假设 KAF1b100 N mm，得齿间载荷分配系数 KH12。 齿宽系数 11 得 KHB134，故接触强度载荷系数： KK AKVKHKH12512112134243 斜齿轮端面重合度 (2)确定接触疲劳许用应力 计算循环次数 N160n 1jLh6075012030025410 8 N260n 2jLh607502410812030021210 8

28、取安全系数 SH10，可得： 则 H=H2627 MPa。 (3)确定最大转矩1676 887 N.mm 3按弯曲强度确定最大转矩 由 F。 (1)确定载荷系数 假设KAF16100 Nmm，得齿间载荷分配系数 KF12。 由齿宽系数得KF140，故弯曲强度载荷系数 KK AKVKFKF1251211 2140254 确定齿形系数和应力集中系数，其中当量齿数 则YFa1262，Y Fa2217，Y Sa1159，Y Sa2180。 斜齿轮的纵向重合度 138 得到螺旋角影响系数 Y092。 (2)确定弯曲疲劳许用应力 由 KFN1089，K FN2091， FE1520 MPa ， FE243

29、0 MPa 。 取安全系数，S F15，得： (3)确定最大转矩 4综上所述，可传递的最大转矩 T11676 887 N?mm 故传递的功率 PkW1317 kw。【知识模块】 齿轮传动18 【正确答案】 1选精度等级和材料 选精度等级为 6 级。选大小齿轮均为20CrMnTi，渗碳淬火，小齿轮硬 度为 62HRC，大齿轮硬度为 58HRC，芯部硬度达 300HBS。 2按齿根弯曲疲劳强度设计 (1)根据设计计算公式 mnt进行试算其中 初选载荷系数 Kt16。 小齿轮传递的扭矩 T 195510 6 N.mm108 333 N.mm。 小齿轮做悬臂布置，齿宽系数 d05。 初选螺旋角 14

30、，则当量齿数得齿形系数和应力校正系数 YFa1262，Y Sa1159，Y Fa2222，Y Sa2177 确定许用应力 弯曲疲劳极限应力 FE1 FE2930 MPa 计算应力循环次数： N 160n 1jLh6011 46011006910 7 N160n 2iLH601146023731100=2 210 7 弯曲疲劳寿命系数 KFN1K FN21 取安全系数 SF15，则许用应力 F F207MPa434 MPa 确定斜齿轮端面重合度 1078， 2088，则有 1 2078088166 由于YFa1Y Sa1Y Fa2Y Sa2，且 F1 F2，故按齿轮 1 校核，得到模数 185

31、mm 取标准值 mn2 mm。 (2)计算 小齿轮分度圆直径 d1 mm474 mm 圆周速度 vms284 ms 。 计算齿宽 b dd10547 4 mm237 mm 计算齿宽与齿高之比 bh53 计算载荷系数 载荷系数 KK AKVKFKF1251161 1112179 校正模数：m nm ntmm191 mm 取标准值 mn2 mm，合适。 3校核齿面接触强度 根据 HZ E.ZH 进行校核。 (1)确定式中各参数的值 Hlim1 Hlim21 500 MPa。 取接触疲劳寿命系数KHN110，K HN2108。 确定接触疲劳许用应力 取安全系数 SH10，可得： 则 H H11 50

32、0 MPa 。 计算载荷系数 KK AKVKFKF1251161 1115183 材料的弹性影响系数 ZE189 8MPa。 区域载荷系数 ZH2 43。 (2)强度计算1113 MPa H 满足接触强度要求。 4计算几何尺寸 (1)中心距 a mm9894 mm 圆整 a100 mm。 (2)修正螺旋角 arccos 1428 由于卢改变不多，因此不用修正参数 ，K ，Z H。 (3) 分度圆直径 (4)齿宽b ddd10547 437 mm237 mm 圆整齿宽 b225 mm，b 130 mm 。【知识模块】 齿轮传动19 【正确答案】 1选精度等级、材料和齿数 选精度等级为 8 级。选

33、大小齿轮均为 45 号钢调质，小齿轮硬度为 250HBS，大齿轮硬度为 220HBS。 初选小齿轮齿数 z118，则 z2uz 12318414，取 z2 42。 2按齿面棒触疲劳强度设计 (1)根据设计计算公式 d1t295 进行试算，其中： 初选载荷系数 Kt16。 小齿轮传递的扭矩 T195510 668 760 N.mm。 小齿轮做悬臂布置，选取齿宽系数R030。 材料弹性影响系数 ZE1898 。 区域载荷系数：标准直齿圆锥齿轮传动 ZH25。 确定许用应力 接触疲劳极限应力 Hlim1600 MPa， Hlim2570 MPa。 计算应力循环次数： N160n 1jLh602501

34、1030029010 7 N260n 2jLhN 1u9010 7233910 7 接触疲劳寿命系数KHN1116，K HN2120。 取安全系数 SH10，则许用应力分别为：故 H H2684 MPa 。 代入公式可得： (2)计算 dm1d 1(105 R)751(1050 3)mm 638 mm 故圆周速度 vms084 ms 计算载荷系数 齿轮的使用系数载荷状态以均匀平稳为依据，K A10。 动载系数 KV110；轴承系数KHbe125 ，则 KHK F15K Hbe151 251875，取KHK F10，故载荷系数 KK AKVKHKH10111 01875206 校正直径 d1d

35、1t mm807 mm 模数 m mm448 mm，取标准值 m5 mm。 确定齿宽 R d 1mm1138 mm 故 b RR0301138 mm3414 mm 圆整 b235mm，b 140mm。 3按齿根弯曲强度进行校核 (1)根据 F进行校核 FE1440 MPa， FE2425 MPa。 取弯曲疲劳寿命系数 KFN10 92，K FN2 095。 确定弯曲疲劳许用应力 取安全系数SF 14，按脉动循环变应力确定许用弯曲应力：计算载荷系数 KK AKVKFKF10111 01875206 确定齿形系数和应力校正系数 1arccos 2294 225624 290 167336 则当量齿

36、数 得： YFa1283，Y Sa11545，Y Fa2217，Y Sa2180 (2)强度计算满足弯曲强度要求。 4计算几何尺寸 分度圆直径：d 1mz 1518 mm90 mm，d 2mz 2542 mm210 mm。【知识模块】 齿轮传动20 【正确答案】 主动轮圆周力 F1 的方向总是和转向相反，从动轮的圆周力 Ft 的方向总是和转向一致。径向力 Fr 的方向总是由啮合点指向回转中心。相配合的蜗轮与蜗杆的旋向相同，所以蜗轮 2、蜗轮 4 都为右旋。 主动蜗杆 1 为右旋，根据右手法则，其轴向力 Fa1 方向为垂直于纸面向外，则与之啮合的蜗轮 2 的圆周力为垂直于纸面向里，蜗轮 2 与蜗

37、杆 3 所在轴的转向如图 112 所示。 同理，对于蜗杆 3，根据右手法则，其轴向力水平向左，则与之相配合的蜗轮 4 的圆周力水平向右，其转向如图 112 所示。【知识模块】 蜗杆传动21 【正确答案】 (1)选择蜗杆传动类型和材料 根据 GBT100851988，采用渐开线蜗杆(ZI)。 考虑到为低速中载，故蜗杆采用 45 号钢，螺旋齿面淬火，硬度为4555HRC；蜗轮齿圈用铸锡磷青铜 ZCuSnl0PI，轮芯用灰铸铁 HT100，金属模铸造。 (2)按齿面接触疲劳强度设计 传动中心距 a 确定载荷系数 因工作载荷较稳定，可取载荷分布不均匀系数 K1；选取使用系数 K A115；因转速不高，

38、冲击不大，故可选动载系数 KV11。 故载荷系数KK AKKv1151111265。 确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜和钢蜗杆相配，故 ZE 160 。 确定接触系数 假设d1a035 ，Z p29。 根据蜗轮蜗杆的材料，蜗轮的基本许用应力 H268 MPa 应力循环次数 N60jn 2Lh601 (83005)172810 7 寿命系数 KHN 0933 9 则蜗轮齿面的许用应力 HK HNH0933 9268 MPa 250 MPa。 计算中心距 amm128 mm 取中心距 a125 mm，因传动比 i1220，取模数 m5 mm，蜗杆分度圆直径 d150 mm，此时d1a04，接

39、触系数 Z274，则 ZZ ，可用。 (3)蜗杆蜗轮主要参数与尺寸计算 蜗杆 蜗杆头数 z12； 轴向齿距 Pa m5 157079 mm； 直径系数 q10； 齿顶圆直径 da1d 12h a*m50215 mm60 mm； 齿根圆直径df1d 12m(h a*c *)5025(1 02)mm38 mm； 分度圆导程角 111836； 蜗杆轴向齿厚 sn05m7853 9 mm。 蜗轮 蜗轮齿数 z241； 变位系数 2 05； 验算传动比 i 25，允许； 蜗轮分度圆直径 d2mz 2541 mm205 mm ； 蜗轮喉圆直径 da2d 22 m(ha* 2)20525(105)mm 21

40、0 mm； 蜗轮齿根圆直径 df2d 22m(h a* 2C *)20525(10502)mm188 mm； 蜗轮咽喉母圆半径rg2a05d a212505210 mm20 mm。 (4)校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 zv2 4348，根据205 和 zv24348，齿形系数 YFa2287，螺旋角系数 Y10919 2。 其基本许用弯曲应力 F56 MPa 寿命系数 KFN0728 6 故许用弯曲应力 F FKFN560 728 6 MPa40802 MPa F 2870919 2 MPa403 MPa F 弯曲强度满足。 (5)效率计算 相对滑动速度 v sms128 ms 当量摩擦角

41、v241，故蜗杆传动的总效率： 23 082 (6)精度等级 查手册 GBT100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8 级精度，侧隙种类为 f，标注为 8f GBT 100891988。 (7) 热平衡计算 蜗杆传递的功率 P kW124 kW 所需的散热面积 S，其中取润滑油最高工作温度 t080 ，周围空气温度 ta20，表面传热系数 d15W (m 2?)，则： S m2025 m 2【知识模块】 蜗杆传动22 【正确答案】 (1)选择蜗杆传动类型 根据 GBT 100851988，采用渐开线蜗杆(ZI)。 (2)按齿面接触疲劳强度设计 传动中心距 a 确定作用在蜗轮上的转矩 T2

42、 按 z12，估取效率 08，则： T295510 6 N.mm915 208 N.mm 确定载荷系数 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数 K1；选取使用系数 KA1；选动载系数Kv11。 故载荷系数 KK AKKV111111。 确定弹性影响系数和接触系数 因选用的是铸锡磷青铜和钢蜗杆相配，故 ZE160 。 假设d1a035 ，Z 29 。 根据蜗轮蜗杆的材料，蜗轮的基本许用应力 H268 MPa 应力循环次数 N60jn 2Lh601 60(83007)4210 7 寿命系数 KHN 0835 8 则蜗轮齿面的许用应力 HK HNH0835 8268 MPa 224 MPa 计算中

43、心距 a163 mm 取中心距 a200 mm，因传动比 i23，模数 m8 mm，蜗杆分度圆直径 d180 mm，此时 d1a04，接触系数 Zp274，则 ZpZ p，可用。 (3) 蜗杆蜗轮主要参数与尺寸计算 蜗杆 蜗杆头数 z1 2； 轴向齿距 Pam25133 mm； 直径系数 q10； 齿顶圆直径da1 d12h a*m96 mm； 齿根圆直径 df1d 12m(h a*c *)608 mm； 分度圆导程角 y111836； 蜗杆轴向齿厚 sn05m12567 mm 。 蜗轮 蜗轮齿数z247； 变位系数 2 0375； 验算传动比 i 22，允许； 蜗轮分度圆直径 d2mz 2847 mm376 mm； 蜗轮喉圆直径 da2d 22m(h a* 2)37628(10375)mm386 mm； 蜗轮齿根圆直径 df2d 22m(h a* 2c *)37628(1037502)mm3508 mm； 蜗轮咽喉母圆半径rg2a05d a220005386 mm7 mm。 (4)校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数 zv2 4985，根据20375 和 zv249 85，齿形系数 YFa2266，螺旋角系数 Y109192。 其基本许用弯曲应力 F56 MPa 寿命系数 KFN066 故许用弯曲应力 F FKFN560 66