陈立德版机械设计基础第10、11章课后题答案
机械设计基础第10章联接习题解答
机械设计基础第10章联接习题解答
10-1 试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率恒小于50%。 证：η=tg ψ/tg （ψ+ρ） 自锁条件ψ≤ρ
η≤tg ψ/tg 2ψ=（1-tg 2ψ）/2≤0.5 即50%
10-2 试计算M20、M20*1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。 解: M20 粗牙螺纹 d 2=18.376 P=s=2.5 ψ=tg -1s/(πd 2)=2.48°
M20*1.5 细牙螺纹 d 2=19.026 P=s=1.5 ψ=1.44°
∴ 细牙螺纹自锁效果好
10-3 求螺栓所产生的拉应力为若干？螺栓会不会损坏?
解: 材料35 σB =530MPa σS =315MPa (表9-1 p123)
螺栓M8 d 1=6.647 d 2=7.188 P=1.25 (表10-1 p135) ψ=3.1683° f ’=0.1 ρ’=tg -1f ’=5.7106°
螺母M8 d 0=9 d w =11.5 r f =(d w +d 0)/4=5.125
螺纹拧紧时 T=F a [d 2tg(ψ+ρ’)/2+f c r f ]=FL (参考例10-2 p140) ∴ F a =2FL/[ d 2tg(ψ+ρ’) +2f c r f ]=25500 N
==214d F a πσ734.85 MPa >σS 螺栓会损坏
10-4
解: Fa=100kN 梯形螺纹 d=70 d 2=65 P=10 n=4
︒==-083.112
1d nP tg πψ ρ’=5.711° (1) 648.0)
机械设计第十一章课后习题答案
械设计第十一章课后习题答案
11-1 解1）由公式可知：
轮齿的工作应力不变，则
则，若，该齿轮传动能传递的功率
11-2解由公式
可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：
设提高后的转矩和许用应力分别为、
当转速不变时，转矩和功率可提高69%。
11-3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。
（1）许用应力
查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬
度：140～170HBS，取155HBS。
查教材图11-7，查教材图11-10 , 查教材表11-4取，
故：
（2）验算接触强度，验算公式为：
其中：小齿轮转矩
载荷系数查教材表11-3得
齿宽
中心距
齿数比
则：
、，能满足接触强度。
（3）验算弯曲强度，验算公式：
其中：齿形系数：查教材图11-9得、
则：
满足弯曲强度。
11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力
降低以弥补磨损对齿轮的影响。
（1）许用弯曲应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮
45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得
,
查教材表11-4 ，并将许用应用降低30% 故
（2）其弯曲强度设计公式：
其中：小齿轮转矩
载荷系数查教材表11-3得
取齿宽系数
齿数，取
齿数比
齿形系数查教材图11-9得、
因
故将代入设计公式
因此
取模数
中心距
齿宽
11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触
机械设计基础(陈立德第三版)课后答案(1-18章全)
7.10铰制孔用螺栓连接有何特点？用于承受何种载荷？
答：铰制孔用螺栓连接在装配时螺栓杆与孔壁间采用过渡配合，没有间隙，螺母不必拧得很紧。工作时螺栓连接承受横向载荷，螺栓在连接结合面处受剪切作用，螺栓杆与被连接件孔壁相互挤压。
查表8.18得 ，传动比 ，查表8.19得 。由式(8.11)得
查表8.4得KL=0.96,由图8.11得 ，查表8.21,得KA=1.1。由式（8.18）得
得
所以此传动所能传递的最大功率为2.42kW。
第十章齿轮传动
10.5一渐开线齿轮的基圆半径 ，求（1） 时渐开线的展角 ，压力角 以及曲率半径 ；（2）压力角 时的向径 、展角 及曲率半径 。
答：被连接件受横向载荷时，螺栓不一定全受到剪切力。只有受横向外载荷的铰制孔螺栓连接，螺栓才受剪切力。
7.9松螺栓连接与紧螺栓连接的区别何在？它们的强度计算有何区别？
答：松螺栓连接在承受工作载荷前，不需把螺母拧紧，即不受预紧力。而紧螺栓连接在承受工作载荷前，必须把螺母拧紧，螺栓承受预紧力。
松螺栓连接的强度按拉伸强度条件进行强度计算。
因拉伸正应力
则强度条件为
可见，紧螺栓连接的强度计算可按纯拉伸强度计算，考虑螺纹摩擦力矩T1的影响，需将螺栓拉力增加30%。
机械设计第十章课后习题答案详解
10-1证明当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具有自锁性。
当时，螺纹副的效率
所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。
10-2解由教材表10-1、表10-2查得
，粗牙，螺距，中径
螺纹升角
，细牙，螺距，
中径
螺纹升角
对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。10-3解查教材表10-1得
粗牙螺距中径小径
螺纹升角
普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数
当量摩擦角
拧紧力矩
由公式可得预紧力
拉应力
查教材表 9-1得 35钢的屈服极限
拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。
10-4解（1）升角
当量摩擦角
工作台稳定上升时的效率：
（ 2）稳定上升时加于螺杆上的力矩
（ 3）螺杆的转速
螺杆的功率
（ 4）因，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等速下降，
需制动装置。其制动力矩为
10-5解查教材表9-1得 Q235的屈服极限，
查教材表 10-6得，当控制预紧力时，取安全系数
由许用应力
查教材表 10-1得的小径
由公式得
预紧力
由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数
牵曳力
10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸 ,故螺杆受到拉扭组合变形。
查教材表 9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，
取安全系数，拉杆材料的许用应力
所需拉杆最小直径
查教材表 10-1，选用螺纹（）。
10-7解查教材表 9-1得，螺栓35钢的屈服极限，
查教材表 10-6、10-7得螺栓的许用应力
查教材表 10-1得，的小径
螺栓所能承受的最大预紧力
所需的螺栓预紧拉力
则施加于杠杆端部作用力的最大值
机械设计基础(陈立德第三版)课后答案(章全)
a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。
机械设计基础(陈立德第三版)课后答案(全)
方向 水平
取速度比例尺 （ ）,作速度矢量图如题4.9答案图b所示，则 代表 ； 代表 ，其大小为 ， 。
③求 。因 ，则
方向为顺时针转。
④求 。因为B、C、D为同一构件上的三点，所以可利用速度影像原理求得d点，连接 代表 ，如题4.9答案图b所示，其大小为 ，方向同 。
（2）加速度分析。
①认真研究机构的结构及其动作原理，分清机架，确定主动件。
②循着运动传递的路线，搞清各构件间相对运动的性质，确定运动副的种类。
③测量出运动副间的相对位置。
④选择视图平面和比例尺，用规定的线条和符号表示其构件和运动副，绘制成机构运动简图。
3.4计算如题3.4图所示各机构的自由度，并说明欲使其具有确定运动，需要有几个原动件？
题3.4图
答：a） 代入式（3.1）中可得
此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。
b) 处存在局部自由度，必须取消，即把滚子与杆刚化，则 代入式（3.1）中可得
此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。
c) 代入式（3.1）中可得
此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。
3.5绘制如题3.5图所示各机构的运动简图，并计算其自由度。
③求 。根据影像原理可得出： ，作图如题4.11答案图c所示，可得出 代表 。
，方向垂直向下。
4.12如题4.12图所示为摆动导杆机构，设已知 曲柄AB以等角速度 顺时针转动。求：（1）当 时，构件3的角速度 和角加速度 ；（2）当 时，构件3的角速度 和角加速度；（3）当 （B点转于AC之间）时，构件3的角速度 和角加速度 。
机械设计基础(陈立德第三版)课后答案(章全)
a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。
机械设计第十一章课后习题答案
总是指向其转动中心；圆向力 的方向与其运动方向相反。
图 11.3 题11-8解图 11-9解 （ 1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级 斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的 旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。
（ 2）由题图可知：
、、
、
、
分度圆直径
齿形系数 查教材图 11-9得
、
满足弯曲强度。
11-11解 软齿面闭式齿轮传动应按接触强度设计，然后验算其弯曲
强度：
（ 1）许用应力
查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度：240～280HBS取
260HBS；大齿轮45钢调质硬度：210～
230HBS，取220HBS。
查教材图 11-7：
；
查教材图 11-10：
其中：齿形系数：查教材图 11-9得
、
则：
满足弯曲强度。 11-4解 开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是
按弯曲强度设计，并将许用应力
降低以弥补磨损对齿轮的影响。 （ 1）许用弯曲应力 查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～ 230HBS取220HBS；大齿轮 45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得
11-1 解 1）由公式可知：
轮齿的工作应力不变，则
机械设计第十章课后习题答案详解
10-1证明当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具有自锁性。
当时，螺纹副的效率
所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。
10-2解由教材表10-1、表10-2查得
，粗牙，螺距，中径
螺纹升角
，细牙，螺距，
中径
螺纹升角
对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。10-3解查教材表10-1得
粗牙螺距中径小径
螺纹升角
普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数
当量摩擦角
拧紧力矩
由公式可得预紧力
拉应力
查教材表 9-1得 35钢的屈服极限
拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。
10-4解（1）升角
当量摩擦角
工作台稳定上升时的效率：
（ 2）稳定上升时加于螺杆上的力矩
（ 3）螺杆的转速
螺杆的功率
（ 4）因，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等速下降，
需制动装置。其制动力矩为
10-5解查教材表9-1得 Q235的屈服极限，
查教材表 10-6得，当控制预紧力时，取安全系数
由许用应力
查教材表 10-1得的小径
由公式得
预紧力
由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数
牵曳力
10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸 ,故螺杆受到拉扭组合变形。
查教材表 9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，
取安全系数，拉杆材料的许用应力
所需拉杆最小直径
查教材表 10-1，选用螺纹（）。
10-7解查教材表 9-1得，螺栓35钢的屈服极限，
查教材表 10-6、10-7得螺栓的许用应力
查教材表 10-1得，的小径
螺栓所能承受的最大预紧力
所需的螺栓预紧拉力
则施加于杠杆端部作用力的最大值
机械设计作业集10、11答案..
班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期
第十章 齿轮传动
：
三、分析与思考题
10—34 在不改变齿轮的材料和尺寸的情况下，如何提高轮齿的抗折断能力?
答：1、加大齿根圆角半径，以减小应力集中；
2、增加轴的刚性，使受载均匀；
3、采用合适的热处理使齿芯具有足够的韧性；
4、对齿根进行强化处理。
10—35 齿面点蚀一般首先发生在轮齿的什么部位？在开式齿轮传动中，为什么一般不出现点蚀破坏？如何提高齿面抗点蚀的能力？
答：齿面点蚀一般首先发生在轮齿节线附近靠近齿根处。开式齿轮传动的主要失效是磨损，还没有出现点蚀就可能已磨损了。
措施：1、提高齿面硬度，降低粗糙度；
2、提高润滑油粘度；
3、采用正传动，提高综合曲率半径， 减小接触应力。
10—36软齿面齿轮和硬齿面齿轮是如何划分的？软齿面齿轮和硬齿面齿轮在加工方法上有何区别？为什么？
答：根据齿面硬度划分，HB<350，为软齿面；HB ≥350，为硬齿面。硬齿面齿轮的加工比软齿面多了齿面硬化处理和精加工两道工序，主要是因为齿面硬化处理后有变形出现，需要精加工。
10—37在什么工况下工作的齿轮易出现胶合破坏?胶合破坏通常出现在轮齿的什么部位?如何提高齿轮齿面抗胶合的能力?
答：在高速重载工况下工作的闭式齿轮易出现胶合破坏，
提高齿轮齿面抗胶合的能力，可： 1、提高齿面硬度，降低粗糙度；
2、低速用粘度大的润滑油，高、中速及重载低速用极压润滑油；
3、采用变位齿轮，减小滑动系数；
4、减小模数，降低齿高，减小滑动系数；
5、两齿轮配对时，齿面有硬度差，HB 1-HB 2=30~50。
陈立德版机械设计基础第10、11章课后题答案
第十章 齿轮传动
10.1渐开线性质有哪些？
答：（1）发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即 NK NA
=。 （2）因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它与基圆的切点N 就是渐开线上K 点的瞬时速
度中心，发生线NK 就是渐开线在K 点的法线，同时它也是基圆在N 点的切线。
（3）切点N 是渐开线上K 点的曲率中心，NK 是渐开线上K 点的曲率半径。离基圆越近，
曲率半径越少。
（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大，渐开线越平直。当基圆半径无穷大时，
渐开线为直线。
（5）基圆内无渐开线。
10.2何谓齿轮中的分度圆？何谓节圆？二者的直径是否一定相等或一定不相等？
答：分度圆为人为定的一个圆。该圆上的模数为标准值，并且该圆上的压力角也为标准
值。
节圆为啮合传动时，以两轮心为圆心，圆心至节点p 的距离为半径所作的圆。
标准齿轮采用标准安装时，节圆与分度圆是相重合的；而采用非标准安装，则节圆与分
度圆是不重合的。
对于变位齿轮传动，虽然齿轮的分度圆是不变的，但与节圆是否重合，应根据具体的传
动情况所决定。
10.3在加工变位齿轮时，是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切作纯滚动，还是齿
轮上的节圆与齿条插刀上的分度线相切作纯滚动？
答：是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切。
10.4为了使安装中心距大于标准中心距，可用以下三种方法：
（1）应用渐开线齿轮中心距的可分性。
（2）用变位修正的直齿轮传动。
（3）用标准斜齿轮传动。
试比较这三种方法的优劣。
答：（1）此方法简易可行，但平稳性降低，为有侧隙啮合，所以冲击、振动、噪声会加
2011-最新陈立德版机械设计基础第10、11章课后题答案
第十章齿轮传动
10.1渐开线性质有哪些？
。答：（1）发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即NK=NA （2）因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它与基圆的切点N就是渐开线上K点的瞬时速度中心，发生线NK就是渐开线在K点的法线，同时它也是基圆在N点的切线。
（3）切点N是渐开线上K点的曲率中心，NK是渐开线上K点的曲率半径。离基圆越近，曲率半径越少。
（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大，渐开线越平直。当基圆半径无穷大时，渐开线为直线。
（5）基圆内无渐开线。
10.2何谓齿轮中的分度圆？何谓节圆？二者的直径是否一定相等或一定不相等？答：分度圆为人为定的一个圆。该圆上的模数为标准值，并且该圆上的压力角也为标准值。
节圆为啮合传动时，以两轮心为圆心，圆心至节点p的距离为半径所作的圆。
标准齿轮采用标准安装时，节圆与分度圆是相重合的；而采用非标准安装，则节圆与分度圆是不重合的。
对于变位齿轮传动，虽然齿轮的分度圆是不变的，但与节圆是否重合，应根据具体的传动情况所决定。
10.3在加工变位齿轮时，是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切作纯滚动，还是齿轮上的节圆与齿条插刀上的分度线相切作纯滚动？
答：是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切。
10.4为了使安装中心距大于标准中心距，可用以下三种方法：
（1）应用渐开线齿轮中心距的可分性。
（2）用变位修正的直齿轮传动。
（3）用标准斜齿轮传动。
试比较这三种方法的优劣。
答：（1）此方法简易可行，但平稳性降低，为有侧隙啮合，所以冲击、振动、噪声会加剧。
（2）采用变位齿轮传动，因a'>a，所以应采用正传动。可使传动机构更加紧凑，提高抗弯强度和齿面接触强度，提高耐磨性，但互换性变差，齿顶变尖，重合度下降也较多。
机械设计基础第10章答案
10-1证明当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具有自锁性。
当时，螺纹副的效率
所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于50%。
10-2解由教材表10-1、表10-2查得
，粗牙，螺距，中径
螺纹升角
，细牙，螺距，
中径
螺纹升角
对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。10-3解查教材表10-1得
粗牙螺距中径小径
螺纹升角
普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数
当量摩擦角
拧紧力矩
由公式可得预紧力
拉应力
查教材表9-1得35钢的屈服极限
拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。
10-4解（1）升角
当量摩擦角
工作台稳定上升时的效率：
（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩
（3）螺杆的转速
螺杆的功率
（4）因，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等速下降，
需制动装置。其制动力矩为
10-5解查教材表9-1得Q235的屈服极限，
查教材表10-6得，当控制预紧力时，取安全系数
由许用应力
查教材表10-1得的小径
由公式得
预紧力
由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数
牵曳力
10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸,故螺杆受到拉扭组合变形。查教材表9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，
取安全系数，拉杆材料的许用应力
所需拉杆最小直径
查教材表10-1，选用螺纹（）。
10-7解查教材表9-1得，螺栓35钢的屈服极限，
查教材表10-6、10-7得螺栓的许用应力
查教材表10-1得，的小径
螺栓所能承受的最大预紧力
所需的螺栓预紧拉力
则施加于杠杆端部作用力的最大值
10-8解在横向工作载荷作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到挤压；在联接接合面处螺栓杆则受剪切。
机械设计基础课后习题答案 第11章
11-1 解1）由公式可知：
轮齿的工作应力不变，则则，若，该齿轮传动能传递的功率
11-2解由公式
可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：
设提高后的转矩和许用应力分别为、
当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。
11-3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（ 1）许用应力查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。
查教材图 11-7，
查教材图 11-10 , 查教材表 11-4取，
故：
（ 2）验算接触强度，验算公式为：
其中：小齿轮转矩
载荷系数查教材表11-3得齿宽
中心距齿数比
则：
、，能满足接触强度。
（ 3）验算弯曲强度，验算公式：
其中：齿形系数：查教材图 11-9得、
则：
满足弯曲强度。
11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。
（ 1）许用弯曲应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮
45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得
,
查教材表 11-4 ，并将许用应用降低30%
（ 2）其弯曲强度设计公式：
其中：小齿轮转矩
载荷系数查教材表11-3得取齿宽系数
齿数，取齿数比
齿形系数查教材图 11-9得、
因
故将代入设计公式
因此
取模数中心距
齿宽
11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。
机械设计基础课后习题答案(第四版)陈立德---罗卫平
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。
机械设计基础课后习题答案第10章
机械设计基础课后习题答案第10章
第一篇：机械设计基础课后习题答案第10章
10-1证明当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具有自锁性。
当时，螺纹副的效率
所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。
10-2解由教材表10-
1、表10-2查得
，粗牙，螺距，中径
螺纹升角
，细牙，螺距，中径
螺纹升角
对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。
10-3解查教材表10-1得
粗牙螺距中径小径
螺纹升角
普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数
当量摩擦角
拧紧力矩
由公式
可得预紧力
拉应力
查教材表 9-1得 35钢的屈服极限
拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。
10-4解（1）升角
当量摩擦角
工作台稳定上升时的效率：
（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩
（3）螺杆的转速
螺杆的功率
（4）因速下降，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等需制动装置。其制动力矩为
10-5解查教材表9-1得 Q235的屈服极限，查教材表 10-6得，当控制预紧力时，取安全系数
由许用应力
查教材表 10-1得的小径
由公式
得
预紧力
由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数牵曳力
10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸,故螺杆受到拉扭组合变形。
查教材表9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，取安全系数，拉杆材料的许用应力
所需拉杆最小直径
查教材表 10-1，选用螺纹（）。
10-7解查教材表 9-1得，螺栓35钢的屈服极限，查教材表 10-
6、10-7得螺栓的许用应力
查教材表 10-1得，的小径
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第十章 齿轮传动
10.1渐开线性质有哪些？
答：（1）发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即 NK NA
=。 （2）因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它与基圆的切点N 就是渐开线上K 点的瞬时速
度中心，发生线NK 就是渐开线在K 点的法线，同时它也是基圆在N 点的切线。
（3）切点N 是渐开线上K 点的曲率中心，NK 是渐开线上K 点的曲率半径。离基圆越近，
曲率半径越少。
（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大，渐开线越平直。当基圆半径无穷大时，
渐开线为直线。
（5）基圆内无渐开线。
10.2何谓齿轮中的分度圆？何谓节圆？二者的直径是否一定相等或一定不相等？
答：分度圆为人为定的一个圆。该圆上的模数为标准值，并且该圆上的压力角也为标准
值。
节圆为啮合传动时，以两轮心为圆心，圆心至节点p 的距离为半径所作的圆。
标准齿轮采用标准安装时，节圆与分度圆是相重合的；而采用非标准安装，则节圆与分
度圆是不重合的。
对于变位齿轮传动，虽然齿轮的分度圆是不变的，但与节圆是否重合，应根据具体的传
动情况所决定。
10.3在加工变位齿轮时，是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切作纯滚动，还是齿
轮上的节圆与齿条插刀上的分度线相切作纯滚动？
答：是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切。
10.4为了使安装中心距大于标准中心距，可用以下三种方法：
（1）应用渐开线齿轮中心距的可分性。
（2）用变位修正的直齿轮传动。
（3）用标准斜齿轮传动。
试比较这三种方法的优劣。
答：（1）此方法简易可行，但平稳性降低，为有侧隙啮合，所以冲击、振动、噪声会加
剧。
（2）采用变位齿轮传动，因a a '>，所以应采用正传动。可使传动机构更加紧凑，提高
抗弯强度和齿面接触强度，提高耐磨性，但互换性变差，齿顶变尖，重合度下降也较多。
（3）采用标准斜齿轮传动，结构紧凑，且进入啮合和脱离啮合是一个逐渐的过程，传动
平稳，冲击、噪声小，而斜齿轮传动的重合度比直齿轮大，所以传动平稳性好。
10.5 一渐开线齿轮的基圆半径b =60mm r ，求（1）=70mm K r 时渐开线的展角K θ，压力
角K α以及曲率半径K ρ；（2）压力角20α= 时的向径r 、展角θ及曲率半径ρ。
解：（1）因b 60cos 70
K K r r α==，可得出31K α=︒，则 tan 0.60.540.06rad 3.38K K K θαα=-=-==︒
因为曲率半径K ρ即为发生线NK 的长度，则b tan 36mm K K r ρα=⋅=。
（2）b 6063.85cos cos 20r r α===︒
tan 200.3490.3640.3490.015rad=0.86θ=︒-=-=︒
b tan 2060tan 2021.8mm r ρ=︒=︒=
10.6一渐开线外啮合标准齿轮，z =26，m =3mm ，求其齿廓曲线在分度圆及齿顶圆上的曲
率半径及齿顶圆压力角。 解：26339mm 222
d mz r ⨯==== b cos 39cos2036.65mm r r α==︒=
b =tan 2036.65tan 2013.34mm r ρ︒=︒=
a a a (2)3(2621)42mm 222
d m z h r ++⨯=
=== a 36.65cos 42α=，可得出a 29.24α=︒ a b a tan 36.65tan 29.2420.51r ρα==︒=
10.7一个标准渐开线直齿轮，当齿根圆和基圆重合时，齿数为多少？若齿数大于上述值
时，齿根圆和基圆哪个大？
答：当齿根圆和基圆重合时，即
a (22)cos m z h c mz α**±±=
（负号用于内齿轮，正号用为外齿轮）
可得出z =42。
当42z >时，齿根圆比基圆大。
10.8一对标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，已知z 1=19，z 2=68，m =2mm ，20α=︒，计算小
齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径、齿距以及齿厚和齿槽宽。
解：121938mm d mz ==⨯=
a a (2)2(1921)42mm d m z h *=+=⨯+⨯=
f a (22)2(192120.25)33mm d m z h c **=--=⨯-⨯-⨯=
b cos 38cos2035.7mm d d α==⨯︒= 6.28mm p m π==
= 3.14mm 2
p s e ==
10.9题10.8中的齿轮传动，计算其标准安装时的中心距、小齿轮的节圆半径及啮合角。若将中心距增大1mm ，再计算小齿轮的节圆半径、节圆上的齿厚、齿槽宽及啮合角。
解：（1）标准安装时，分度圆与节圆重合。
121212()87mm 2
m z z a r r r r +''=+=+== 1119mm,=20r r α'==︒
（2）当中心距a 增大1mm ，即87188mm a '=+=
cos 87cos 20cos 88
21.7a a ααα︒'=
=''=︒ 19cos 2019.22mm cos cos 21.7b r γα︒'==='︒
因K K d p z
π=，则 219.22 6.36mm 19d p z ππ'⨯⨯'=== 因K/K K 2(inv inv )K r s sr r αα=--，则
/2(inv inv )s sr r r αα''''=--
3.1419.22/19219.22(inv21.7inv20)
3.01mm
=⨯-⨯︒-︒=
6.36 3.01 3.35mm e p s '''=-=-=
10.10 如题10.10图所示的标准直齿圆柱齿轮，测得跨两个齿的公法线长度211.595mm W =，跨三个齿的公法线长度316.020mm W =，求该齿轮的模数。
题10.10图
解：因b b (1)k W k p s =-+，可得出
2b b (21)11.595W p s =-+=