《機(jī)械原理與機(jī)械零件i活頁(yè)練習(xí)冊(cè)》 習(xí)題及答案 17課程設(shè)計(jì)-解答續(xù)

班級(jí)：學(xué)號(hào)（后2位）：姓名：PAGE機(jī)械原理與機(jī)械零件答題紙題號(hào)：17-1，續(xù)答。查教材表6-1可知，V帶傳動(dòng)比的推薦值為=，圓柱齒輪傳動(dòng)比的推薦值為=。由此可估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為查手冊(cè)可知，Y系列電機(jī)有三種同步轉(zhuǎn)速可供選擇，分別為、和。比較可知，高轉(zhuǎn)速電機(jī)的質(zhì)量小，但系統(tǒng)的總傳動(dòng)比大，會(huì)使傳動(dòng)部分的輪廓尺寸變大。相反，低轉(zhuǎn)速電機(jī)的自身質(zhì)量大，但總傳動(dòng)比小，傳動(dòng)部分的外廓尺寸小。所以，電機(jī)轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高或過(guò)低。這里選擇電動(dòng)機(jī)Y132M1-6，其滿載轉(zhuǎn)速。根據(jù)機(jī)座號(hào)查手冊(cè)可得其它相關(guān)參數(shù)，列入下表備用。電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Pd(kW)實(shí)際輸出功率Pm(kW)滿載轉(zhuǎn)速nd(r/min)軸伸直徑D(mm)軸伸長(zhǎng)度E(mm)軸中心高H(mm)Y132M1-643.796038801323．計(jì)算總傳動(dòng)比，分配各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)比選取范圍為=，圓柱齒輪傳動(dòng)比選取范圍為=。另外，考慮到帶傳動(dòng)的承載能力比齒輪低，為了減小帶傳動(dòng)的尺寸，帶的傳動(dòng)比宜小于齒輪的傳動(dòng)比。取，則4．計(jì)算減速器內(nèi)各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)減速器的輸入軸為Ⅰ軸，輸出軸為Ⅱ軸，如圖所示。以下按電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率Pm=3.7kW計(jì)算。Ⅰ軸的輸入功率Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速Ⅰ軸的輸入轉(zhuǎn)矩Ⅱ軸的輸入功率Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速Ⅱ軸的輸入轉(zhuǎn)矩題號(hào)：17-2，續(xù)答。6.驗(yàn)算小帶輪的包角7.確定V帶的根數(shù)由教材表13-4查得P0=1.4kW；由教材表13-5查得△P0=0.11kW；由教材表13-6查得Kα=0.95；由教材表13-1查得KL=1.06。則取z=3。8.確定V帶的初拉力F0由教材表13-2查得q=0.10kg/m。9.計(jì)算壓軸力10.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因帶輪線速度v=6.28m/s，小于25m/s，故其材料采用HT150。因小帶輪基準(zhǔn)直徑d1=125mm，與小帶輪配合的電機(jī)軸伸直徑ds=38mm，d1＞3ds，故采用腹板式結(jié)構(gòu)；因大帶輪基準(zhǔn)直徑d2=355mm，大于300mm，故采用輪輻式結(jié)構(gòu)。其余細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)可參考教材表13-3和圖13-3完成，最后繪制出帶輪零件圖。11.選擇帶傳動(dòng)的張緊方式該帶傳動(dòng)對(duì)安裝和調(diào)整未作明確要求，故參考教材表7-9暫選滑道式定期張緊方式。題號(hào)：17-3，續(xù)答。7）取齒寬系數(shù)。將以上參數(shù)代入，得初算中心距3．確定基本參數(shù)，計(jì)算主要尺寸1）初選螺旋角。2）選擇模數(shù)和齒數(shù)。根據(jù)中心距公式及其初算值，模數(shù)和齒數(shù)應(yīng)滿足因系閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，取小齒輪齒數(shù)，動(dòng)力齒輪模數(shù)。則當(dāng)時(shí)，代入上式求得；同理，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。這里取，，則大齒輪齒數(shù)，圓整后。因齒數(shù)圓整引起的運(yùn)輸帶速度誤差肯定在±5%以內(nèi)，故可用。3）確定中心距。將模數(shù)、齒數(shù)和螺旋角代入中心距公式得中心距取為整數(shù)，大于初算值。4）修正螺旋角。5）計(jì)算兩齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑6）計(jì)算齒寬題號(hào)：17-3，續(xù)答。為便于安裝和調(diào)整，使小輪齒寬略大于大輪，故取，。4．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)2）按、由教材表9-8查得齒形系數(shù)，。3）確定許用彎曲應(yīng)力。由教材圖9-32c查得，。由教材表9-7查得安全系數(shù)，由式（9-24）得將以上參數(shù)代入得可見，取，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度已足夠。如取或，彎曲疲勞強(qiáng)度將會(huì)更富余。5．驗(yàn)算圓周速度由教材表9-5知，取8級(jí)精度合適。6．計(jì)算齒輪之間的作用力由式9-35可求得兩齒輪的受力為題號(hào)：17-3，續(xù)答。7．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖因小齒輪的齒根圓直徑比較小，故初定為齒輪軸結(jié)構(gòu)；因大齒輪的齒頂圓直徑，故采用腹板式結(jié)構(gòu)。齒輪的零件圖可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)繪制。8．選擇潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑因減速器為閉式齒輪傳動(dòng)，且齒輪圓周速度，故采用浸油潤(rùn)滑。根據(jù)查教材表9-9，潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度為。題號(hào)：17-6，續(xù)答。高度a=(0.07~0.1)d3=(0.07~0.1)40=2.8~4mm，取，則d4=d3+2a=40+2×4=48mm。因?yàn)樵撦S肩間接給軸承內(nèi)圈定位，故也可由手冊(cè)查軸承的安裝尺寸，得。綜合考慮取。（4）軸段⑤的直徑軸段⑤為齒輪軸，故其直徑與齒輪相同。因齒根圓直徑，可以看出，若將小齒輪與軸分開制造，取軸段⑤的直徑，由此查手冊(cè)選擇鍵，則輪轂鍵槽底部和齒根圓之間的厚度，厚度太薄，小于2.5mn=2.5×2=5mm。所以，選擇齒輪軸方案是正確的。3.確定各段軸的長(zhǎng)度如圖所示，已知齒輪輪齒寬度；由減速器軸承旁螺栓裝拆空間決定的軸承座孔長(zhǎng)度為。為保證齒輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪兩端面與機(jī)座兩內(nèi)壁之間分別留△1=15mm的間隙。同理，在帶輪輪緣左端面與右軸承蓋之間留18mm的間隙。為了能擋住飛濺過(guò)來(lái)的潤(rùn)滑油，并將其甩在箱體內(nèi)，擋油環(huán)和軸承應(yīng)按圖布置。這里取，擋油環(huán)伸出內(nèi)壁線3mm。估計(jì)軸承端蓋凸緣厚度為10mm。由此可推算出各軸段的長(zhǎng)度。（1）軸段①的長(zhǎng)度參照教材圖7-4帶輪結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式，帶輪輪轂寬度L1=(1.5~2)d1=(1.5~2)28=42~56mm，考慮到鍵聯(lián)接的強(qiáng)度，取L1=58mm。為保證軸端擋圈可靠的壓在帶輪輪轂的端面上，而不是壓在軸的端面上，取軸段①的長(zhǎng)度l1=56mm。查手冊(cè)選取鍵的尺寸為；軸端擋圈的型號(hào)為B40。（2）軸段②的長(zhǎng)度從圖中可推出。（3）軸段③、⑦的長(zhǎng)度該兩段軸的長(zhǎng)度相同。從圖中可推出。（4）軸段④、⑥的長(zhǎng)度該兩段軸的長(zhǎng)度相同。從圖中可推出。（5）軸段⑤的長(zhǎng)度即為齒輪寬度，。最后，作出齒輪、帶輪輪緣、軸承各自寬度的中截面與軸線的交點(diǎn)A、B、C、D，它們?yōu)檩S所受外力和支反力的作用點(diǎn)，并標(biāo)出其間的跨距，以備下面校核軸的強(qiáng)度用。4.標(biāo)注尺寸將以上設(shè)計(jì)尺寸及選擇的標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格標(biāo)注在軸系結(jié)構(gòu)方案圖中，如圖17-3所示。題號(hào)：17-7，續(xù)答。(0.07~0.1)60=4.2~6mm，取，則。因?yàn)樵撦S肩間接給軸承內(nèi)圈定位，故也可由手冊(cè)查軸承的安裝尺寸，得。綜合考慮取。3.確定各段軸的長(zhǎng)度如圖所示，已知齒輪輪齒寬度；由減速器軸承旁螺栓裝拆空間決定的軸承座孔長(zhǎng)度為。為保證齒輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪兩端面與機(jī)座兩內(nèi)壁之間分別留17.5mm的間隙（因?yàn)榇簖X輪比小齒輪窄5mm）。為了能擋住飛濺過(guò)來(lái)的潤(rùn)滑油，并將其甩在箱體內(nèi)，擋油環(huán)和軸承應(yīng)按圖布置。這里取，擋油環(huán)伸出內(nèi)壁線3mm。估計(jì)軸承端蓋凸緣厚度為10mm。由此可推算出各軸段的長(zhǎng)度。（1）軸段①的長(zhǎng)度為保證兩半聯(lián)軸器的端面能緊貼，該段軸長(zhǎng)應(yīng)短于聯(lián)軸器內(nèi)孔長(zhǎng)84mm，故取軸段①的長(zhǎng)度l1=82mm。查手冊(cè)，根據(jù)軸徑選取鍵的尺寸為。（2）軸段②的長(zhǎng)度從圖中可推出（3）軸段③的長(zhǎng)度從圖中可推出。（4）軸段④的長(zhǎng)度為保證擋油環(huán)能壓緊齒輪的左端面，而不是壓在軸肩上，故該段軸長(zhǎng)應(yīng)短于齒輪輪轂寬度65mm，故取。查手冊(cè)，根據(jù)軸徑選取鍵的尺寸為。（5）軸段⑤的長(zhǎng)度從圖中可推出，。（6）軸段⑥的長(zhǎng)度從圖中可推出，。最后，作出齒輪、聯(lián)軸器輪轂、軸承各自寬度的中截面與軸線的交點(diǎn)E、A、B、C，它們?yōu)檩S所受外力和支反力的作用點(diǎn)，并標(biāo)出其間的跨距，以備下面校核軸的強(qiáng)度用。4.標(biāo)注尺寸將以上設(shè)計(jì)尺寸及選擇的標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格標(biāo)注在軸系結(jié)構(gòu)方案圖中，如圖17-3所示。題號(hào)：17-9，續(xù)答。（2）僅考慮齒輪作用力時(shí)作垂直面的彎矩圖如圖c所示，垂直面上兩支點(diǎn)的徑向反力為垂直面上支點(diǎn)2（即右支點(diǎn)）的軸向反力為垂直面上截面B左側(cè)處的彎矩為題號(hào)：17-9，續(xù)答。垂直面上截面B右側(cè)處的彎矩為（3）僅考慮齒輪作用力時(shí)作合成彎矩圖如圖d所示，軸上截面B左側(cè)處的合成彎矩為軸上截面B右側(cè)處的合成彎矩為（4）僅考慮帶壓軸力時(shí)作軸的彎矩圖如圖e所示，此時(shí)軸兩支點(diǎn)的徑向反力為軸上截面B處的彎矩為軸上截面C處的彎矩為（5）作總彎矩圖按最不利的情況考慮，假設(shè)圖c所示的合成彎矩與圖e所示帶壓軸力引起的彎矩共面且同向，將兩者直接相加，則得到軸的總彎矩圖如圖f所示。軸上截面B左側(cè)處的總彎矩為軸上截面B右側(cè)處的總彎矩為軸上截面C處的總彎矩為3．作軸的扭矩圖如圖g所示，。4．校核軸危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度從總彎矩圖和扭矩圖看，齒輪的中截面B右側(cè)處的彎矩最大，且有扭矩，應(yīng)該是一個(gè)危題號(hào)：17-9，續(xù)答。險(xiǎn)截面。從圖17-3所示軸系結(jié)構(gòu)圖看，軸右邊的軸頸中截面C處也可能比較危險(xiǎn)，因此處直徑較小，且彎矩比較大。下邊按式（15-3）分別校核軸上B、C截面的強(qiáng)度。按45鋼由教材