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机械制造装备设计第三章习题答案

第三章典型部件设计1.主轴部件应满足那些基本要求？答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等。

主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。

旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。

主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。

主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。

主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量，刀具的使用寿命，产生噪声。

主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。

2.主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合答：（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。

（2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。

（3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。

（4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。

3.试述主轴静压轴承的工作原理答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承，液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成。

静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。

所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。

机械设计作业3答案

3—29 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力 σ max=240MPa，σ min=-40MPa。材料的机械性能 σ -1=450MPa，σ s=800MPa，σ 0=700Mpa，轴上危险截面处的 kσ =1.3，ε σ =0.78，β σ =1，β q=1。 ⑴ 绘制材料的简化极限应力图； ⑵ 用作图法求极限应力σ r 及安全系数（按 r=C 加载和无限寿命考虑）； ⑶ 取[S]=1.3，试用计算法验证作图法求 S 值，并校验此轴是否安全。解：（1） A 点（ 0，σ -1）， B 点（σ 0/2，σ 0/2），S 点（σs.0）（2） k (
第三章
一、选择题
机械零件的强度
C 。
3—1 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定
3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有 C1、C2 所示的两点，若加载规律为 r=常数。在进行安全系数校核时，对应 C1 点的极限应力点应取为 A ，对应 C2 点的极限应力点应取为 B 。 A B1 B B2 C D1 D D2 σ a D1 B1 3—3 同上题，若加载规律为σ m=常数，则对应 C1 点 D2 C1 的极限应力点应取为 C ，对应 C2 点的极限应力点 C2 B2 应取为 D 。 O σS σm A B1 B B2 C D1 D D2 题 3 —2 图 0 3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为 C，OC 线与横坐标轴的交角θ =60 ，则该零件 σa 所受的应力为 D 。 A C D 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 σ max、σ min 符号（正负）相同的不对称循环变应力 σ max、σ min 符号（正负）不同的不对称循环变应力 o θ C σm 题 3 —4 图

机械设计作业集第3章答案

机械设计作业集第3章答案案场各岗位服务流程销售大厅服务岗：1、销售大厅服务岗岗位职责：1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品;2)保持销售区域台面整洁;3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等;4)收集客户意见、建议及现场问题点；2、销售大厅服务岗工作及服务流程阶段工作及服务流程班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。

班中工作程序服务流程行为规范迎接指引递阅资料上饮品（糕点）添加茶水工作要求1）眼神关注客人，当客人距3米距离时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后侯客迎询问客户送客户注意事项15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！”3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人；4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）；7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等待；阶段工作及服务流程班中工作程序工作要求注意事项饮料（糕点服务）1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用托盘；2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一下，请问您需要什么饮品”为起始；3）服务方向：从客人的右面服务；4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时，必须询问客人是否需要再添一杯，在二次服务中特别注意瓶口绝对不可以与客人使用的杯子接触；5）在客人再次需要饮料时必须更换杯子；下班程序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导；2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会；4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班；1.3.3.3吧台服务岗1.3.3.3.1吧台服务岗岗位职责1）为来访的客人提供全程的休息及饮品服务；2）保持吧台区域的整洁；3)饮品使用的器皿必须消毒；4）及时补充吧台物资；5）收集客户意见、建议及问题点；1.3.3.3.2吧台服务岗工作及流程阶段工作及服务流程班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。

机械制图第三章习题答案

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3-4 分析立体的截交线，完成立体的三面投影。 3
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3-3 画出回转体的第三面视图，并完成立体表面上各点（或线）的其余投影。 2
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机械设计课后作业答案汇总

第三章机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-1210 MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示第五章螺纹连接和螺旋传动习题答案5-5图5-49是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架。

两块边板各用4个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。

试问：此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？为什么？Q215，若用M6×40铰孔用螺栓连接，已知螺栓机械性能等级为8.8，校核螺栓连接强度。

[解] 采用铰制孔用螺栓连接为宜因为托架所受的载荷有较大变动，铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置，并能承受横向载荷，增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移，而普通螺栓连接靠结合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩，连接不牢靠。

机械设计课后习题答案

第三章机械零件的强度p45习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ,取循环基数60105⨯=N ,9=m ,试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限; 解 MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ,MPa 1701=-σ,2.0=σΦ,试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线;解 )170,0('A )0,260(C得)233.283,233.283(D ',即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ,)0,260(C ,)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm,d =62mm,r =3mm;如用题3-2中的材料,设其强度极限σB=420MPa,精车,弯曲,βq =1,试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线; 解因2.14554==d D ,067.0453==d r ,查附表3-2,插值得88.1=ασ,查附图3-1得78.0≈σq ,将所查值代入公式,即查附图3-2,得75.0=σε；按精车加工工艺,查附图3-4,得91.0=σβ,已知1=q β,则根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ,应力幅MPa 20a =σ,试分别按①C r =②C σ=m ,求出该截面的计算安全系数ca S ;解由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ1C r =工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的循环特性不变公式,其计算安全系数 2C σ=m工作应力点在疲劳强度区,根据变应力的平均应力不变公式,其计算安全系数第五章螺纹连接和螺旋传动p101习题答案5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点,各举一例说明它们的应用螺纹类型特点应用普通螺纹牙形为等力三角形,牙型角60o,内外螺纹旋合后留有径向间隙,外螺纹牙根允许有较大的圆角,以减少应力留集中;同一公称直径按螺距大小,分为粗牙和细牙;细牙螺纹升角小,自锁性较好,搞剪强度高,但因牙细在耐磨,容易滑扣一般联接多用粗牙螺纹,细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中,也可作为微调机构的调整螺纹用管螺纹牙型为等腰三角形,牙型角55o,内外螺纹旋合后无径向间隙,牙顶有较大的圆角管联接用细牙普通螺纹薄壁管件非螺纹密封的55o 圆柱管螺纹管接关、旋塞、阀门及其他附件用螺纹密封的55o 圆锥管螺纹管子、管接关、旋塞、阀门及其他螺纹连接的附件米制锥螺纹气体或液体管路系统依靠螺纹密封的联接螺纹梯形螺纹牙型为等腰梯形,牙侧角3o,内外螺纹以锥面巾紧不易松动,工艺较好,牙根强度高,对中性好最常用的传动螺纹锯齿形螺纹牙型不为等腰梯形,工作面的牙侧角3o,非工作面的牙侧角30o;外螺纹牙根有较大的圆角,以减少应力集中;内外螺纹旋合后,大径处无间隙,便于对中;兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根旨度高的特点只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动,如螺旋压力机5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处答：可以减小螺栓的刚度,从而提高螺栓联接的强度;5-3 分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况,它的最大应力,最小应力如何得出当气缸内的最高压力提高时,它的最大应力,最小应力将如何变化解：最大应力出现在压缩到最小体积时,最小应力出现在膨胀到最大体积时;当汽缸内的最高压力提高时,它的最大应力增大,最小应力不变;5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力FΣ作用在包含x 轴并垂直于底板接合面的平面内;试分析底板螺栓组的受力情况,并判断哪个螺栓受力最大堡证联接安全工作的必要条件有哪些5-5 图5-49是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架;两块边板各用4个螺栓与立柱相连接,托架所承受的最大载荷为20kN,载荷有较大的变动;试问：此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜为什么Q215,若用M6×40铰孔用螺栓连接,已知螺栓机械性能等级为,校核螺栓连接强度; 解采用铰制孔用螺栓连接为宜因为托架所受的载荷有较大变动,铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置,并能承受横向载荷,增强连接的可靠性和紧密性,以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移,而普通螺栓连接靠结合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩,连接不牢靠;1确定M6×40的许用切应力τ由螺栓材料Q215,性能等级,查表5-8,可知MPa 640][s =σ,查表5-10,可知0.5~5.3][=τS 2螺栓组受到剪力F 和力矩FL T =,设剪力F 分在各个螺栓上的力为i F ,转矩T 分在各个螺栓上的分力为j F ,各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为r ,即mm 27545cos 2150=︒=r由图可知,螺栓最大受力故M6×40的剪切强度不满足要求,不可靠;5-6 已知一个托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相连接;托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为250mm 、大小为60kN 的载荷作用;现有如图5-50所示的两种螺栓布置形式,设采用铰制孔用螺栓连接,试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小为什么解螺栓组受到剪力F 和转矩,设剪力F 分在各个螺栓上的力为i F ,转矩T 分在各个螺栓上的分力为j F a 中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r ,即r =125mm由a 图可知,最左的螺栓受力最大kN 302010max =+=+=j i F F Fb 方案中由b 图可知,螺栓受力最大为5-7 图5-52所示为一拉杆螺纹联接;已知拉杆所受的载荷F=56KN,载荷稳定,拉杆材料为Q235钢,试设计此联接;5-8 两块金属板用两个M12的普通螺栓联接;若接合面的摩擦系数f=,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%;螺栓用性能等级为的中碳钢制造,求此联接所能传递的横向载荷;5-9受轴向载荷的紧螺栓联接,被联接钢板间采用橡胶垫片;已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F ＝10 000N 时,求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力;5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接;已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa,缸盖与缸体均为钢制,直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接;5-11 设计简单千斤顶参见图5-41的螺杆和螺母的主要尺寸;起重量为40000N,起重高度为200mm,材料自选;1 选作材料;螺栓材料等选用45号钢;螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强P=15MPa.2确定螺纹牙型;梯形螺纹的工艺性好,牙根强度高,对中性好,本题采用梯形螺纹; 3按耐磨性计算初选螺纹的中径;因选用梯形螺纹且螺母兼作支承,故取,根据教材式5-45得按螺杆抗压强度初选螺纹的内径;根据第四强度理论,其强度条件为但对中小尺寸的螺杆,可认为,所以上式可简化为式中,A 为螺杆螺纹段的危险截面面积,;S 为螺杆稳定性安全系数,对于传力螺旋,S=对于传导螺旋,S=对于精密螺杆或水平螺杆,S>4.本题取值为5.故5综合考虑,确定螺杆直径;比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果,可知本题螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准,按国家标准GB/T5796-1986选定螺杆尺寸参数：螺纹外径d=44mm,螺纹内径d1=36mm,螺纹中径d2=40.5mm,螺纹线数n=1,螺距P=7mm.6校核螺旋的自锁能力;对传力螺旋传动来说,一般应确保自锁性要求,以避免事故;本题螺杆的材料为钢,螺母的材料为青铜,钢对青铜的摩擦系数f=查机械设计手册;因梯形螺纹牙型角,所以因,可以满足自锁要求;注意：若自锁性不足,可增大螺杆直径或减沾上螺距进行调整;7计算螺母高度H.因选所以H=,取为102mm.螺纹圈数计算：z=H/P=螺纹圈数最好不要超过10圈,因此宜作调整;一般手段是在不影响自锁性要求的前提下,可适当增大螺距P,而本题螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准,耐磨性已相当富裕,所以可适当减低螺母高度;现取螺母高度H=70mm,则螺纹圈数z=10,满足要求;8螺纹牙的强度计算;由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度,因此只需校核螺母螺纹的牙根强度;根据教材表5-13,对于青铜螺母,这里取30MPa,由教材式5-50得螺纹牙危险截面的剪切应力为满足要求螺母螺纹根部一般不会弯曲折断,通常可以不进行弯曲强度校核;9螺杆的稳定性计算;当轴向压力大于某一临界值时,螺杆会发生侧向弯曲,丧失稳定性;好图所示,取B=70mm.则螺杆的工作长度l=L+B+H/2=305mm螺杆危险面的惯性半径i=d1/4=9mm螺杆的长度：按一端自由,一段固定考虑,取螺杆的柔度：,因此本题螺杆,为中柔度压杆;棋失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得所以满足稳定性要求;第六章键、花键、无键连接和销连接p115习题答案6-1 6-26-3 在一直径mm 80=d 的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮如下图,轮毂宽度 1.5d L =,工作时有轻微冲击;试确定平键的尺寸,并计算其允许传递的最大扭矩;解根据轴径mm 80=d ,查表得所用键的剖面尺寸为mm 22=b ,mm 14=h根据轮毂长度mm 120805.1'=⨯==1.5d L 取键的公称长度 mm 90=L键的标记键79-90GB 109622⨯键的工作长度为 68mm 2290=-=-=b L l键与轮毂键槽接触高度为 mm 7==2hk 根据齿轮材料为钢,载荷有轻微冲击,取许用挤压应力 110MPa ][=p σ根据普通平键连接的强度条件公式 ][1023p p σkldT σ≤⨯=变形求得键连接传递的最大转矩为 6-4 6-5 6-6第八章带传动p164习题答案8-1 V 带传动的m in 14501r n =,带与带轮的当量摩擦系数51.0=v f ,包角︒=α1801,初拉力N 3600=F ;试问：1该传动所能传递的最大有效拉力为多少2若m m 100d d1=,其传递的最大转矩为多少3若传动效率为,弹性滑动忽略不计,从动轮输出效率为多少解 ()N 4.4781111360211112151.01151.00=+-⨯⨯=+-=ππααee e e F F v vf f ec 8-2 V 带传动传递效率7.5kW =P ,带速m 10=ν,紧边拉力是松边拉力的两倍,即21F F =,试求紧边拉力1F 、有效拉力e F 和初拉力0F ; 解 1000νF P e =8-38-4 有一带式输送装置,其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V 带传动,电动机功率P=7kW,转速m in 9601r n =,减速器输入轴的转速m in 3302r n =,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; 解 1确定计算功率ca P由表8-7查得工作情况系数2.1A =K ,故 2选择V 带的带型根据ca P 、1n ,由图8-11选用B 型; 3确定带轮的基准直径d d ,并验算带速ν①由表8-6和8-8,取主动轮的基准直径m m 1801=d d②验算带速ν③计算从动轮的基准直径4确定V 带的中心距a 和基准长度d L①由式()()2102127.0d d d d d d a d d +≤≤+,初定中心距mm 5500=a ; ②计算带所需的基准长度由表8-2选带的基准长度mm 2240=d L ③实际中心距a中心距的变化范围为mm 630~550; 5验算小带轮上的包角1α 故包角合适; 6计算带的根数z①计算单根V 带的额定功率r P由s m 960 m m 18011==n d d 和,查表8-4a 得25kW .30≈P 根据303kW .0B 9.2330960m 960 01=∆===P i n 型带，查表得和查表8-5得914.0k =α,表8-2得1k =L ,于是 ②计算V 带的根数z 取3根;7计算单根V 带的初拉力的最小值()min 0F由表8-3得B 型带的单位长度质量m kg 018=q ,所以 8计算压轴力 9带轮结构设计略习题答案9-2 某链传动传递的功率kW 1=P ,主动链轮转速m in r 481=n ,从动链轮转速m in r 142=n ,载荷平稳,定期人工润滑,试设计此链传动; 解 1选择链轮齿数取小链轮齿数191=z ,大链轮的齿数6519144812112=⨯===z n n iz z 2确定计算功率由表9-6查得0.1=A K ,由图9-13查得52.1=z K ,单排链,则计算功率为 3选择链条型号和节距根据m in r 48kW 52.11==n P ca 及,查图9-11,可选16A,查表9-1,链条节距mm 4.25=p 4计算链节数和中心距初选中心距m m 1270~7624.25)50~30()50~30(0=⨯==p a ;取mm 9000=a ,相应的链长节数为取链长节数节114=p L ;查表9-7得中心距计算系数24457.01=f ,则链传动的最大中心距为 5计算链速ν,确定润滑方式由m 386.0=ν和链号16A,查图9-14可知应采用定期人工润滑; 6计算压轴力p F有效圆周力为 N 2591386.0110001000≈⨯==νp F e 链轮水平布置时的压轴力系数15.1=p F K ,则压轴力为N 2980259115.1≈⨯=≈e F p F K F p 9-3 已知主动链轮转速m in r 8501=n ,齿数211=z ,从动链齿数992=z ,中心距mm 900=a ,滚子链极限拉伸载荷为,工作情况系数1A =K ,试求链条所能传递的功率; 解由kW 6.55lim =F ,查表9-1得mm 4.25=p ,链型号16A根据m in r 850m m 4.251==n p ，,查图9-11得额定功率kW 35=ca P 由211=z 查图9-13得45.1=z K 且1=A K习题答案10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力用受力图表示各力的作用位置及方向; 解受力图如下图：补充题：如图b,已知标准锥齿轮m m N 1042,3.0,50,20,5521⋅⨯=====T Φz z m R ,标准斜齿轮24,63==z m n ,若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消,β应为多少并计算2、3齿轮各分力大小;解 1齿轮2的轴向力：齿轮3的轴向力：即()2235.01sin tan sin z Φm δαz m βR n -=由5.22050tan 122===z z δ 928.0sin 2=∴δ 371.0cos 2=δ 即︒=231.13β 2齿轮2所受各力：齿轮3所受各力：10-6 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动,已知54,26m in,r 1450,kW 5.72111====z z n P ,寿命h 12000=h L ,小齿轮相对其轴的支承为不对称布置,并画出大齿轮的机构图;解 1 选择齿轮类型、精度等级、材料①选用直齿圆柱齿轮传动;②铣床为一般机器,速度不高,故选用7级精度GB10095-88;③材料选择;由表10-1选择小齿轮材料为40Cr 调质,硬度为280HBS,大齿轮材料为45刚调质,硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS;2按齿面接触强度设计1确定公式中的各计算值①试选载荷系数.51t =K ②计算小齿轮传递的力矩③小齿轮作不对称布置,查表10-7,选取0.1=d Φ④由表10-6查得材料的弹性影响系数21MPa 8.189=E Z⑤由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 6001lim =H σ；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa 5502lim =H σ; ⑥齿数比 08.2265412===z z u⑦计算应力循环次数⑧由图10-19取接触疲劳寿命系数 0.1,98.021==HN HN K K ⑨计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数1=S 2计算①计算小齿轮分度圆直径1t d ,代入[]H σ中较小值②计算圆周速度ν ③计算尺宽b ④计算尺宽与齿高之比hb ⑤计算载荷系数根据s m 066.4=ν,7级精度,查图10-8得动载荷系数2.1=v K 直齿轮,1==ααF H K K由表10-2查得使用系数25.1=A K 由表10-4用插值法查得420.1=H βK 由56.11=hb,420.1=H βK ,查图10-13得37.1=F βK 故载荷系数 13.2420.112.125.1=⨯⨯⨯==βαH H v A K K K K K ⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 ⑦计算模数m 取5.2=m ⑧几何尺寸计算分度圆直径：m m 65265.211=⨯==mz d 中心距： mm 100213565221=+=+=d d a 确定尺宽：圆整后取m m 57m m ,5212==b b ; 3按齿根弯曲疲劳强度校核①由图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa 5001=FE σ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa 3802=FE σ;②由图10-18取弯曲疲劳寿命93.0,89.021==FN FN K K ; ③计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数4.1=S ④计算载荷系数⑤查取齿形系数及应力校正系数由表10-5查得 6.21=a F Y 304.22=a F Y ⑥校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式 []F S F F σY Y m bd KT σaa ≤=112进行校核所以满足弯曲强度,所选参数合适;10-7 某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动,已知m in r 7501=n ,两齿轮的齿数为m m m m ,6,'229,108,2421160b m βz z n ==︒===,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; 解 1齿轮材料硬度查表10-1,根据小齿轮材料为38SiMnMo 调质,小齿轮硬度217~269HBS,大齿轮材料为45钢调质,大齿轮硬度217~255 HBS2按齿面接触疲劳硬度计算①计算小齿轮的分度圆直径②计算齿宽系数③由表10-6查得材料的弹性影响系数 21MPa 8.189=E Z ,由图10-30选取区域系数47.2=H Z ④由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 7301lim =H σ；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa 5502lim =H σ; ⑤齿数比 5.42410812===z z u ⑥计算应力循环次数⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数 1.1,04.121==HN HN K K ⑧计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数1=S⑨由图10-26查得63.1,88.0,75.02121=+===αααααεεεεε则 ⑩计算齿轮的圆周速度计算尺宽与齿高之比hb 计算载荷系数根据m 729.5=ν,8级精度,查图10-8得动载荷系数22.1=v K 由表10-3,查得4.1==ααF H K K按轻微冲击,由表10-2查得使用系数25.1=A K由表10-4查得380.1=H βK {按d Φ=1查得} 由85.11=hb,380.1=H βK ,查图10-13得33.1=F βK 故载荷系数 946.2380.14.122.125.1=⨯⨯⨯==βαH H v A K K K K K由接触强度确定的最大转矩3按弯曲强度计算①计算载荷系数 840.233.14.122.125.1=⨯⨯⨯==βανF F A K K K K K②计算纵向重合度 380.1'229tan 24096.1318.0tan 318.01=︒⨯⨯⨯==βz Φεd β ③由图10-28查得螺旋角影响系数 92.0=βY ④计算当量齿数⑤查取齿形系数Fa Y 及应力校正系数Sa Y 由表10-5查得 62.21=Fa Y 17.22=Fa Y⑥由图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa 5201=FE σ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa 4302=FE σ;⑦由图10-18取弯曲疲劳寿命90.0,88.021==FN FN K K ; ⑧计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数4.1=S ⑨计算大、小齿轮的[]SaFa F Y Y σ,并加以比较取[][][]05.66,min 222111=⎩⎨⎧⎭⎬⎫=Sa Fa F Sa Fa F SaFa F Y Y σY Y σY Y σ⑩由弯曲强度确定的最大转矩 4齿轮传动的功率取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值即N096.12844641=T第十一章蜗杆传动p272习题答案11-1 试分析图11-26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;解各轴的回转方向如下图所示,蜗轮2、4的轮齿螺旋线方向均为右旋;蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向如下图11-3 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动,传递效率min r 960,kW 0.511==n P ,传动比23=i ,由电动机驱动,载荷平稳;蜗杆材料为20Cr,渗碳淬火,硬度HRC 58≥;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; 解 1选择蜗杆传动类型根据GB/T 10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆ZI;2按齿面接触疲劳强度进行设计 ①确定作用蜗轮上的转矩T 2按21=z ,估取效率8.0=η,则②确定载荷系数K因工作载荷平稳,故取载荷分布不均匀系数1=βK ；由表11-5选取使用系数1=A K ；由于转速不高,无冲击,可取动载系数05.1=V K ,则③确定弹性影响系数E Z 蜗轮为铸锡磷青铜与钢蜗杆相配,故21MPa 160=E Z ④确定接触系数p Z 假设35.01=ad ,从图11-18中可查得9.2=p Z ⑤确定许用接触应力[]H σ由表11-7中查得蜗轮的基本许用应力[]MPa 268'=H σ应力循环系数 ()721021.4830071239606060⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==h jL n N 寿命系数 8355.01021.410877HN=⨯=K 则 [][]MPa 914.2232688355.0'HN =⨯==H H σK σ⑥计算中心距取中心距mm 200=a ,因23=i ,故从表11-2中取模数8mm =m ,蜗杆分度圆直径m m 80=1d ;此时4.020080==a d 1,从图11-18中查取接触系数74.2'=p Z ,因为p p Z Z <',因此以上计算结果可用;3蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 ①蜗杆蜗杆头数21=z ,轴向齿距133.258=π=π=m p a ；直径系数10=q ；齿顶圆直径mm 962*11=+=m h d d a a ；齿根圆直径()mm 8.602*11=+-=c m h d d a f ；分度圆导程角"36'1811︒=γ；蜗杆轴向齿厚m m 567.125.0=π=m S a ;②蜗轮蜗轮齿数472=z ；变位系数5.02-=x 验算传动比5.2324712===z z i ,此时传动比误差%17.223235.23=-,是允许的; 蜗轮分度圆直径 m m 37647822=⨯==mz d蜗轮喉圆直径 ()()m 3845.018237622*22=-⨯⨯+=++=x h m d d a a蜗轮齿根圆直径 ()mm 8.3642.05.0182376222=+-⨯⨯-=-=f f2h d d 蜗轮咽喉母圆直径 mm 12376212002122=⨯-=-=a g d a r 4校核齿根弯曲疲劳强度 ①当量齿数 85.49"36'1511cos 47cos 3322=︒==γz z v 根据85.49,5.022=-=v z x ,从图11-19中可查得齿形系数75.22=a F Y②螺旋角系数 9192.014031.1111401=︒︒-=︒-=γY β ③许用弯曲应力 [][]FN F F K σσ⋅='从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力[]MPa 56'=F σ 寿命系数 66.01021.410976=⨯=FNK④校核齿根弯曲疲劳强度弯曲强度是满足的; 5验算效率η已知v v f γarctan ;"36'1811=ϕ︒=；v f 与相对滑动速度a v 相关从表11-18中用插值法查得0238.0=v f ,"48'21136338.1︒=︒=ϕv ,代入式得854.0~845.0=η,大于原估计值,因此不用重算;第十三章滚动轴承p342习题答案13-1 试说明下列各轴承的内径有多大哪个轴承公差等级最高哪个允许的极限转速最高哪个承受径向载荷能力最高哪个不能承受径向载荷N307/P4 6207 30207 51301解 N307/P4、6207、30207的内径均为35mm,51301的内径为5mm ；N307/P4的公差等级最高；6207承受径向载荷能力最高；N307/P4不能承受径向载荷;13-5 根据工作条件,决定在轴的两端用︒=25α的两个角接触球轴承,如图13-13b 所示正装;轴颈直径mm 35=d ,工作中有中等冲击,转速m in r 1800=n ,已知两轴承的径向载荷分别为N 33901=r F ,N 33902=r F ,外加轴向载荷N 870=ae F ,作用方向指向轴承1,试确定其工作寿命;解 1求两轴承的计算轴向力1a F 和2a F对于︒=25α的角接触球轴承,按表13-7,轴承派生轴向力r d F F 68.0=,68.0=e 两轴计算轴向力 2求轴承当量动载荷1P 和21P由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为对轴承1 11=X 01=Y 对轴承2 41.02=X 87.02=Y因轴承运转中有中等冲击载荷,按表13-6,取5.1=p f ,则3确定轴承寿命由于题目中没给出在轴承的具体代号,这里假设选用7207AC,查轴承手册得基本额定载荷N 29000=C ,因为21P P >,所以按轴承1的受力大小验算13-6 若将图13-34a 中的两轴承换为圆锥滚子轴承,代号为30207;其他条件同例题13-2,试验算轴承的寿命; 解 1求两轴承受到的径向载荷1r F 和2r F将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面下图b 和水平面下图a 两个平面力系;其中：图c 中的teF 为通过另加转矩而平移到指向轴线；图a 中的ae F 亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上上诉转化仔图中均未画出;由力分析可知：2求两轴承的计算轴向力1a F 和2a F查手册的30207的37.0=e ,6.1=Y ,N 54200=C 两轴计算轴向力3求轴承当量动载荷1P 和2P由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为对轴承1 4.01=X 6.11=Y 对轴承2 12=X 02=Y因轴承运转中有中等冲击载荷,按表13-6,取5.1=p f ,则 4确定轴承寿命因为21P P >,所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求;13-7 某轴的一端支点上原采用6308轴承,其工作可靠性为90%,现需将该支点轴承在寿命不降低的条件下将工作可靠性提高到99%,试确定可能用来替换的轴承型号; 解查手册得6308轴承的基本额定动载荷N 40800=C ;查表13-9,得可靠性为90%时,11=a ,可靠性为99%时,21.01=a ;可靠性为90%时 363161040800601106010⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=P n P C n a L可靠性为99%时 363166021.01060101⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=P C n P C n a L即 N 547.6864121.0408003==C 查手册,得6408轴承的基本额定动载荷N 65500=C ,基本符合要求,故可用来替换的轴承型号为6408;第十五章轴p383习题答案15-4 图15-28所示为某减速器输出轴的结构图,试指出其设计错误,并画出改正图; 解 1处两轴承应当正装;2处应有间隙并加密封圈; 3处应有轴间定位;4处键不能伸入端盖,轴的伸出部分应加长; 5处齿轮不能保证轴向固定; 6处应有轴间定位; 7处应加调整垫片;改正图见轴线下半部分;15-7 两极展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴见图15-30a,尺寸和结构见图15-30b 所示;已知：中间轴转速m in r 1802=n ,传动功率kW 5.5=P ,有关的齿轮参数见下表：解 1求出轴上转矩2求作用在齿轮上的力 3求轴上载荷作轴的空间受力分析,如图a; 作垂直受力图、弯矩图,如图b; 作水平受力图、弯矩图,如图c; 作合成弯矩图,如图d 作扭矩图,如图e; 作当量弯矩力,如图f;转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑,取6.0=α;4按弯矩合成应力校核轴的强度,校核截面B 、C B 截面 C 截面轴的材料为45号钢正火,[]MPa 51MPa,560200,HBS 1==≥-σσB []1-≤≤σσσcaB caC ,故安全;。

机械设计基础课后答案全

第三章部分题解3-5图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有,应如何修改？解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a),其自由度为:F=3n-2P -P =3 3-2 ?-1=0 其中:滚子为局部自由度计算可知:自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结习题3-5图图3-37解决方法:1增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b) 所示。

其自由度为: 构组成原理上有错误。

F =3n-2P -P =3 ?-2 5-1 = 1 542将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为:F =3n-2P -P =3 3-2 ?-2=154习题3-5解图(a)?画出图3-38所示机构的运动简图(运动尺寸由图上量取),并计算其自由度。

(a)机构模型(d)机构模型图3-38习题3-6图习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。

计算该机构自由度为:3-654F =3n-2P -P =3 ?-2 4-0=1 54习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)?习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(d)解图(a)、习题3-6(d)解图(b)、习题3-6(d)解图 (c)解(d) 等多种形式。

-1-3-7 解(a)解(b)解(c) 6 习题3-5解图(b)习题3-5解图(c) 解⑻科=O.QOIm min。

机械设计教程-习题集.doc

机械设计教程（3版）作业集第三章习题3-1图3-20所示为一直齿圆柱齿轮与轴用圆头平键连接，轴径。

齿轮的材料为铸铁，轴为45钢。

键长L=60mm,键的截而尺寸为方祐=14x9 mm 2,传递的转矩T=200N m, 有轻微冲击。

试校核该平键连接的强度。

3-2图3・21所示的凸缘联轴器，用普通圆头平键与轴连接。

已知轴径d=55mm,毂长Z>1.5d, 联轴器为铸铁，轴为45钢，传递的转矩T=300N m,载荷平稳无冲击。

试选择键的尺寸并校核其连接强度。

3-3图3-22为一牙嵌式离合器与轴用导向平键连接，轴径d=40mm,键长L=125mm （|w|头键）, 其最小有效工作长度/min =65mm,离合器与轴均为钢制，传递的转矩7M50Nm 有轻微冲击，要求选择键的截面尺寸并校核其连接强度。

图 3-223-4若题3-3中的其他条件均不变，而将其改为轻系列的矩形花键连接，离合器在空载条件下接合，制造精度及润滑条件一般，齿面未经淬火处理。

试校核该矩形花键的强度。

・L ，■ 图 3-20 图 3-21第五章习题5-1何谓螺纹的大径、屮径和小径？它们分别用于什么场合？5 2螺栓连接、双头螺林连接、螺钉连接的主要区别是什么?它们的应用场合有何不同?5 3普通螺栓连接和饺制孔用螺栓连接的结构有何不同？主要失效形式和设计准则是什么？ 5- 4螺纹连接预紧的目的是什么？如何控制预紧力？5 5连接螺纹能满足自锁条件，为什么在设计螺纹连接时还要考虑防松问题？在可拆卸的防松措施中哪类工作可靠？为什么？5 6紧螺栓连接所受轴向变载荷在0〜FZI'可变化，当预紧力仇一定时，改变螺栓或被连接件的刚度，对螺栓连接的疲劳强度和连接的紧密性冇何影响？5 7螺旋传动按使用特点的不同可分为哪儿类？试举例说明其应用场合。

5- 8某普通螺栓连接，螺栓公称岂径为M20,性能等级为4.8级。

试求；(1) 当承受轴向变载荷并控制预紧力时，其预紧力仇最大为多少？(2) 若连接承受横向拉力，冇一个贴合面，摩擦因数.戶0.15,则可能承受的横向载荷为多少(按单个螺栓计算)？5-9 -普通螺栓连接，螺栓的刚度为被连接件的刚度为Cn “如果C m =8C b ,预紧力 F o =lOOON,轴向外载荷F=1100N ，试求螺栓所受的总拉力和被连接件小的残余预紧力。

机械设计基础课后习题答案--【完整版】

第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。

其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

习题3-6(a)图习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

解(a)1010*******=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。

当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b)1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。

机械设计基础部分课后习题答案

机械设计基础部分课后习题答案第三章机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-1210 MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm ，d=62mm ，r=3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=qσσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

机械制图习题集第四版第三章答案

意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1．在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2．反复朗读，请同学说说本文读来有哪些特点，为什么会有这些特点。(1)句法上大量运用骈偶句，并夹有散句，既整齐又富有
“山水之乐”的具体化。3．第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4．作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，
环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之
贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之
三、轴测图 3.3 画组合体的正等轴测草图
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三、轴测图 3.3 画组合体的正等轴测草图
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机械设计第八版课后习题标准答案

得 qσ
0.78 ，将
所查值代入公式，即
kσ 1 qσ σ 1 1 0.78 1.88 1 1.69
查附图 3-2，得 εσ 0.75 ；按精车加工工艺，查附图 3-4，得 βσ 0.91 ，已知 βq 1，则
Kσ
kσ εσ
1 βσ
1
1 βq
1.69 0.75
1 1 1 2.35 0.91 1
第三章机械零件的强度习题答案
3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限 σ1 180MPa ，取循环基数 N0 5106 ， m 9 ，试求循环次数 N
分别为 7 000、25 000、620 000 次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
[解]
σ 1N1
σ1 9
N0 N1
180 9
5 106 7 103
[解] 螺栓组受到剪力 F 和转矩，设剪力 F 分在各个螺栓上的力为 Fi ，转矩 T 分在各个螺栓上的分力为 Fj
（a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为 r，即 r=125mm
Fi
1F 6
1 60 10kN 6
Fj
FL 6r
60 250 103 6 125 103
20kN
由（a）图可知，最左的螺栓受力最大 Fmax Fi Fj 10 20 30kN
（7）计算单根 V 带的初拉力的最小值 F0 min
由表 8-3 得 B 型带的单位长度质量 q 018 kg m ，所以
F0 min
500
2.5 kα Pca
kα zν
qν 2
500
2.5 0.9148.4
0.914 3 9.0432
0.18 9.04322
283N
（8）计算压轴力

机械设计第三章课后习题答案

总转角
0°
15°
30°
45°
60°
75°
90°
105°
位移(mm)
0
0.734
2.865
6.183
10.365
15
19.635
23.817
速度(mm/s)
0
19.416
36.931
50.832
59.757
62.832
59.757
50.832
加速度（mm/s 2）
65.797
62.577
53.231
38.675
1.432
3.092
5.182
7.5
9.818
11.908
总转角（°）
120
135
150
165
180
195
210
225
角位移（°）
13.568
14.633
15
15
15
14.429
12.803
0.370
总转角（°）
240
255
270
285
300
315
330
345
角位移（°）
7.5
4.630
2.197
0.571
凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角如图所示。
3-3解：从动件在推程及回程段运动规律的位移、速度以及加速度方程分别为：
（1）推程：
0°≤ ≤ 150°
（2）回程：等加速段 0°≤ ≤60 °
等减速段
60°≤ ≤120 °
为了计算从动件速度和加速度，设。计算各分点的位移、速度以及加速度值如下：

机械设计作业集参考答案

机械设计作业集参考答案（选择、填空题）第三章机械零件的强度一、选择题二、填空题3-16 最大应力法、安全系数法、σ ≤[σ] 、S ca≥[S]3-17 静、变3-18 疲劳失效、光滑区、粗糙区3-19无限寿命、有限寿命3-20复合（双向）、疲劳或静、复合（双向）、静3-21化学热处理、高频表面淬火、表面硬化加工3-22截面形状突变处、增大第四章摩擦、磨损及润滑概述二、填空题4-11摩擦、磨损及润滑4-12吸附4-13温度、压力4-14干摩擦、边界摩擦、液体摩擦4-15流动阻力4-16降低、降低4-17 高、低4-18齿轮齿面的胶合、齿轮齿面的磨损、齿轮齿面的点蚀4-19相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙、相对速度，其运动方向必须使油由大端流进，小端流出、滑油必须有一定的粘度，且充分供油。

4-20最小厚度h min ≥ 许用油膜厚度[h]第五章螺纹连接二、填空题5-20 60°、联接、30°、传动5-21大、中、小5-22普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹 5-23螺纹升角ψ 、牙型斜角β（牙侧角）5-24螺纹副间的摩擦阻力矩T 1 、螺母环形端面与被联接件（或垫圈）支承面间的摩擦阻力矩T 2 5-25 90、螺纹根部 5-26拉、扭切5-27 接合面间的摩擦力、预紧（拉伸、扭转）、接合面间的滑移、螺栓被拉断、铰制孔用螺栓抗剪切、剪切、挤压、螺杆被剪断、螺杆与孔壁接触面被压溃（碎） 5-28 F 0+FC b /（C b +C m ）、 F 0-FC m /（C b +C m ）、[]σπσ≤⨯=212314d F . 5-29螺栓、被联接件、螺栓的刚度、被联接件的刚度，同时适当增大预紧力 5-30弯曲5-31 摩擦、机械、其它（破坏螺纹副的关系）5-32 求出螺栓组中受力最大的螺栓及其所受的力，以便进行强度计算5-33合理的确定联接结合面的几何形状和螺栓的布置形式，力求每个螺栓和联接结合面间受力均匀，便于加工和装配、① 联接结合面设计成轴对称的简单几何形状；② 螺栓的布置应使各螺栓的受力合理；③螺栓的排列应有合理的间距、边距；④分部在同一圆周上螺栓数目应取成4、6、8等偶数 5-34 受载较大且经常装拆、调整或承受变载荷第六章键、花键、无键联接和销联接一、选择题二、填空题6-11 普通平键、薄型平键、导向平键、滑键、普通平键、薄型平键、导向平键、滑键 6-12 B 型(方头)键、键宽20mm 、公称长度80mm 6-13工作面压溃、工作面的过度磨损6-14两侧面、键与键槽侧面的挤压、间隙、上下两面、键的楔紧作用（摩擦力）传递转矩 6-15不6-16 1 、2、120°～130° 6-17小径、齿形6-18 高、加工精度高，能用磨削的方法消除热处理引起的变形第七章铆接、焊接、胶接和过盈连接一、选择题二、填空题7-4对接焊缝、角焊缝、同一平面内、不同一平面内 7-5剪切、拉伸第八章带传动一、选择题二、填空题8-21 初拉力F0、摩擦系数f（当量摩擦系数f V）、小带轮包角 18-22紧边、松边拉应力（σ1、σ2）、离心拉应力σc、弯曲应力（σb1、σb2）、σmax=σ1+σc+σb1、紧边与小带轮接触处8-23 疲劳破坏、打滑、在不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命8-24 1500、7508-25 安装张紧轮、调整中心距8-26小、小带轮包角小于大带轮包角8-27 高速、提高带传动的能力、工作平稳性好及起到过载保护的作用8-28计算功率、小轮转速8-29带两边的拉力差及弹性变形8-30带绕在带轮上的部分第九章链传动9-17内链板和套筒、外链板和销轴、滚子和套筒、套筒和销轴9-18越高、越大、越少9-19链的疲劳破坏、链条铰链的磨损、胶合、链条静力拉断、链板的疲劳强度9-20平均、瞬时9-21 A系列、链节距为25.4mm9-22 链节距、链速第十章齿轮传动二、填空题10-23 硬、韧、齿面硬度、HBS＜350、30~50、小齿轮的循环次数多、HB S≥350、HBS1 = HBS210-24调质、正火、渗碳淬火、整体淬火、表面淬火10-25 齿面点蚀、断齿、磨损、胶合10-26 节线附近靠近齿根、为单齿啮合区、摩擦力大润滑不良10-27 悬臂梁、模数m 、不相等10-28 赫芝、分度圆直径d1（中心距a）、不变10-29渐轮齿形状对弯曲应力的影响、齿数、C、A10-30脉动10-31对称、脉动循环、-300MPa 、300MPa，、010-32 斜齿轮的优点不能充分发挥、轴向力过大、8°~ 20°、中心距10-33第十一章蜗杆传动11-15 q =d1/m11-16γ≤ϕv11-17 m a1= m t2 = m，α a1 = α t2=α，γ1＝β211-18低、好、1、2、4、611-19合金钢、淬火、锡青铜11-20蜗轮、材料上，蜗轮采用青铜，强度差、结构上，蜗杆的齿是连续的，蜗轮的齿是独立的11-21 相同、导程角11-22 啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗、溅油损耗第十二章滑动轴承二、填空题12-15避免过度磨损、限制温升，避免胶合12-16 增大、减小12-17提高、提高、增加12-18 p≤[p] 、pv ≤[pv]、v ≤ [v]12-19 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙、有相对速度，其运动方向必须使油由大端流进，小端流出、润滑油必须有一定的粘度，且充分供油、h min≥[h]第十三章滚动轴承二、填空题13-16 N316/P6 、51316(2) 51316 、N316/P6(3) 6306 /P5 、51316(4) 6306 /P5(5) 3030613-17深沟球轴承的外圈边沿两端厚度一样，公称接触角为0；而角接触球轴承外圈边沿两端有厚薄之分，公称接触角不为0、深沟球轴承可以承受不大的双向轴向力，而角接触球轴承只可承受单向轴向力13-18疲劳寿命13-19静强度13-20 规律性非稳定的脉动循环、稳定的脉动循环13-21 双支点各单向固定（两端固定）、一支点双向固定，另一端支点游动（一端固定、一端游动）、两端游动支承（两端游动）13-22提高轴承的旋转精度、支承刚度、减小机器工作时轴的振动、在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一轴向力，以消除轴承中的游隙13-23精度不同数值较小的负偏差、0、负值13-24为了防止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，并阻止润滑油流失、接触式密封（中低速）、非接触式密封（高速）、混合式密封（密封效果较好）第十四章联轴器和离合器14-11 变刚度、增大14-12 对中榫、铰制孔螺栓14-13齿顶制成球面，具有适当的顶隙和侧隙14-14 工况（计算力矩）、最大转速、轴孔直径14-15 破断式、嵌合式、摩擦式第十五章轴二、填空题15-13转、心、传动、转15-14 便于轴上零件安装定位、近似等强度15-15非对称循环15-16 对称、脉动15-17小于15-18 低速轴受到的转矩大得多15-19轴的强度、轴的刚度15-20轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴挡档圈、挡圈等、键、花键、过盈配合等15-21合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷、改进轴的结构以减小应力集中、改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度15-22 改善轴的支承情况(减小跨距、改悬臂为简支、采用支承刚度大的轴承等)、增大轴的直径、采用空心轴、合理布置轴上零件的位置和改进轴上零件的结构以减小轴的载荷等。

机械设计课后习题第3章

第3章3—1 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点?答：参考教材30~31页。

3—2 何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定?答：参考教材31页。

3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P，，直接标注在图上) (a)(b)答：答：（10分）(d)（10分）3-4标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比ω1/ω3。

（2分）答：1)瞬新的数目：K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=152)为求ω1/ω3需求3个瞬心P16、P36、P13的位置3）ω1/ω3= P36P13/P16P13=DK/AK由构件1、3在K点的速度方向相同，可知ω3与ω1同向。

3-6在图示的四杆机构中，L AB=60mm，L CD=90mm,L AD=L BC=120mm, ω2=10rad/s,试用瞬心法求：1)当φ=165°时，点的速度vc；2)当φ=165°时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；3)当V C=0时，φ角之值(有两个解)。

解：1）以选定的比例尺μ机械运动简图（图b ）2）求vc 定出瞬心p12的位置（图b ）因p 13为构件3的绝对瞬心，则有ω3=v B /lBp 13=ω2l AB /μl .Bp 13=10×0.06/0.003×vc =μc p 13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s) 3)定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置,因BC 点的距离最近，故丛p13引BC 线的垂线交于点E ，由图可得 v E =μl.p 13E ω3=0.003×46.5×2.56=0.357(m/s)4)定出vc=0时机构的两个位置（图c ）量出φ1=26.4°φ2=226.6°（3分）3-8机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度v B(即速度矢量pb)，试作出各机构在图示位置时的速度多边形。

机械设计作业集第3章答案

第三章机械零件的强度一、选择题3—1 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 C 。

A 增加B 不变C 降低D 规律不定3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有C 1、C 2所示的两点，若加载规律为r=常数。

在进行安全系数校核时，对应C 1点的极限应力点应取为 A ，对应C 2点的极限应力点应取为 B 。

A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 3—3 同上题，若加载规律为σm =常数，则对应C 1点的极限应力点应取为 C ，对应C 2点的极限应力点应取为 D 。

A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 题3—2图3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为C ，OC 线与横坐标轴的交角θ=600，则该零件所受的应力为 D 。

A 对称循环变应力B 脉动循环变应力C σmax 、σmin 符号（正负）相同的不对称循环变应力D σmax 、σmin 符号（正负）不同的不对称循环变应力3—5 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特性r 分别为+1、-1、0、0.5，则其中最易发生失效的零件是 B 。

A 甲B 乙C 丙D 丁3—6 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa ，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N 0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N 的疲劳极限σ-1N 为 C MPa 。

A 300B 420C 500.4D 430.53—7 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。

A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢3—8 某个40Cr 钢制成的零件，已知σB =750MPa ，σs =550MPa ，σ-1=350MPa ，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量σmax =185MPa ，最小工作应力σmin =-75MPa ，疲劳强度的综合影响系数K σ=1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数S σa 为 B 。

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第三章机械零件的强度一、选择题3—1 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 C 。

A 增加B 不变C 降低D 规律不定3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有C 1、C 2所示的两点，若加载规律为r=常数。

在进行安全系数校核时，对应C 1点的极限应力点应取为 A ，对应C 2点的极限应力点应取为 B 。

A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 3—3 同上题，若加载规律为σm =常数，则对应C 1点的极限应力点应取为 C ，对应C 2点的极限应力点应取为 D 。

A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 题3—2图3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为C ，OC 线与横坐标轴的交角θ=600，则该零件所受的应力为 D 。

A 对称循环变应力B 脉动循环变应力C σmax 、σmin 符号（正负）相同的不对称循环变应力D σmax 、σmin 符号（正负）不同的不对称循环变应力题3—4图3—5 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特性r 分别为+1、-1、0、0.5，则其中最易发生失效的零件是 B 。

A 300B 420C 500.4D 430.53—7 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。

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