河科大机械设计作业第1415章作业解答
机械设计基础(科学出版社)部分习题参考答案
7-12 按图 7-32 所示位移曲线，设计尖端移动从动件盘形凸轮的廓线。并分析最大压力角发生在何处（提 示：从压力角公式来分析） 。
解
由压力角计算公式： tan ∵
v2 、 rb 、 均为常数
v2 (rb s)
- 10 -
∴ 即
s 0 → max
0 、 300 ，此两位置压力角 最大
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：
F 3n 2P5 P4 3 3 2 4 0 1
-1-
习题 3-6(a)解图(a)
习题 3-6(a)解图(b)
lCD C1D l 118mm ， l AD AD l 98mm 。
-9-
第七章部分题解参考
7-10 在图 7-31 所示运动规律线图中，各段运动规律未表示完全，请根据给定部 分补足其余部分（位移线图要求准确画出，速度和加速度线图可用示意图 表示） 。 解
7-11 一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心轮，其半径 R 30mm ，偏心距 e 15mm ，滚子 半径 rk 10mm ，凸轮顺时针转动，角速度 为常数。试求：⑴画出凸轮机构的运动简图。⑵作出 凸轮的理论廓线、基圆以及从动件位移曲线 s ~ 图。 解
解
l AB l AB 0.01 7.8 0.078 m 78 mm lBC l BC 0.01111.5 1.115 m 1115 mm
-6-
6-14 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度 l4 100 mm ，摆角 450 ，行程速比系数 K 1.25 。试根据 min ≥ 40o 的条件确定其余三杆的尺寸。 解
机械设计基础_课后答案（1-18章）[1]
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机械设计基础_课后答案（1-18章）[1]⽬录第1章机械设计概述 (1)第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3)第3章平⾯机构的结构分析 (12)第4章平⾯连杆机构 (16)第5章凸轮机构 (36)第6章间歇运动机构 (46)第7章螺纹连接与螺旋传动 (48)第8章带传动 (60)第9章链传动 (73)第10章齿轮传动 (80)第11章蜗杆传动 (112)第12章齿轮系 (124)第13章机械传动设计 (131)第14章轴和轴毂连接 (133)第15章轴承 (138)第16章其他常⽤零、部件 (152)第17章机械的平衡与调速 (156)第18章机械设计CAD简介 (163)第1章机械设计概述1.1机械设计过程通常分为哪⼏个阶段？各阶段的主要内容是什么？答：机械设计过程通常可分为以下⼏个阶段：1.产品规划主要⼯作是提出设计任务和明确设计要求。
2.⽅案设计在满⾜设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计⼈员构思出多种可⾏⽅案并进⾏分析⽐较，从中优选出⼀种功能满⾜要求、⼯作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可⾏、成本低廉的⽅案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试⽤、修改、鉴定。
1.2常见的失效形式有哪⼏种？答：断裂，过量变形，表⾯失效，破坏正常⼯作条件引起的失效等⼏种。
1.3什么叫⼯作能⼒？计算准则是如何得出的？答：⼯作能⼒为指零件在⼀定的⼯作条件下抵抗可能出现的失效的能⼒。
对于载荷⽽⾔称为承载能⼒。
根据不同的失效原因建⽴起来的⼯作能⼒判定条件。
1.4标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化⽣产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短⽣产周期。
第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表⾯间的润滑状态，摩擦可分为哪⼏类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：⼲摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
⼲摩擦的特点是两物体间⽆任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻⼒最⼤，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
河南科技大学机械原理作业答案1-8-A4
F 3n 2 pl p h 3 5 2 7 0 1
2—12 计算图示机构的自由度，将其中的高副用低副代替，并分析机构所含的基本杆组，确定机 构的级别。 解：
D 3
5
3
4
C
E
5
4
6
1 2
A B
2 1
A
低代前：
n 4，pl 5，p h 1 F 3n 2 pl p h 3 4 2 5 1 1
12、P 24 B P
2 1
A
C
P 12、P 13 B P23
3
2
P23 3 C
4
1
P34、P 13 D
P34
P 14
A
P 14
(b)
P23
P24
4
(a)
P 12
p13
P24
2 1
A
3
P23 B
P24
1 14 A P
B
2 P 12
3
P 14
4
(c )
C
P34
P 13
C P 34 4
a11524323154????????????hlhlppnfppn11524323154????????????hlhlppnfppn10725323075????????????hlhlppnfppnabcdefg1234651725323075???????????hlhlppnfppnabcde??12345abcde12345123456213计算图示机构的自由度将其中的高副用低副代替并分析机构所含的基本杆组确定机构的级别
低代后：
n 5，pl 7，p h 0 F 3n 2 pl p h 3 5 2 7 1
河南科技大学 机械设计答案
第八章 8-3 B 8-7 A 8-11 D 8-15 D 8-19 B 8-4 C 8-8 D 8-12 A 8-16 D 8-20 B
二、填空题 8-21 在平带或V带传动中，影响最大有效圆周力Fec的因素是 初拉力F0 、 摩擦系数μ（当量摩擦系数μV ） 和 小轮包角α1 。 8-22 V带传动在工作过程中，带内应力有：紧边、松边拉应力（σ1、σ2）、 离 心拉应力σc 、 弯曲应力（σb1、σb2 ） ，最大应力σmax= σ1+σc+σb1 ，发生在 紧边刚绕上小带轮处 。 8-23 带传动的主要失效形式为 疲劳破坏 和 打滑 ，其设计准则为 在不打滑的
1、将dd2减小到280mm；
电动机
dd2 V带传动
2、将dd1增大到200mm；
dd1
减速器
3、将鼓轮直径D增大到355mm。
解
输出功率P出=F· v 1、 dd2 , n2 , v，F不变，则 P出
v D
F 输送带
n1d d 1 不变 而 v带 60 1000 Fe带(42%)可能引起打滑或疲劳失效。
∵原运输带速度： v
n y D 60000
n y D 60000
,
F 输送带 D
现运输带速度：
v
,
∵原运输带鼓轮转速： n y 现运输带鼓轮转速： n y
n电 i12 i减
n电 2.857 i减
n电 n电 i12 i减 2 i减
∴方案1、2运输带速度提高： 1 1 v v n y n y 2 2.857 2.857 ( 1) 42.9% 1 v ny 2 2.857 同理方案3运输带速度提高： v v D D 355 250 42% v D 250
机械设计基础_河南科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
机械设计基础_河南科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.带动其它构件的构件，称为原动件。
答案:运动2.具有确定运动的行星轮系，其原动件数目。
答案:只有1个3.两构件组成平面转动副时，则运动副使构件间丧失了的独立运动。
答案:两个移动4.曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向无穷大而演变来的。
答案:摇杆5.当曲柄摇杆机构的曲柄原动件位于时，机构的压力角最大。
答案:曲柄与机架共线的两位置之一6.若发现移动滚子从动件盘形凸轮机构的压力角超过了许用值时，且凸轮的实际廓线又出现变尖，此时应采取的措施是。
答案:增大基圆半径7.滚子从动件盘形凸轮的基圆半径是从凸轮转动中心到的最短距离。
答案:凸轮理论廓线8.两齿轮的实际中心距与设计中心距略有偏差，则两轮传动比。
答案:不变9.若忽略摩擦，一对渐开线齿轮啮合时，齿廓间作用力沿着方向。
答案:基圆内公切线10.渐开线齿轮传动的重合度随着齿轮增大而增大，而与齿轮的无关。
答案:齿数；模数11.用范成法切制渐开线齿轮时，齿轮根切的现象可能发生在的场合。
答案:齿数较少12.渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距p，法向齿距pn，基圆齿距pb三者之间的关系为。
答案:pb=pn＜p13.渐开线直齿条与正变位直齿圆柱齿轮传动时，齿轮的节圆半径分度圆半径。
答案:等于14.蜗轮的螺旋角2与蜗杆导程角 1 的关系为。
答案:相等15.斜齿轮的标准参数取在。
答案:法面16.定轴轮系与周转轮系的区别，在于定轴轮系所有轴相对于机架的位置都是固定的；周转轮系是指轮系中有一个齿轮的轴线绕另一轴线转动的轮系。
此句中错误的是。
答案:有一个17.下面给出图示轮系的三个传动比计算式，为正确的。
答案:=(ω1-ωH)/(ω3-ωH)18.若不考虑其它因素，单从减轻飞轮的质量上看，飞轮应安装在。
答案:高速轴上19.静平衡的转子是动平衡的；动平衡的转子是静平衡的。
答案:不一定；一定20.机械平衡研究的内容是。
机械设计15章答案
二、填空题
第十五 轴
13-4 C 15-5 C 15-6 D 15-12 B
15-9 C 15-10 A 15-11 B
15—13按受载分类，轴可以分为转轴、心轴和传动轴，减 速器中的轴应属于 转 轴 15—14 转轴一般制成阶梯形的原因是 便于轴上零件安 装定位 和 近似等强度 。 15—15 当转轴受到稳定的轴向力作用时，轴的弯曲应力 是 非对称循环 应力。 5—16 单向转动的轴上作用有方向不变的径向载荷时，轴 的弯曲应力为 对称 循环变应力，扭转剪应力为 脉动 循 环变应力（转动不平稳时）。
15—22提高轴的刚度的措施有 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)、增大轴的尺寸、 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 。 15—23 何为转轴、心轴和传动轴？自行车的前轴、中轴、 后轴及踏板轴各是什么轴？ 答：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴、只受弯 矩而不受扭矩的轴称为心轴、只受扭矩而不受弯矩的轴称 为传动轴。 自行车的前轴、后轴属于固定心轴，踏板轴属于转动 心轴； 自行车的中轴属于转轴。
15—17用套筒、螺母或轴端挡圈作轴向固定时，应使轴头 段的长度 小于 轮毂宽度。 15—18在齿轮减速器中，低速轴的直径要比高速轴的直径 粗得多，其原因是 低速轴受到的转矩大得多 。 15—19 一般情况下轴的工作能力决定于 轴的强度 和 轴 的刚度 。 15—20 零件在轴上常用的轴向固定方法有 轴肩、轴环、 套筒、圆螺母、轴挡档圈、挡圈等 ； 周向固定方法有 键、花键、过盈配合等 。 15—21提高轴的疲劳强度的措施有 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 。
机械设计第十五章课后习题答案
15-1答滑动轴承按摩擦状态分为两种：液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。
液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面完全被液体层隔开，摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。
根据油
膜形成机理的不同可分为液体动压轴承和液体静压轴承。
非液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面处于边界摩擦或混合摩擦状态，两表面间有润滑油，但不足以将两
表面完全隔离，其微观凸峰之间仍相互搓削而产生磨损。
15-2解（ 1）求滑动轴承上的径向载荷
（ 2）求轴瓦宽度
（ 3）查许用值
查教材表 15-1，锡青铜的，
（ 4）验算压强
（ 5）验算值
15-3解（1）查许用值
查教材表 15-1，铸锡青铜ZCuSn10P1的，
（ 2）由压强确定的径向载荷
由得
（ 3）由值确定的径向载荷
得
轴承的主要承载能力由值确定，其最大径向载荷为。
15-4解（ 1）求压强
（ 5）求值
查表 15-1，可选用铸铝青铜ZCuAl10Fe3 ，
15-5证明液体内部摩擦切应力、液体动力粘度、和速度梯度之间有如下关系：
轴颈的线速度为，半径间隙为，则
速度梯度为
磨擦阻力
摩擦阻力矩
将、代入上式。
河科大机械设计作业第14.15章作业解答[1]
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题13—47图第十四章联轴器和离合器一、分析与思考题14-16 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？答：联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。
只有停机时将联接拆开后两轴才能分离。
离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。
用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。
安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或离合器即可自行断开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。
14-17 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各用于什么场合？答：刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。
缺乏补偿两轴相对位移的能力。
故对两轴对中性能要求很高。
用于转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。
无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。
但因无弹性元件，故不能缓冲减振。
常用于载荷平稳、无冲击的场合。
有弹性元件的挠性联轴器：因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。
用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。
14-18选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？答：1、传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求；2、工作转速高低和引起离心力的大小；3、两轴相对位移的大小和方向；4、联轴器的可靠性和工作环境；5、联轴器的制造、安装、维护和成本。
14-19 牙嵌离合器和摩擦式离合器各有何优缺点？各适用于什么场合？答：牙嵌离合器：结构简单，没有相对滑动，尺寸小。
但不能在转速差较大时进行联接。
摩擦式离合器：两轴能在任何不同角速度下进行联接；改变摩擦面间的压力就能调节从动轴的加速时间；接合时冲击和振动较小；过载时将发生打滑，可避免其它零件损坏。
二、 设计计算题14-20 有一链式输送机用联轴器与电机相联接。
已知传递功率P=15Kw ，电动机转速n=1460r/min ，电动机轴伸直径d=42mm 。
机械设计作业集第14章答案
三、 分析与思考题
14-16 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？ 答：联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。只有停机时将联接拆开后两轴才能 分离。 离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。用来操纵机器传动系统的断续，以便进行 变速及换向等。 安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或离合器即可自行断 开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。 14-17 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？ 各用于什么场合？ 答：刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。缺乏补偿两轴相对位移的能力。故对 两轴对中性能要求很高。用于转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。 无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用 于载荷平稳、无冲击的场合。 有弹性元件的挠性联轴器： 因装有弹性元件， 不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。 用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。
姓 学
-2-
名 号
任课教师 批改日期
机械设计作业集
四、 设计计算题
14-20 有一链式输送机用联轴器与电机相联接。 已知传递功率 P=15Kw， 电动机转速 n=1460r/min， 电动机轴伸直径 d=42mm。两轴同轴度好，输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的 类型和型号。 解：根据题中已知条件，选择有弹性元件的挠性联轴器。查表 14-1，取 KA=1.5。由公式（14-3） ，
A
B
C
D
题 14—3 图 14-4 下列四种联轴器中，D 有良好的补偿综合位移的能力。 A 十字块联轴器 B 夹壳联轴器 C 凸缘联轴器 D 齿轮联轴器 14-5 套筒联轴器的主要特点是 A。 A 结构简单，径向尺寸小 B 寿命长 C 可用于高速 D 能传递大的转矩 14-6 两轴对中准确，载荷平稳，要求有较长寿命用 A；两轴中心线有一定的偏移，载荷平稳而冲 击不大时，一般宜选用 B；载荷平稳，但运转中有较大的瞬时过载而对机器会造成危害时，宜选 用 D。 A 刚性联轴器 B 无弹性元件的挠性联轴器 C 有弹性元件的挠性联轴器 D 安全联轴器 14-7 牙嵌离合器一般用于 A 的场合。 A 转矩较大，接合速度低 B 转矩小，接合时转速差很小 C 转矩大，接合速度高 D 任何场合 14-8 牙嵌离合器应用最广的牙形是 B。 A 矩形 B 梯形 C 锯齿形 D 三角形 14-9 多盘摩擦离合器的内摩擦盘有时做成碟形，这是为了 C。 A 减轻盘的磨损 B 提高盘的刚性 C 使离合器分离迅速 D 增大当量摩擦系数 14-10 联轴器和离合器的主要作用是 B。 A 缓冲、减振 B 连接两轴，传递运动和力矩 C 防止机器发生过载 D 补偿两轴的不同心
机械设计第13、15章作业解答[1]分析解析
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班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第十三章 滚动轴承三、分析与思考题13—26滚动轴承共分几大类型？写出它们的类型代号及名称，并说明各类轴承受何种载荷（径向或轴向）。
答：13—27 为什么30000型和70000型轴承常成对使用？成对使用时，什么叫正装及反装？什么叫“面对面”及“背靠背”安装？试比较正装及反装的特点。
答：30000型和70000型轴承只能承受单方向的轴向力，成对安装时才能承受双向轴向力。
同时这两类轴承的公称接触角α大于零，承受径向载荷时会产生内部轴向力，为避免轴在内部轴向力作用下产生轴向移动，30000型和70000型轴承通常应成对使用。
正装和反装是对轴的两个支承而言，两个支承上的轴承外套圈薄边相对（大口径）安装叫正装，外套圈厚边相对（小口径）安装叫反装。
“面对面”和“背靠背”安装是对轴的一个支承而言，一个支承上的两个轴承大口径相对为“面对面” 安装，小口径相对为“背靠背”安装。
正装：轴热伸长可能会使轴承卡死；反装：轴热伸长会使受载滚动体个数减少。
13—28滚动轴承的寿命与基本额定寿命有何区别？按公式L=(C/P)ε计算出的L 是什么含义？ 答：轴承的寿命是指出现点蚀前的寿命（转速），是一般概念的寿命。
在一批轴承中，各个轴承的寿命离散性很大。
而基本额定寿命是指对于点蚀失效具有90%可靠度的寿命。
是一个特定意义的寿命。
L=(C/P)ε中的L 为轴承的基本额定寿命，单位为106转。
13—29 滚动轴承基本额定动载荷C 的含义是什么？当滚动轴承上作用的当量动载荷不超过C 值时，轴承是否就不会发生点蚀破坏？为什么？ 答：C 的含义见教材。
当P ≤C 时，轴承是否发生点蚀要具体分析。
当说要求的工作寿命等于(C/P)ε时，出现点蚀的概率为10%；大于(C/P)ε时，概率大于10%；小于(C/P)ε时，概率小于10%。
总有点蚀出现的可能性，仅概率大小不同。
13—30 对同一型号的滚动轴承，在某一工作状况下的基本额定寿命为L 。
机械设计习题册答案(第5、6、8、9、11、12、13、14、15章)
目录第5章螺纹连接和螺旋传动 (9)第6章键、花键、无键连接和销连接 (12)第8章带传动 (15)第9章链传动 (19)题 4 图 (20)a）和b）按逆时针方向旋转合理。
(20)第11章蜗杆传动 (22)第12章滑动轴承 (24)第13章滚动轴承 (27)第14章联轴器和离合器 (29)第15章轴 (30)第5章螺纹连接和螺旋传动1、简要分析普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，并说明哪些螺纹适合用于连接，哪些螺纹适合用于传动？哪些螺纹已经标准化？普通螺纹：牙型为等边三角形，牙型角60度，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，以减小应力集中。
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，自锁性好，抗剪切强度高，但因牙细不耐磨，容易滑扣。
应用：一般连接多用粗牙螺纹。
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。
α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角 0=磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。
梯形螺纹：牙型为等腰梯形，牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好。
主要用于传动螺纹。
锯齿型螺纹：牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度。
外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内外螺纹旋合后，大径无间隙便于对中，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。
用于单向受力的传动螺纹。
普通螺纹适合用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。
普通螺纹、、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。
2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓连接的强度。
3、螺纹连接为何要防松？常见的防松方法有哪些？连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接一般都不会自动松脱。
机械设计作业答案(河科大版)
学
号
批改日期
-2-
机械设计作业集解答
3—24 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？在相同的应力变化规律下， 零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么（用疲劳极限应力图说明）？ 答：考虑零件的几何形状变化、加 σ a 工尺寸、加工质量及强化因素的影响， 使得零件的疲劳极限要小于材料试件 零件 的疲劳极限。 在相同的应力变化规律下， 零件和 材料试件的失效形式相比不一定相同， 如图示： Ｍ１点相同， 而Ｍ２点材料静强 度失效，零件是疲劳失效，不同区域为 图中阴影面积。
d1
A
D
题 3—14 图 3—15 在上题 A 图中，d 2 =2d 1 ，小圆柱的弹性模量为 E 1 ，大圆柱的弹性模量为 E 2 ，E 为一定值， 大小圆柱的尺寸及外载荷 F 一定，则在以下四种情况中， D 的接触应力最大， A 的接触应 力最小。 A E 1 =E 2 =E/2 B E 1 =E、E 2 =E/2 C E 1 =E/2、E 2 =E D E 1 =E 2 =E
S σ Sτ
2 Sσ + Sτ2
表示
复合（双向）应力状态下
疲劳或静
强度的安全系数，而
S=
σs
2 2 σ max + 4τ max
表示
复合（双向）
应力状态下的
静 强度的安全系数。
3—21 零件表面的强化处理方法有 化学热处理 、 高频表面淬火 、 表面硬化加工 等。 3—22 机械零件受载荷时，在 截面形状突变处 产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强 度的增大而 增大 。
3—28 某零件如图所示，材料的强度极限σ B =650Mpa，表面精车，不进行强化处理。试确定Ⅰ-Ⅰ 截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数 K σ 和剪切疲劳极限的综合影响系数 K τ Ⅰ R3 解： 附图 3-1 ， Φ48 Ⅰ 题 3—28 图 Φ40
机械设计基础习题解答第15章
15.1 弹簧主要有哪些功能？试举例说明。
答：弹簧的主要功能有（1）缓冲和减振，如车辆中的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧；（2）控制运动，如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧；（3）储蓄能量，如钟表中的弹簧；（4）测力，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。
15.2 分析图示自行车，它采用了那些弹性连接？采用这些连接有什么优点？
答：采用了弹簧、油压减震器。
主要有点就是减振。
15.3 查找资料，写出有关“空气弹簧”结构及工作原理的调研报告。
参考：
空气弹簧是在一个密封的容器中充入压缩空气，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用气体可压缩性实现其弹性作用。
空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，加装高度调节装置后，车身高度不随载荷增减而变化，弹簧刚度可设计得较低，乘坐舒适性好。
但空气弹簧悬架结构复杂、制造成本高。
空气弹簧按气囊的结构型式可分成囊式、膜式和复合式三种。
通常在初始状态下，空气弹簧充气到规定压力，当载荷发生变化时，在高度
题15.2图 山地自行车
调整阀的配合下，自动调整空气弹簧内的气压与之适应，以维持车体高度不发生变化。
如车体静载荷增加时，车体高度降低，高度控制阀控制向空气弹簧充气，空气弹簧内气压升高，使车体恢复到原来平衡的高度。
机械设计基础第1-5章习题解答
机械设计基础第1-5章习题解答1-2题 0,7,5===h l P P n107253=-⨯-⨯=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。
1-3题 1,11,8===h l P P n1111283=-⨯-⨯=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。
1-4题 0,11,8===h l P P n2011283=-⨯-⨯=F机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。
1-5题 1,8,6===h l P P n118263=-⨯-⨯=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。
2-1题（a ）双曲柄机构；（b ）曲柄摇杆机构； （c ）双摇杆机构；（d ）双摇杆机构。
2-2题0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时，曲柄条件：BC AB l l <。
2-4题极位夹角 ︒=+-⨯︒=+-︒=3636.1612.112.118011180K K θ2-6题2-7题极位夹角 ︒=+-⨯︒=+-︒=3615.115.118011180K Kθ3-2题4-1题m z m h z d a a )2()2(*+=+=所以25.21002252==+=z d m a mm主要几何尺寸计算（略）。
4-2题略 4-3题 分锥角"43'25684287.681743arctan arctan122︒=︒===z z δ "17'34215713.2190221︒=︒=-︒=-∑=δδδ分度圆 5117311=⨯==mz dmm ；12943322=⨯==mz dmm齿顶圆580.565713.21cos 3251cos 2111=︒⨯⨯+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=︒⨯⨯+=+=δm d d amm齿根圆304.445713.21cos 34.251cos 4.2111=︒⨯⨯-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=︒⨯⨯-=-=δm d d fmm锥距358.694317232222221=+⨯=+=z z m R mm齿顶角 "44'4237122.3358.693arctan arctan ︒=︒===R h a a θ齿根角 "7'2744519.4358.696.3arctan arctan ︒=︒===R h f fθ根锥角 "10'7171194.1711︒=︒=-=f f θδδ"36'58639768.6322︒=︒=-=ff θδδ顶锥角 "1'17252835.2511︒=︒=+=a a θδδ"27'8721409.7222︒=︒=+=a a θδδ当量齿数 28.18cos 111==δz z v ； 96.116cos 222==δz z v 4-4题8011==mz dmm ；24022==mz d mm80)(2112=-=d d a mm88)2(2111=+=+=z m h d d a amm 232)2(2222=-=-=z m h d d a amm 70)5.2(2111=-=-=z m h d d f fmm 250)5.2(2222=+=+=z m h d d f fmm5-1题本题为定轴轮系。
河科大机械设计作业第14.15章作业解答[1]培训讲学
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题13—47图第十四章联轴器和离合器一、分析与思考题14-16 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？答：联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。
只有停机时将联接拆开后两轴才能分离。
离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。
用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。
安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或离合器即可自行断开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。
14-17 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各用于什么场合？答：刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。
缺乏补偿两轴相对位移的能力。
故对两轴对中性能要求很高。
用于转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。
无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。
但因无弹性元件，故不能缓冲减振。
常用于载荷平稳、无冲击的场合。
有弹性元件的挠性联轴器：因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。
用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。
14-18选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？答：1、传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求；2、工作转速高低和引起离心力的大小；3、两轴相对位移的大小和方向；4、联轴器的可靠性和工作环境；5、联轴器的制造、安装、维护和成本。
14-19 牙嵌离合器和摩擦式离合器各有何优缺点？各适用于什么场合？答：牙嵌离合器：结构简单，没有相对滑动，尺寸小。
但不能在转速差较大时进行联接。
摩擦式离合器：两轴能在任何不同角速度下进行联接；改变摩擦面间的压力就能调节从动轴的加速时间；接合时冲击和振动较小；过载时将发生打滑，可避免其它零件损坏。
二、设计计算题14-20 有一链式输送机用联轴器与电机相联接。
已知传递功率P=15Kw ，电动机转速n=1460r/min ，电动机轴伸直径d=42mm 。
机械设计基础习题解答（1-5）
机械设计基础教材习题参考解答（第一章~第五章）2012.8目录第1章机械设计概论 _______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度____________ 4第4章平面连杆机构 _______________________________ 6第5章凸轮机构 __________________________________ 11第1章机械设计概论思考题和练习题1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。
解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等；继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。
变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。
各种工程机械、农田作业机械等。
1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？解：产品的性能、产品的1-3机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？解：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。
从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则：1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况2)零件的工作条件3)零件的尺寸及质量4)经济性1-4解：机械设计的内容和步骤？解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。
机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。
河南科技学院机械设计基础051-052A答案
河南科技学院2007-2008学年第一学期期终考试 机械设计试题（A ） 参考答案： 1．（B ） 2．（B ） 3．（D ） 4．（D ） 5（C ） 6．（B ） 7．（D ） 8．（A ） 9．（A ） 10．（D ） 一、判断题 （每小题1分，共10分) 本题主要考察学生对基本知识点的掌握程度。
评分标准： 所选答案与标准答案相同得1分，选错不得分。
1．（√） 2．（⨯） 3．（√） 4．（⨯） 5．（⨯） 6．（√） 7．（√） 8．（√） 9．（⨯） 10．（⨯） 三、分析题（共25分） 1、如图所示为斜齿轮传动。
(15分) 1）试确定各轮的转向、旋向；(4分) 2）分析齿轮1和齿轮3轮齿的受力情况，在啮合点标出各分力的方向；(6分) 3）中间轴是否受转矩、弯矩? (5分) 2、图示为带传动简图，在图上定性画出带的应力分布图，并指出最大应力位置。
(10分)四、结构题（共15分）指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。
(1)轴肩过高，挡住了内圈，轴承不便于拆卸；(2)两边均有轴肩，齿轮无法安装；(3)键的顶面应与轮毂槽底面留有间隙，且轮毂槽应轴向开通，轴上键槽处应有局部剖视；(4)轴承不便于安装，应安排过渡轴肩；(5)此处轮毂无确定位置，且无轴向固定；(6)键槽过长，且两键槽不在同一母线上，不便于加工；(7)轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。
五、计算题（共30分）1、有一轴由一对角接触球轴承支承，如图示。
已知：齿轮的分度圆直径d=200mm ，作用在齿轮上的圆周力为F te =1890N ，径向力F re =700N ，轴向力F ae =360N 。
轴承的轴承的派生力F d =0.4F r ，求两轴承所承受的轴向载荷F a1和F a2。
(15分)F rh1= F rh2=945F rV1=230F rV2=470F r1973=F r21055=F d2=0.4*1055=422F d1=0.4*973=389.2F d2+Fae >Fd1Fa1=782Fa2=4222、有一块钢板用四个螺栓与立柱相连，结构尺寸如图，钢板受的载荷为10KN ，如采用铰制孔用螺栓连接，计算受力最大螺栓的载荷Fmax 。
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题13—47图第十四章联轴器和离合器一、分析与思考题14-16 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？答：联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。
只有停机时将联接拆开后两轴才能分离。
离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。
用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。
安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或离合器即可自行断开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。
14-17 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各用于什么场合？答：刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。
缺乏补偿两轴相对位移的能力。
故对两轴对中性能要求很高。
用于转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。
无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。
但因无弹性元件，故不能缓冲减振。
常用于载荷平稳、无冲击的场合。
有弹性元件的挠性联轴器：因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。
用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。
14-18选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？答：1、传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求；2、工作转速高低和引起离心力的大小；3、两轴相对位移的大小和方向；4、联轴器的可靠性和工作环境；5、联轴器的制造、安装、维护和成本。
14-19 牙嵌离合器和摩擦式离合器各有何优缺点？各适用于什么场合？答：牙嵌离合器：结构简单，没有相对滑动，尺寸小。
但不能在转速差较大时进行联接。
摩擦式离合器：两轴能在任何不同角速度下进行联接；改变摩擦面间的压力就能调节从动轴的加速时间；接合时冲击和振动较小；过载时将发生打滑，可避免其它零件损坏。
二、设计计算题14-20 有一链式输送机用联轴器与电机相联接。
已知传递功率P=15Kw ，电动机转速n=1460r/min ，电动机轴伸直径d=42mm 。
两轴同轴度好，输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。
试选择联轴器的类型和型号。
解：根据题中已知条件，选择有弹性元件的挠性联轴器。
查表14-1，取K A =1.5。
由公式（14-3），计算力矩 m N n P K T k T AA ca .2.14714601595505.19550=⨯⨯===在选择联轴器时，联轴器的孔径范围应满足电动机轴径d=42mmm 的要求。
1） 选HL3型弹性柱销联轴器， [T]=630Nm ， 30≤d ≤48mm 2） 选TL6型弹性套柱销联轴器，[T]=250Nm ， 32≤d ≤42mm 3） 选ML5梅花型弹性联轴器， [T]=250Nm ， 30≤d4≤8mm14-21 一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相联接，原动机为电动机，减速器输出轴的转速n=200r/min ，传递转矩T=1000N.m ，两轴工作时有少量偏移，试选择联轴器的类型和型号。
解：根据题中已知条件，选择无弹性元件的挠性联轴器。
查表14-1，取K A =1.7。
由公式（14-3），计算力矩T ca =K A T=1.7×1000=1700Nm 1) 选KL8型滑块联轴器, [T]=1800Nm 2) 选CL3型齿式联轴器, [T]=3150Nm第十五章 轴三、分析与思考题15—23 何为转轴、心轴和传动轴？自行车的前轴、中轴、后轴及踏板轴各是什么轴？答：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴、只受弯矩而不受扭矩的轴称为心轴、只受扭矩而不受弯矩的轴称为传动轴。
自行车的前轴、后轴属于固定心轴，踏板轴属于转动心轴；自行车的中轴属于转轴。
15—24 试说明下面几种轴材料的适用场合：Q235-A、45、1Cr18Ni、QT600-2、40CrNi。
答：Q235-A用于不重要及受载不大的轴，如农业机械、建筑机械中的轴；45广泛应用于各种轴，如减速器中的轴；1Cr18Ni用于高、低温及腐蚀条件下的轴，如发动机凸轮轴；QT600-2用于制造复杂外形的轴，如发动机曲轴；40CrNi用于制造很重要的轴，如汽车、拖拉机变速箱中的轴。
15—25 轴的强度计算方法有哪几种？各适用于何种情况？答：1.按扭转强度条件计算，该方法适用于计算传动轴或初步估计转轴直径；2.按弯扭合成强度条件计算，该方法适用于校核计算一般转轴的疲劳强度；3.按疲劳强度条件进行精确校核，该方法适用于精确校核计算重要轴的疲劳强度；4.按静强度条件进行校核，该方法适用于计算瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴的静强度。
15—26 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核时，危险截面应如何确定？确定危险截面时考虑的因素有何区别？答：按弯扭合成强度校核轴时，危险截面指的是计算应力（综合考虑弯曲应力和扭转应力）较大的一个或几个截面，考虑的因素主要是轴上的弯矩、扭矩和轴径；按疲劳强度校核轴时，确定危险截面时，既要考虑弯曲应力和扭转应力的大小，还要考虑应力集中和绝对尺寸等综合因素的影响大小，确定一个或几个截面，考虑的因素除了轴上的弯矩、扭矩和轴径外，还要考虑综合影响系数的大小。
15—27 为什么要进行轴的静强度校核计算？这时是否要考虑应力集中等因素的影响？答：静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力，这对那些瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴是很必要的。
轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的，这时不考虑应力集中等因素的影响。
15—28 经校核发现轴的疲劳强度不符合要求时，在不增大轴径的条件下，可采取哪些措施来提高轴的疲劳强度？答：可采取下列措施来提高轴的疲劳强度1．换用强度高的好材料；2．减小应力集中（增大过渡圆角半径、降低表面粗糙度、开设卸载槽）3．对轴的表面进行热处理和硬化处理；4．改进轴的结构形状；5．提高加工质量等。
15—29 何谓轴的临界转速？轴的弯曲振动临界转速大小与哪些因素有关？15—30 什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？设计高速运转的轴时，应如何考虑轴的工作转速范围？四、设计计算题15—31已知一传动轴的材料为40Cr 钢调质，传递功率P=12kW ，转速n=80r/min 。
试： （1）按扭转强度计算轴的直径；（2）按扭转刚度计算轴的直径（设轴的允许扭转角[φ]≤0.5（°）/m )。
解：（1）由表15-3知：A 0=97~112mm n P A d )5.59~5.51(8012)112~97(330=⋅=⋅≥∴ （2）40nPB d ⋅≥ ][32101.81073.51073.54444ϕπϕ≤⨯⨯⨯⨯=⋅⨯=d T GI TP3.108][6881341.0100406.671055.9][1.83273.54040446=⋅===⋅⨯⨯⨯≥∴ϕϕπB mmnPB n P d 其中：15—32直径d=75mm 的实心轴与外径d 0=85mm 的空心轴的扭转强度相等，设两轴材料相同，试求该空心轴的内径d 1和减轻重量的百分比。
解：实心轴：][ττ≤=TW T ，空心轴：]['≤''='ττTWTT T '=∴'=∴载荷相同，材料相同 ][][ττ 扭转强度相同时有：W T =W T ′mm d d d d d d d d d d 58.63)8575(185)(11),1(16164343001014303433=-⋅=-=∴=-=-=∴ββππ减轻重量的百分比为：%42.43)(4)(44221202221202=--=--=d d d d d d d d πππδ15—33 图示（a ）、（b ）为起重滑轮轴的两种结构方案。
已知轴的材料为Q235钢，取需用应力[σ0]=75MPa ，[σ-1]=45MPa ，轴的直径均为d=40mm ，若起重量相同，Q=20KN ，支承跨距相同（尺寸如图），试分别校核其强度是否满足要求。
题15—33图解：33519.628332/,105.2252/mm d W Nmm Q M ==⨯=⨯=π转动心轴：MPa W M b 45][79.3919.6283105.215=<=⨯==-σσ 固定心轴：MPa W M b 75][79.3919.6283105.205=<=⨯==σσ15—34图示为一台二级锥-柱齿轮减速器简图，输入轴由左端看为逆时针转动。
已知F t1=5000N ，F r1=1690N ，F a1=676N ，d m1=120mm,d m2=300mm ，F t3=10000N ，F r3=3751N ，F a3=2493N ，d 3=150mm ，l 1=l 3=60mm ，l 2=120mm ，l 4=l 5=l 6=100mm ，试画出输入轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴Q/2Q/2Q/2Q/2100 25 25M固定心轴Q/2Q/2Q/2Q/2100 25 25M转动心轴的弯扭图合扭矩图，并将计算结果标在图中。
解：题15—34图N F F F N F F F NF F F NF l F l F NF F F N F l F d F l F rBV rBH rB rAV rAH rA rAV t rBV rAV t rAV r rAHrBH r r m a rAH 7815750021972550250050775002500120605000,21975071202/120676601690,22222222213121131122=+=+=∴=+=+=∴=+=∴=⨯=∴⋅=⋅=-=∴=⨯-⨯=∴⋅=⋅+⋅Nmm d F T m t 300000211=⋅=15—35 根据题15—34的已知条件，试画出中间轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴的弯扭图和扭矩图，并将计算结果标在图中。
F r3d m1/2 60840Nmm40560Nmm300000Nmm306107Nmm300000NmmF rAF rB n 1F r1F a1F t1F rBHF t1F rAHF rA VF rBV n 140560NmmF a2 F a1F a3 F a4F t3 374400Nmm题15—35图解：N F F N F F N F F r a t t a r 676,50000,1690212121======NF F F F NF dF l F l l F d F l l l F r r CH DHCH a r r m a CH 374467637516696693001003751752493200676150169002)(2)(23336365222654=-+=-+=∴=⨯-⨯+⨯+⨯=∴=⋅-⋅++⋅-⋅-++⋅ NF F F F Nl l l F l l F F CV t t DV t t CV 833366671000050006667300100100002005000)(326543652=-+=-+=∴=⨯+⨯=++++⋅=N F F F N F F F DH DV rD CH CV rC 9135374483336700669666722222222=+=+=∴=+=+=∴Nmm d F T m t 7500000222=⋅=15—36两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸和结构如图所示。