【正文】 12解 （1）若采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，則標(biāo)準(zhǔn)中心距應(yīng) 　　 說(shuō)明采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，齒輪傳動(dòng)有齒側(cè)間隙，傳動(dòng)不連續(xù)、傳動(dòng)精度低，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。51解： 蝸輪 2和蝸輪3的轉(zhuǎn)向如圖粗箭頭所示，即 和 。 圖 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 54解： 從圖上分析這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 3為中心輪，齒輪2為行星輪，構(gòu)件 為行星架。 圖 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 56解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1為中心輪，齒輪2為行星輪，構(gòu)件 為行星架。（1） 由圖知 （2） 又挖叉固定在齒輪上，要使其始終保持一定的方向應(yīng)有： （3） 聯(lián)立（ 1）、（2）、（3）式得： 　　　 　圖 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 58解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 3為中心輪，齒輪2′為行星輪， 為行星架。而齒輪4和行星架 組成定軸輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中： （1） 在定軸輪系中： （2） 又因?yàn)椋?， 聯(lián)立（ 1）、（2）、（3）式可得： （ 1）當(dāng) ， 時(shí)， ， 的轉(zhuǎn)向與齒輪1和4的轉(zhuǎn)向相同。齒輪3組成定軸輪系。齒輪5組成定軸輪系。 在周轉(zhuǎn)輪系中：（1） 在定軸輪系中： （2） 又因?yàn)椋?， ， （3） 依題意，指針 轉(zhuǎn)一圈即 （4） 此時(shí)輪子走了一公里，即 （5） 聯(lián)立（ 1）、（2）、（3）、（4）、（5）可求得 圖 　　　　　　　　　　 515解： 這個(gè)起重機(jī)系統(tǒng)可以分解為 3個(gè)輪系：由齒輪3′、4組成的定軸輪系；由蝸輪蝸桿1′和5組成的定軸輪系；以及由齒輪2′、3和構(gòu)件 組成的周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪3是中心輪，齒輪2′為行星輪，構(gòu)件 是行星架。因此，圖示的大傳動(dòng)比行星齒輪不可能兩對(duì)都采用直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，至少有一對(duì)是采用變位齒輪。 　　在齒輪 5′、 組成的周轉(zhuǎn)輪系中： 　　由幾何條件分析得到： ，則 （1） 　　在齒輪 2′、 組成的周轉(zhuǎn)輪系中： 　　由幾何條件分析得到： ，則 （2） 　　在齒輪 3′、5組成的定軸輪系中： （3） 又因?yàn)椋?， （4） 聯(lián)立式（ 1）、（2）、（3）、（4）式可解得： 61解　　 頂圓直徑 　　 　　齒高　　 　　齒頂厚　　 　　齒槽夾角　　 　　　　 棘爪長(zhǎng)度　　 圖 題61解圖 62解 　拔盤轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)時(shí)間　　槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)　　 　　槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間　　 　　槽輪的靜止時(shí)間　　 63解 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)　　　　　　　　　　因：　 　　所以　　 64解 要保證 則槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)應(yīng)為 　因　　 　得　　 ，則 槽數(shù) 和拔盤的圓銷數(shù) 之間的關(guān)系應(yīng)為：　 由此得當(dāng)取槽數(shù) ～8時(shí)，滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于停歇時(shí)間的組合只有一種： ， 。71解 ：（ 1）先求解該圖功的比例尺。將各區(qū)間所圍的面積分為盈功和虧功，并標(biāo)注“+”號(hào)或“”號(hào)，然后根據(jù)各自區(qū)間盈虧功的數(shù)值大小按比例作出能量指示圖（）如下：首先自 向上做 ，表示 區(qū)間的盈功；其次作 向下表示 區(qū)間的虧功；依次類推，直到畫完最后一個(gè)封閉矢量 。 根據(jù) 圖 。 欲求 ， 的長(zhǎng)度。 73解 ：原來(lái)安裝飛輪的軸的轉(zhuǎn)速為 ，現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 ，則若將飛輪安裝在電動(dòng)機(jī)軸上，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 74解 ：（ 1）求安裝在主軸上飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 75 解： 圖 一個(gè)周期驅(qū)動(dòng)力矩所作的功為：一個(gè)周期阻力矩所作的功為： 又 時(shí)段內(nèi)驅(qū)動(dòng)力矩所做的功為： 因此最大盈虧功為： 　　 機(jī)組的平均角速度為：　　 機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)為：　　 故飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 　　 76答 ：本書介紹的飛輪設(shè)計(jì)方法，沒(méi)有考慮飛輪以外其他構(gòu)件動(dòng)能的變化，而實(shí)際上其他構(gòu)件都有質(zhì)量，它們的速度和動(dòng)能也在不斷變化，因而是近似的。 根據(jù) 圖 。 （ 3）求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 根據(jù) 。 （ 3）求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。非周期性速度波動(dòng)常用調(diào)速器調(diào)節(jié)。一個(gè)周期內(nèi)輸出功為 ； 一個(gè)周期所用的時(shí)間為：　　 ； 因此發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率為：　　 。將各區(qū)間所圍的面積分為盈功和虧功，并標(biāo)注“+”號(hào)或“”號(hào)，然后根據(jù)各自區(qū)間盈虧功的數(shù)值大小按比例作出能量指示圖（）如下：首先自 向下做 ，表示 區(qū)間的虧功；其次作 向上表示 區(qū)間的盈功；然后 向下表示 區(qū)間的虧功，至此應(yīng)形成一個(gè)封閉區(qū)間。 82答 ：方法如下： （ 1）將轉(zhuǎn)子放在靜平衡架上，待其靜止，這時(shí)不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心必接近于過(guò)軸心的垂線下方； （ 2）將轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度，然后放開(kāi)，轉(zhuǎn)子緩慢回?cái)[。而回轉(zhuǎn)體不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)是由于回轉(zhuǎn)體上的偏心質(zhì)量，在回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生方向不斷變化的離心力所產(chǎn)生的。（3）從實(shí)踐上說(shuō)，周期性速度波動(dòng)使機(jī)座產(chǎn)生的振動(dòng)是不能徹底消除的。對(duì)于軸向尺寸很小的轉(zhuǎn)子，用靜平衡原理，在靜平衡機(jī)上實(shí)驗(yàn)，增加或減去平衡質(zhì)量，最后保證所有偏心質(zhì)量的離心力矢量和為零即可。用作圖法求解， 取 ，作圖 8 . 7 所示。由靜平衡條件得： 由圖 8 . 9 量得 ，方向與水平夾角為 。由靜平衡條件得： 　　由圖量得 ，則質(zhì)心偏移的距離為 ，偏移的方向就是平衡質(zhì)徑積的方向，與水平夾角為 。用作圖法求解，取 ，作圖 8 . 11 （ b ）（ c ）所示。 用作圖法求解，取 ，作圖 8 . 13 （ a ）（ b ）所示。 基面：　　　　　　　　　　　　　 基面：　　　　　　　　　　　　 則在兩個(gè)基面上的質(zhì)徑積分別為： 基面：　　　　　　　　　　　 設(shè)坐標(biāo)軸方向如圖 8 . 15 所示，用解析法校核。用作圖法求解，取 ，作圖 8 . 17 （ a ）（ b ）所示。先把不平衡質(zhì)量在兩平衡基面 Ⅰ和Ⅱ 上分解。 基面 Ⅱ：　　　 量得 ，則支反力方向如圖 8 . 19 （ b ）所示，大小為 （ 2）如果在 面上加一平衡質(zhì)徑積 進(jìn)行靜平衡，則按靜平衡條件求解，只需要 ， 和三個(gè)質(zhì)徑積矢量和為零即可。量得 ，方向如圖 8 . 19 （ c ）所示。由動(dòng)平衡條件得： 基面 Ⅰ：　　　　　　　　　　　　　 ， 量得 ，則支反力方向如圖 8 . 19 （ d ）所示，大小為 。 正火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間后，空冷或風(fēng)冷的熱處理方法。淬火后一般需回火。 表面淬火：迅速將零件表面加熱到淬火溫度后立即噴水冷卻，使工件表層淬火的熱處理方法。 92解 見(jiàn)下表 　　　　　　　 　 93解查教材表 91，Q235的屈服極限 查手冊(cè) GB70688標(biāo)準(zhǔn)，14號(hào)熱軋工字鋼的截面面積 則拉斷時(shí)所所的最小拉力為 94解 查教材表91，45鋼的屈服極限 　 許用應(yīng)力　　 把夾緊力 向截面中心轉(zhuǎn)化，則有拉力 和彎距　　 截面面積　　 抗彎截面模量　　 則最大夾緊力　　 應(yīng)力分布圖如圖所示 圖 題94解圖 95解 查手冊(cè)，查手冊(cè)退刀槽寬度 ，溝槽直徑 ，過(guò)渡圓角半徑，尾部倒角 設(shè)所用螺栓為標(biāo)準(zhǔn)六角頭螺栓，對(duì)于 的螺栓，最小中心距 ，螺栓軸線與箱壁的最小距離 。其結(jié)構(gòu)立體圖見(jiàn)圖。 912答 由圖51可見(jiàn)，惰輪4的輪齒是雙側(cè)受載。 913答 在齒輪傳動(dòng)中，輪齒工作面上任一點(diǎn)所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力都是由零（該點(diǎn)未進(jìn)入嚙合）增加到一最大值（該點(diǎn)嚙合），然后又降低到零（該點(diǎn)退出嚙合），故齒面表面接觸應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。 圖 題916解圖101證明 當(dāng)升角與當(dāng)量摩擦角 符合 時(shí)，螺紋副具有自鎖性。 104解 （1）升角 　　 　　當(dāng)量摩擦角　　 　　工作臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率： （ 2）穩(wěn)定上升時(shí)加于螺桿上的力矩 （ 3）螺桿的轉(zhuǎn)速　　 　　螺桿的功率　　 （ 4）因 ，該梯形螺旋副不具有自鎖性，欲使工作臺(tái)在載荷 作用下等速下降，需制動(dòng)裝置。 　　假設(shè)螺栓桿與孔壁表面上的壓力分布是均勻的，且這種聯(lián)接的預(yù)緊力很小，可不考慮預(yù)緊力和螺紋摩擦力矩的影響。 1010解 （ 1）每個(gè)螺栓所允許的預(yù)緊力 查教材表 91得 45鋼的屈服極限 ， 查教材表 10107得，當(dāng)不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)，碳素鋼取安全系數(shù) 由許用應(yīng)力 　 查教材表 101得 的小徑 由公式　 得 預(yù)緊力　　 （ 2）每個(gè)螺栓所能承擔(dān)的橫向力 由題圖可知 ，取可靠性系數(shù) 橫向力　 （ 4）螺栓所需承擔(dān)的橫向力 （ 5）螺栓的個(gè)數(shù) 取偶數(shù) 。 （ 7）驗(yàn)證螺柱間距 　所選螺柱的個(gè)數(shù)和螺柱的直徑均合適。 1014解 選用梯形螺紋。 1015解 （ 1）初選螺紋直徑 查手冊(cè)，選取梯形螺紋 GB579686，選取公稱直徑 ，中徑 ，小徑 ，螺距。 （ 4）校核螺桿強(qiáng)度 取 ，則所需扭矩 則危險(xiǎn)截面處的強(qiáng)度 對(duì)于 45 鋼正火，其許用應(yīng)力 ，故合適。其標(biāo)記為：鍵 GB109679 （ 2）驗(yàn)算平鍵的擠壓強(qiáng)度 由材料表 1010查得，鑄鐵聯(lián)軸器的許用擠壓應(yīng)力 A型鍵的工作長(zhǎng)度 ，使用平鍵擠壓強(qiáng)度不夠，鑄鐵軸殼鍵槽將被壓潰。 111 解 1）由公式可知： 輪齒的工作應(yīng)力不變，則 則，若 ，該齒輪傳動(dòng)能傳遞的功率 112解 由公式可知，由抗疲勞點(diǎn)蝕允許的最大扭矩有關(guān)系： 設(shè)提高后的轉(zhuǎn)矩和許用應(yīng)力分別為 、 當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩和功率可提高 69%。 （ 3）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，驗(yàn)算公式： 其中：齒形系數(shù)：查教材圖 119得 、 則 ： 滿足彎曲強(qiáng)度。 （ 1）許用彎曲應(yīng)力 查教材表 111，大小齒輪材料40Cr 表面淬火硬度：52～56HRC，取54HRC。 116解 斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)與其當(dāng)量齒數(shù) 之間的關(guān)系： （ 1）計(jì)算傳動(dòng)的角速比用齒數(shù) 。 117解 見(jiàn)題117解圖。齒輪2為右旋，當(dāng)其為主動(dòng)時(shí)，按右手定則判斷其軸向力方向 ；徑向力總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；圓向力 的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反。 查教材圖 117： ； 查教材圖 1110： ； 查教材表 114 取 ， 故：　　　　　　　　　　　　　 （ 2）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，其校核公式： 其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩　　　 載荷系數(shù) 查教材表113得 齒寬　　 中心距　　　 齒數(shù)比　　　 則：　　　　　 滿足接觸強(qiáng)度。 1112解 由題圖可知：　 ， 高速級(jí)傳動(dòng)比 　 低速級(jí)傳動(dòng)比　 輸入軸的轉(zhuǎn)矩　　 中間軸轉(zhuǎn)矩　　 輸出軸轉(zhuǎn)矩 1113解 硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后驗(yàn)算其接觸強(qiáng)度。 查教材圖 1110： ； 查教材表 114 取 ， 故：　　　　　　　　　　　　 （ 2）校核彎曲強(qiáng)度，驗(yàn)算公式： 其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩　　　　　 載荷系數(shù) 查教材表113得 分度圓錐角　　　　 小齒輪當(dāng)量齒數(shù)　　 大齒輪當(dāng)量齒數(shù)　　 齒形系數(shù) 查教材圖 119得　 、 分度圓直徑　 錐距　　　　　　　 齒寬系數(shù)　　　 平均模數(shù) 　　　 則：　　　　　　 滿足彎曲強(qiáng)度?！　　　　　　　　　　　　　　　　　?題1116 解圖 1116解 見(jiàn)題 1116解圖。 123　　　　　　　　　　 　　　　　　　　圖 　　　　　　　　　　　　　解 ：（ 1）先用箭頭法標(biāo)志出各輪的轉(zhuǎn)向。 124解 ：（ 1）根據(jù)材料確定許用應(yīng)力。 （ 5）確定中心距 （ 6）確定幾何尺寸 蝸輪的分度圓直徑： 蝸輪和蝸桿的齒頂高： 蝸輪和蝸桿的齒根高：　 蝸桿齒頂圓直徑： 　 蝸輪喉圓直徑：　 蝸桿齒根圓直徑：　 蝸輪齒根圓直徑：　 蝸桿軸向齒距和蝸輪端面齒距：　 徑向間隙：　 （ 7 ）計(jì)算滑動(dòng)速度 。 （ 2）該蝸桿傳動(dòng)的蝸桿的導(dǎo)程角為： 而當(dāng)量摩擦角為 　 比較可見(jiàn) ，因此該機(jī)構(gòu)能自鎖。131解 （ 1 ）　　　　?。?2 ） 　　　　　　　　　　 = 　　　　　　　　　　　　　　= （ 3 ）不考慮帶的彈性滑動(dòng)時(shí)， （ 4 ）滑動(dòng)率 時(shí)， 132解（ 1 ）　　　　　（ 2 ）　　　 = （ 3 ）　　 = = 133解 由圖 可知 = 139解 由教材表 139 得 p = ，滾子外徑 (+cot = (+cot = = 1310解 （1） 由圖 1333得 查教材表 1311，得 取 由式（ 1318）得 P ≤ （ 2 ）由圖 1333 得可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞 （ 3 ） 　　　　　　　　由圖 1334 查得可用滴油潤(rùn)滑。 速度 ，故應(yīng)驗(yàn)算靜強(qiáng)度。 143解　　　　　　 144解　　　　　　　　　　　　　　　　 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，即： 代入數(shù)值計(jì)算得： 。 147解 由題可知 ， ， 若不計(jì)齒輪嚙合及軸承摩擦的功率損失，則 （ i = Ⅰ , Ⅱ ,Ⅲ ） 設(shè)： ，則 ， ， 148解 1. 計(jì)算中間軸上的齒輪受力 中間軸所受轉(zhuǎn)矩為： 圖 題 148 解圖 2. 軸的空間受力情況如圖 （ a ）所示。 水平面的彎矩圖如圖 （ e ）所示。 1410解　　　　　　　　　 鋼的切變模量 ，按扭轉(zhuǎn)剛度要求計(jì)算，應(yīng)使 即 1411解 1.