机械设计练习题2

带传动习题设计某带式输送机传动系统中第一级用的普通V带传动。已知电动机额定功率P=4kW，转速n1=1450r/min，传动比i=3.8，一天运转时间小于10h。由表8-8查得工作情况系数KA=1.1，故Pca=KAP=1.1×4=4.4kW根据Pca、n1由图8-11确定选用A型3.确定带轮基准直径所以从动轮基准直径dd2=idd1=3.8×80=304mm根据表8-9，取dd2=315mm由表8-7和表8-9取主动轮基准直径dd1=80mm2.选取V带带型解1.确定计算功率Pca例题：带传动验算带的速度带的速度合适4.确定V带的基准长度和传动中心距根据0.7（dd1+dd2）＜a0＜2（dd1+dd2），初步确定中心距a0=400mm。所以带所需的基准长度为mm)()dd(aL)(addddddd14558031540022400480315241220020212由表8-2选带的基准长度Ld=1430mms/ms/m.ndvd25032610006014508010006011计算实际中心距mm.aaddLL538740021455143020例题：带传动5.验算主动轮上的包角α11201145557180557180538780315112....adddd主动轮上的包角合适6.计算V带的根数z由n1=1450r/min、dd1=80mm、i=3.8，插值法查表8-4和表8-5得P0=0.71kW△P0=0.17kW查表8-6得Ka=0.91，查表8-2得KL=0.96，则6559609101707104400.z.....KKPPPLaca取z=6根。例题：带传动7.计算预紧力F0查表8-3得q=0.105kg/m，故N.....qvF....K.vzPaca2910526032644252003261050150015008.计算作用在轴上的压轴力FpN...sin.sinzFF.p2114520372216221例题：带传动齿轮传动习题试设计带式输送机减速器的非对称布置高速级齿轮传动。已知输入功率p1=10kW，小齿轮转速n1=960r/min，齿数比u=3.2，由电动机驱动，工作寿命15年（设每年工作300天），两班制，带式输送机工作平稳，转向不变。解1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿轮1）按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动2）运输机为一般工作机器，参考表10-6，选用7级精度3）材料选择由选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS表10-1例题：齿轮传动4）选小齿轮齿数z1=24则大齿轮齿数z2=uz1=3.2×24=76.8，取z2=772、按齿面接触强度设计1）由设计计算公式试算小齿轮分度圆直径公式内的各参数值（1）试选载荷系数KHt=1.3（2）计算小齿轮传递的转矩（3）由选取齿宽系数φd=1表10-73例题：齿轮传动（4）由表10-5查得材料的弹性影响系数（5）由图10-20得区域系数ZH=2.5例题：齿轮传动（6）计算接触疲劳强度用重合度系数Zε841292111.)hz/(coszarccos*aa666232222.)hz/(coszarccos*aa711122211./)tan(tanz)tan(tanzaa873034./)(Z1）由设计计算公式试算小齿轮分度圆直径3（7）计算接触疲劳许应力由图10-25d按齿面硬度查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=600MPa；σHlim2=550MPa；计算应力循环次数取失效概率为1%，安全系数S=1，则有KHN1=0.90；KHN2=0.95由图10-23查得接触疲劳寿命系数例题：齿轮传动（7）计算接触疲劳许应力以较小者作为齿轮副的接触疲劳许用应力（8）试算小齿轮分度圆直径dt1，代入[σH]232）调整计算B、动载系数：7级精度，及圆周速度为例题：齿轮传动C、齿间载荷分配系数：由齿宽（1）计算实际载荷系数HHVAKKKKKA、由表10-2查得使用系数：KA=1由图10-8查得动载系数：Kv=1.12查表10-3得齿间载荷分配系数：KHα=1.2得齿轮的圆周力及：mm/Nmm/N.b/FK.d/TFtAtt100755103293213111D、接触疲劳强度用齿向载荷分布系数：由表10-4插值法查得：7级精度，小齿轮相对支承非对称布置，b=59.763mm时，例题：齿轮传动4211.KH9114211211211....KKKKKHHVA故载荷系数2）调整计算（1）计算实际载荷系数HHVAKKKKK（2）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径mm.mm./..K/KddHtHt93967319117635933113、按齿根弯曲疲劳强度设计1）由设计公式试算模数32112)YY(ZYTKmFSaFadFtt公式内的各参数数值（5）由图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极σFE1=500MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE2=380MPa；（1）试选KFt=1.3（2）弯曲疲劳强度用重合度系数6880750250...Y（3）齿形系数由图10-17查得YFa1=2.65；YFa2=2.226（4）应力校正系数由图10-18可查得YSa1=1.58;YSa1=1.764例题：齿轮传动（6）由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85，KFN2=0.88（7）计算大、小齿轮的FSaFaYY并加以比较0164086238761226201379057303581652222111....YY....YYFSaFaFSaFa大齿轮的数值大，计算时以大齿轮值代入取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则有MPa.SKFEFNF57303111MPa.SKFEFNF86238222例题：齿轮传动mm.....mt7191016402416880109489312243（8）试算模数2）调整计算例题：齿轮传动mm..mzdtt2594171912411（1）计算载荷系数FFVAKKKKKA、动载荷系数：根据7级精度，小齿轮分度圆直径及圆周速度查图10-8得动载系数：Kv=1.08B、齿间载荷分配系数插值法查表10-3得齿间载荷分配系数：KFα=1.0得齿轮的圆周力及：mm/Nmm/Nb/FK.d/TFtAtt100117108224213111由齿宽例题：齿轮传动2）调整计算（1）计算载荷系数FFVAKKKKK6710868325941../.h/bD、齿向载荷分布系数由表10-4插值法查得：4171.KH结合b/h查图10-13得341.KF451341010811....KKKKKFFVA故载荷系数（2）按实际的载荷系数校正齿轮模数mm.mm./..K/Kmmtt783131451719133对比计算结果，由齿轮接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.783mm并就近圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径d1=67.939mm，算出小齿轮齿数973329396711..mdz取z1=34，则大齿轮齿数z2=uz1=3.2×34=108.8，取z2=1094、综合协调参数例题：齿轮传动这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。5、几何尺寸计算1）计算分度圆直径mmmmmzdmmmmmzd21821096823422112）计算中心距mmmm//dda1432218682213）计算齿轮宽度mmmmdbd686811取b2=68mm，b1=73mm例题：齿轮传动6、验算7、结构设计及绘制齿轮轮零件图（从略）例题：齿轮传动因设计和制造不便而圆整中心距时，考虑到载荷系数、重合度系数等发生改变，调整后应进行齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度校核。详见教材相关内容。从略。试合理确定图示两级斜齿圆柱齿轮减速器各斜齿轮的螺旋线方向，并画出各对齿轮的受力，电动机转向如图。n电123456你认为在传动方案的设计中，是否有不合理的地方？应如何修改？Fa5Fa4Fa3Fa2Fa1Ft5Ft6Ft4Ft3Ft2Ft1径向力：略Fa6表8-8表8-11槽型（dd）minZABC5075125200表8-7V带轮的最小基准直径（节选）带型基准直径dd/mmY20、22.4、25、28、31.5、35.5、40、45、50、56、80、100、112、125A75、80、85、90、95、100、106、112、125、132、140、150、160、170、180、200、224、250、280、315、355….表8-9普通V带轮的基准直径系列（节选）YZALd/(mm)KLLd/(mm)KLLd/(mm)KL2000.814050.876300.812240.824750.907000.83………………4501.0010801.0714300.96表8-2V带的基准长度系列及长度系数KL（节选）………………表8-4单根普通V带的基本额定功率P0（kW，节选）带型小带轮基准直径dd1/mm小带轮转速ni/（r/min）400700800950120014502800A型75901001121250.270.390.470.560.670.420.630.770.931.110.450.680.831.001.190.520.790.971.181.400.600.931.141.391.660.681.071.321.621.931.001.642.052.512.98表8-5单根普通V带额定功率的增量△P0（kW，节选）带型小带轮转速ni/（r/min）传动比i1.00～1.011.02～1.041.05～1.081.09～1.121.13～1.181.19～1.241.25～1.341.35～1.511.52～1.99≥2.0A型400…1450…0.00…0.00…0.01…0.02…0.01…0.04…0.02…0.06…0.02…0.08…0.03…0.09…0.03…0.11…0.04…0.13…0.04…0.15…0.05…0.17…小带轮包角/（°）Ka小带轮包角/（°）Ka18011450.911750.991400.891700.981350.881650.961300.861600.951250.841550.931200.821500.92表8-6包角系数Ka3.0●●●1.122.07●●1.081.42●●●1.341-允许一定点蚀时的结构钢；调质钢；球墨铸铁(珠光体、贝氏体)；珠光体可锻铸铁；渗碳淬火的渗碳钢2-结构钢；调质钢；渗碳淬火钢；火焰或感应淬火的钢、球墨铸铁(珠光体、贝氏体)；珠光体可锻铸铁3–灰铸铁；球墨铸铁(铁素体)；渗氮的渗氮钢；调质钢、渗碳钢4–氮碳共渗的调质钢、渗碳钢图10-19接触疲劳寿命系数KHN（当NNC可根据经验在网纹区内取KHN值)合金钢调质合金铸钢调质碳钢调质碳素铸钢调质1002003004004002006008001000ME=MXMQMEMQ=MLMLMEMEMQ=MLMLMQσFE/MPaHV10(=HBS)c）调质处理钢的σFE图10-24