【正文】 循環(huán)變應(yīng)力。 （ 2）大齒輪循環(huán)次數(shù) （ 3）對應(yīng)于循環(huán)總次數(shù) 的疲勞極限能提高 提高了 。 912答 由圖51可見，惰輪4的輪齒是雙側(cè)受載。當惰輪轉(zhuǎn)一周時，輪齒任一側(cè)齒根處的彎曲應(yīng)力的變化規(guī)律：未進入嚙合，應(yīng)力為零，這一側(cè)進入嚙合時，該側(cè)齒根受拉，并逐漸達到最大拉應(yīng)力，然后退出嚙合，應(yīng)力又變?yōu)榱恪＝又硪粋?cè)進入嚙合，該側(cè)齒根受壓，并逐漸達到最大壓應(yīng)力，當退出嚙合時，應(yīng)力又變?yōu)榱?。所以，惰?輪齒根部的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)變應(yīng)力。 913答 在齒輪傳動中，輪齒工作面上任一點所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力都是由零（該點未進入嚙合）增加到一最大值（該點嚙合），然后又降低到零（該點退出嚙合），故齒面表面接觸應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力。 914解 （ 1）若支承可以自由移動時，軸的伸長量 （ 2）兩支承都固定時，因軸的溫升而加在支承上的壓力 915 基孔制優(yōu)先配合為 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ，試以基本尺寸為 繪制其公差帶圖。 圖 題915解圖 916答 （1）公差帶圖見題916解圖。 （ 2）、 均采用的是基軸制，主要是為了制造中減少加工孔用的刀具品種。 圖 題916解圖101證明 當升角與當量摩擦角 符合 時，螺紋副具有自鎖性。 當 時，螺紋副的效率所以具有自鎖性的螺紋副用于螺旋傳動時，其效率必小于 50%。 102解 由教材表10表102查得 ，粗牙，螺距 ，中徑 　　　螺紋升角　　 ，細牙，螺距 ， 　　中徑 　 螺紋升角 　 對于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細牙螺紋中，細牙螺紋的升角較小，更易實現(xiàn)自鎖。 103解 查教材表101得 粗牙 螺距 中徑 小徑 　　螺紋升角　 普通螺紋的牙側(cè)角　 ，螺紋間的摩擦系數(shù)　 當量摩擦角　 　擰緊力矩　 　　由公式　　 　　可得預緊力 　　拉應(yīng)力　 查教材表 91得 35鋼的屈服極限 擰緊所產(chǎn)生的拉應(yīng)力已遠遠超過了材料的屈服極限，螺栓將損壞。 104解 （1）升角 　　 　　當量摩擦角　　 　　工作臺穩(wěn)定上升時的效率： （ 2）穩(wěn)定上升時加于螺桿上的力矩 （ 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，欲使工作臺在載荷 作用下等速下降，需制動裝置。其制動力矩為 105解 查教材表91得 Q235的屈服極限　　， 查教材表 106得，當控制預緊力時，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 預緊力　　 由題圖可知 ，螺釘個數(shù) ，取可靠性系數(shù) 牽曳力　 106解 此聯(lián)接是利用旋轉(zhuǎn)中間零件使兩端螺桿受到拉伸 ,故螺桿受到拉扭組合變形。 查教材表 91得，拉桿材料Q275的屈服極限　　， 取安全系數(shù) ，拉桿材料的許用應(yīng)力　　 所需拉桿最小直徑　　 查教材表 101，選用螺紋 （ ）。 107解 查教材表 91得，螺栓35鋼的屈服極限　， 查教材表 10107得螺栓的許用應(yīng)力　 查教材表 101得， 的小徑　 螺栓所能承受的最大預緊力 所需的螺栓預緊拉力 　 則施加于杠桿端部作用力 的最大值 108解 在橫向工作載荷 作用下，螺栓桿與孔壁之間無間隙，螺栓桿和被聯(lián)接件接觸表面受到擠壓；在聯(lián)接接合面處螺栓桿則受剪切。 　　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)接的預緊力很小，可不考慮預緊力和螺紋摩擦力矩的影響。 　　擠壓強度驗算公式為：其中 ； 為螺栓桿直徑。 螺栓桿的剪切強度驗算公式其中 表示接合面數(shù)，本圖中接合面數(shù) 。 109解 （ 1）確定螺栓的長度 　　由教材圖 109 a）得：螺栓螺紋伸出長度　 　　螺栓螺紋預留長度　 　　查手冊選取六角薄螺母 GB617286 ，厚度為 　　墊圈 GB9387 16，厚度為 　　則所需螺栓長度　 　　查手冊中螺栓系列長度，可取螺栓長度 　　螺栓所需螺紋長度　 ， 　　取螺栓螺紋長度 （ 2）單個螺栓所受橫向載荷 （ 3）螺栓材料的許用應(yīng)力 　　由表 91查得 被聯(lián)接件HT250的強度極限　 　　查表 106取安全系數(shù)　 　　被聯(lián)接件許用擠壓應(yīng)力　 　　查教材表 91得 螺栓35鋼的屈服極限　 ， 查表 106得螺栓的許用剪切應(yīng)力　 螺栓的許用擠壓應(yīng)力　 （ 4）校核強度 　查手冊，六角頭鉸制孔用螺栓 GB2888 ，其光桿直徑 　　螺栓的剪切強度　 　最小接觸長度：　 擠壓強度　 所用螺栓合適。 1010解 （ 1）每個螺栓所允許的預緊力 查教材表 91得 45鋼的屈服極限 ， 查教材表 10107得，當不能嚴格控制預緊力時，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 預緊力　　 （ 2）每個螺栓所能承擔的橫向力 由題圖可知 ，取可靠性系數(shù) 橫向力　 （ 4）螺栓所需承擔的橫向力 （ 5）螺栓的個數(shù) 取偶數(shù) 。 在直徑為 155的圓周上布局14個 的普通螺栓，結(jié)構(gòu)位置不允許。1011解 （ 1）初選螺柱個數(shù)　?。?2）每個螺柱的工作載荷 （ 3）螺柱聯(lián)接有緊密性要求，取殘余預緊力 （ 4）螺柱總拉力 （ 5）確定螺柱直徑 　　選取螺柱材料為 45鋼，查表91得 屈服極限　 ， 　　查教材表 106得，當不能嚴格控制預緊力時，暫時取安全系數(shù)　 　　許用應(yīng)力　　螺栓小徑　 　　查教材表 101，取 螺栓（ ），由教材表107可知取安全系數(shù) 是合適的。（ 6）確定螺柱分布圓直徑 　由題 1011圖可得　　取。 （ 7）驗證螺柱間距 　所選螺柱的個數(shù)和螺柱的直徑均合適。 1012解 （ 1）在力作用下，托架不應(yīng)滑移，設(shè)可靠性系數(shù) ，接合面數(shù) ，此時每個螺栓所需的預緊力 （ 2）在翻轉(zhuǎn)力矩 作用下，此時結(jié)合面不應(yīng)出現(xiàn)縫隙。托架有繞螺栓組形心軸線OO翻轉(zhuǎn)的趨勢，上邊兩個螺栓被拉伸，每個螺栓的軸向拉力增大了 ，下邊兩個螺栓被放松，每個螺栓的軸向力減小了，則有力的平衡關(guān)系 ，故可得 為使上邊兩個螺栓處結(jié)合面間不出現(xiàn)縫隙，也即殘余預緊力剛為零，則所需預緊力（ 3）每個螺栓所需總的預緊力 （ 4）確定螺栓直徑 　選取螺栓材料為 35鋼，查教材表91屈服極限 ，　查教材表 106得，當不能嚴格控制預緊力時，暫時取安全系數(shù) 　許用應(yīng)力　　螺栓小徑查教材表 101，取 螺栓（ ），由教材表107可知取安全系數(shù) 也是合適的。1013解 (1)計算手柄長度 查手冊 ,梯形螺紋GB579686，公稱直徑，初選螺距 ,則中徑 ，小徑　 螺紋升角　　 當量摩擦角　　 所需的轉(zhuǎn)矩 則 ,手柄的長度　 (2)確定螺母的高度 　初取螺紋圈數(shù) ,則 　螺母的高度 　這時 ～。 1014解 選用梯形螺紋。 （ 1）根據(jù)耐磨性初選參數(shù) 初選 查表 108 螺旋副的許用壓強 ，取 查手冊，選取梯形螺紋 GB579686，選取公稱直徑 ，中徑 ，小徑 ，螺距。（ 2）初選螺母 初步計算螺母的高度　 則螺栓與螺母接觸的螺紋圈數(shù)　 ，取 螺母的高度　 系數(shù) 　 （ 3）校核耐磨性 螺紋的工作高度　 則螺紋接觸處的壓強 合適。 （ 4）校核螺桿的穩(wěn)定性 起重器的螺母端為固定端，另一端為自由端，故取 ，螺桿危險截面的慣性半徑 ，螺桿的最大工作長度 ，則 螺桿的長細比　 臨界載荷　 取 安全系數(shù) ，不會失穩(wěn) （ 5）校核螺紋牙強度 對于梯形螺紋　 對于青銅螺母 ，合適。 1015解 （ 1）初選螺紋直徑 查手冊，選取梯形螺紋 GB579686，選取公稱直徑 ，中徑 ，小徑 ，螺距。（ 2）驗證其自鎖性 　螺紋升角　 　當量摩擦角　 ，所以滿足自鎖條件。 （ 3）校核其耐磨性 設(shè) 螺栓與螺母參加接觸的螺紋圈數(shù) ， 則 螺母的高度 ， ，～。 螺紋的工作高度 則螺紋接觸處的壓強 查教材表 108，鋼對青銅許用壓強 ，合適。 （ 4）校核螺桿強度 取 ，則所需扭矩 則危險截面處的強度 對于 45 鋼正火，其許用應(yīng)力 ，故合適。 （ 5）校核螺桿的穩(wěn)定性 壓力機的螺母端為固定端，另一端為鉸支端，故取 ，螺桿危險截面的慣性半徑 ，螺桿的最大工作長度 ，則螺桿的長細比 ，不會失穩(wěn)。 （ 6）校核螺紋牙強度 對于梯形螺紋 對于青銅螺母 ，合適。 （ 7 ）確定手輪的直徑 由 得 1016解 （ 1）選用A型平鍵，查教材表109，由軸的直徑 可得平鍵的截面尺寸 ，；由聯(lián)軸器及平鍵長度系列，取鍵的長度 。其標記為：鍵 GB109679 （ 2）驗算平鍵的擠壓強度 由材料表 1010查得，鑄鐵聯(lián)軸器的許用擠壓應(yīng)力 A型鍵的工作長度 ，使用平鍵擠壓強度不夠，鑄鐵軸殼鍵槽將被壓潰。這時可使軸與聯(lián)軸器孔之間采用過盈配合，以便承擔一部分轉(zhuǎn)矩，但其缺點是裝拆不便。也可改用花鍵聯(lián)接。 1017解 （ 1）選擇花鍵 根據(jù)聯(lián)軸器孔徑 ，查手冊可知花鍵小徑 最接近，故選擇矩形花鍵的規(guī)格為 花鍵 GB114487 花鍵的齒數(shù) 、小徑 ，大徑 ，鍵寬 ，鍵長取 ，倒角 .（ 2）驗算擠壓強度 取載荷不均勻系數(shù) 齒面工作高度　 平均半徑　 查教材表 1011，在中等工作條件Ⅱ、鍵的齒面未經(jīng)熱處理時，其許用擠壓應(yīng)力 ，故合適。 111 解 1）由公式可知： 輪齒的工作應(yīng)力不變，則 則，若 ，該齒輪傳動能傳遞的功率 112解 由公式可知，由抗疲勞點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 、 當轉(zhuǎn)速不變時，轉(zhuǎn)矩和功率可提高 69%。 113解 軟齒面閉式齒輪傳動應(yīng)分別驗算其接觸強度和彎曲強度。 （ 1）許用應(yīng)力 查教材表 111小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210～230HBS取220HBS；大齒輪ZG270500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。 查教材圖 117， 查教材圖 1110 , 查教材表 114取 ， 故： （ 2）驗算接觸強度，驗算公式為： 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： 、 ，能滿足接觸強度。 （ 3）驗算彎曲強度，驗算公式：其中：齒形系數(shù)：查教材圖 119得 、 則 ： 滿足彎曲強度。 114解 開式齒輪傳動的主要失效形式是磨損，目前的設(shè)計方法是按彎曲強度設(shè)計，并將許用應(yīng)力降低以彌補磨損對齒輪的影響。 （ 1）許用彎曲應(yīng)力 查教材表111小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210～230HBS取220HBS；大齒輪45鋼正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材圖1110得, 查教材表 114 ，并將許用應(yīng)用降低30% 故 　　　　　　　　　　　　　　 （ 2）其彎曲強度設(shè)計公式： 其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩 　 載荷系數(shù) 查教材表113得 取齒寬系數(shù) 齒數(shù)　　 ，取 齒數(shù)比　　 齒形系數(shù) 查教材圖 119得 、 因　　 故將 　 　代入設(shè)計公式 因此　　　 取模數(shù) 中心距　　　 齒寬 　　 115解 硬齒面閉式齒輪傳動的主要失效形式是折斷，設(shè)計方法是按彎曲強度設(shè)計，并驗算其齒面接觸強度。 （ 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。查教材圖1110得 ，查材料圖117得 。查教材表114 ， 因齒輪傳動是雙向工作，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)，應(yīng)將極限值乘 70%。 故　　　　　　　　　　　　　 （ 2）按彎曲強度設(shè)計，設(shè)計公式： 其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩　 載荷系數(shù) 查教材表113得 取齒寬系數(shù) 齒數(shù)　　 ，取 齒數(shù)比　　 齒形系數(shù) 應(yīng)將齒形系數(shù)較大值代入公式，而齒形系數(shù)值與齒數(shù)成反比，將小齒輪的齒形系數(shù)代入設(shè)計公式，查教材圖 119得 因此　取模數(shù) （ 3）驗算接觸強度，驗算公式： 其中：中心距　　 齒寬　，取 滿足接觸強度。 116解 斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)與其當量齒數(shù) 之間的關(guān)系： （ 1）計算傳動的角速比用齒數(shù) 。 （ 2）用成型法切制斜齒輪時用當量齒數(shù) 選盤形銑刀刀號。 （ 3）計算斜齒輪分度圓直徑用齒數(shù)。 （ 4）計算彎曲強度時用當量齒數(shù) 查取齒形系數(shù)。 117解 見題117解圖。從題圖中可看出，齒輪1為左旋，齒輪2為右旋。當齒輪1為主動時按左手定則判斷其軸向力 ；當齒輪2為主動時按右手定則判斷其軸向力 。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　輪1為主動 　輪2為主動時 圖 題117解圖 118解 見題118解圖。齒輪2為右旋，當其為主動時，按右手定則判斷其軸向力方向 ；徑向力總是指向其轉(zhuǎn)動中心；圓向力 的方向與其運動方向相反。 圖 題118解圖 119解 （ 1）要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級斜齒輪3的螺旋經(jīng)方向應(yīng)與齒輪2的旋向同為左旋，斜齒輪4的旋向應(yīng)與齒輪3的旋向相反，為右旋。 （ 2）由題圖可知：、 、 、 、 分度圓直徑 　軸向力 要使軸向力互相抵消，則： 即　1110解 軟齒面閉式齒輪傳動應(yīng)分別校核其接觸強度和彎曲強度。 （ 1）許用應(yīng)力 查教材表 111小齒輪40MnB調(diào)質(zhì)硬度：240～280HBS取260HBS；大齒輪35SiMn調(diào)質(zhì)硬度：200～260HBS，取230HBS。 查教材圖 117： ； 查教材圖 1110： ； 查教材表 114 取 ， 故：　　　　　　　　　　　　　 （ 2）驗算接觸強度，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： 滿足接觸強度。 （3）驗算彎曲強度，校核公式： 小齒輪當量齒數(shù)大齒輪當量齒數(shù)齒形系數(shù) 查教材圖 119得 、 滿足彎曲強度。 1111解 軟齒面閉式齒輪傳動應(yīng)按接