机械设计基础习题(西北工业大学版)3
《机械设计基础》试题库及答案
机械设计基础试题库一、判断(每题一分)1、一部机器可以只含有一个机构，也可以由数个机构组成。
……（√）2、机器的传动部分是完成机器预定的动作，通常处于整个传动的终端。
（×）4、机构是具有确定相对运动的构件组合。
………………………………（√）5、构件可以由一个零件组成，也可以由几个零件组成。
………………（√）6、整体式连杆是最小的制造单元，所以它是零件而不是构件。
……（×）7、连杆是一个构件，也是一个零件。
………………………（√）8、减速器中的轴、齿轮、箱体都是通用零件。
………………………………（×）二、选择(每题一分)1、组成机器的运动单元体是什么？（B）A．机构 B．构件 C．部件 D．零件2、机器与机构的本质区别是什么？（A ）A．是否能完成有用的机械功或转换机械能 B．是否由许多构件组合而成C．各构件间能否产生相对运动 D．两者没有区别3、下列哪一点是构件概念的正确表述？（D）A．构件是机器零件组合而成的。
B．构件是机器的装配单元C．构件是机器的制造单元 D．构件是机器的运动单元4、下列实物中，哪一种属于专用零件？（B）A．钉 B．起重吊钩 C．螺母 D．键5、以下不属于机器的工作部分的是（D）A．数控机床的刀架 B．工业机器人的手臂C．汽车的轮子 D．空气压缩机三、填空(每空一分)1、根据功能，一台完整的机器是由（动力系统）、（执行系统）、（传动系统）、（操作控制系统）四部分组成的。
车床上的主轴属于（执行）部分。
2、机械中不可拆卸的基本单元称为（零件），它是（制造）的单元体。
3、机械中制造的单元称为（零件），运动的单元称为（构件），装配的单元称为（机构）。
4、从（运动）观点看，机器和机构并无区别，工程上统称为（机械）。
5.机器或机构各部分之间应具有_相对__运动。
机器工作时，都能完成有用的__机械功___或实现转换__能量___。
2 平面机构一、填空题(每空一分)2.两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它产生 1 个约束，而保留 2 个自由度。
机械设计基础习题(西北工业大学版)5文档
第九章9-1.带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别？对传动有何影响？影响打滑的因素有哪些？如何避免打滑？解：由于紧边和松边的力不一样导致带在两边的弹性变形不同而引起的带在带轮上的滑动，称为带的弹性滑动，是不可避免的。
打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。
由于弹性滑动的存在，使得从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使得传动效率降低。
影响打滑的因素有：预紧力大小、小轮包角、当量摩擦因素。
避免打滑：及时调整预紧力，尽量使用摩擦因素大的、伸缩率小的皮带，对皮带打蜡。
9-3.试分析参数1112D i α、、的大小对带传动的工作能力有何影响？解：1D 越小，带的弯曲应力就越大。
1α 的大小影响带与带轮的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般取1α≥0120） 12i 越大，单根V 带的基本额定功率的增量就越大。
9-4.带和带轮的摩擦因数、包角与有效拉力有何关系？ 解：ec 01F =2F F 1f e f e e αα-≥+，最大有效拉力ec F 与张紧力0F 、包角α和摩擦系数f 有关，增大0F 、α和f 均能增大最大有效拉力ec F 。
9-9.设计一由电动机驱动的普通V 带减速传动，已知电动机功率P=7KW ，转速1=1440/min n r ，传动比123i =，传动比允许偏差为±5%，双班工作，载荷平稳。
解：1.计算功率ca P查表得，A K =1.2，则A =K P=1.278.4ca P kW ⨯=2.选择带的截型根据18.41440/min 9-9A ca P kW n r ==和查图选定型带。
3.确定带轮的基准直径12D D 和参考图9-9和表9-3取小带轮的基准直径1D =100mm ，大带轮的基准直径2121(1)3100(10.01)297D i D mm ε=-=⨯⨯-=。
查表取标准值2315D mm =。
12 3.15i =满足条件。
4．验算带的速度v111001440/7.54/601000601000D n v m s m s ππ⨯⨯===⨯⨯带速介于5~25m/s 之间，合适。
西工大版 机械设计作业集答案
8-39 某带传动由变速电动机驱动，大带轮的输出转速的变化范围 为500~1000r/min。若大带轮上的负载为恒功率负载，应该按哪一 种转速设计带传动？若大带轮上的负载为恒转矩负载，应该按哪 一种转速设计带传动？为什么？
P Fev 1000
P一定，∵n2↓→v，所需的有效圆周力 Fe，按较 大的Fe设计带传动能够保证不打滑和具有一定的疲劳
10—24 在齿轮传动中，获得软齿面的热处理方式有 调质 、 正火 ， 而获得硬齿面的热处理方式有 渗碳淬火 、 整体淬火 、 表面淬火 等。
10—25一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 点蚀 ， 闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 断齿 ，开式齿轮传动的主 要失效形式是 磨损 ，高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出 现的失效形式是 胶合 。
提高，设电动机的功率和减速器的强度足够，且更换大小带轮后引
起中心距的变化对传递功率的影响可忽略不计，为了实现这一增速
要求，试分析采用下列哪种方案更为合理，为什么？
1、将dd2减小到280mm；
电动机
2、将dd1增大到200mm；
dd2 V带传动
v D
3、将鼓轮直径D增大到355mm。
dd1 解 输出功率P出=F·v
带传动更适宜在高速下工作。
解：∵原V带传动比：
i12
dd2 dd1
400 140
2.857
方案1、2的V带传动比：
i12
i12
dd2 dd1
280 140
400 200
2
∵原运输带速度： v nyD ,
60000
现运输带速度： v nyD ,
60000
电动机
dd2 V带传动
机械设计基础答案(西工大版)..
3. 经济方面的要求。 1-2.试说明下列材料牌号的意义： Q235,45,40Cr,65 Mn ,ZG230-450,HT200,ZcuS n10 P1,LC4.
解：Q235 是指当这种材料的厚度(或直径)w
16mm 时的屈服值不低于 235Mpa。
© 堵高炉出铁口的泥炮机构
/■^ = 3H-2/；-7； = 3X6-2XS|-1
(d)仪表机拘
口
l9 J
F=
—凡=3x4 —2x4-2=2
(e) »纫机送布机构
B
=工刁=人耳=0
F=
=3x5-2 乂 7 = I
(0 牛头 ffl 床主体机构
-3 -
尸二如一鮎；一爲=59-2x12-2 = 】
（客）带椎料功能的冲床机 tt
解：由题意判断 B 为右旋，A、B 同向，固有:
一(SA-SB 尸 1，故 _ — (4-SB 肿
2兀
SB = 5mm
-5 -
.C
第五章
5- 7 .根据图中所注尺寸，试问如何才能获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机 构? 解：根据曲柄存在的条件：
(1) 最短杆长度+最长杆长度 W 其他两杆长度之和； (2) 最短杆为连架杆。 根据题意：140+200<170+180 ，故满足第一条件。 当最短杆 AD 为连架杆时，即 AB、CD 固定时，极限位置如图所示，为曲柄摇杆机构。
1.5% 的
HT200 表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为
200Mpa.
ZCuS n10P1 铸造用的含 10%Sn、1%P 其余为铜元素的合金。
机械设计基础(西北工业大学)
第一章绪论§1-0 引言§1-1 机械工业在现代化建设中的作用§1-2 机器的基本组成要素§1-3 本课程的内容、性质与任务§1-4 认识机器引言引言人类社会的进步源于不断地创新，设计活动则是创新的策划、起点和关键环节。
机器是人们改造世界和现代化生活的重要工具，机器的发明、使用和发展是现代社会发展的一个重要创新过程。
在这一创新过程中，人们总结出了进行机械设计的理论与方法，从而为更高层次的创新与设计奠定了基础。
现代教育的目标是素质教育，而素质教育的核心应该是创新素质教育。
作为集中了人们关于机械及装备创新智慧的机械设计的理论与方法，应该是同学们学习创新的理想内容。
关于机械设计的理论与方法是博大精深的，而作为大学本科阶段的一门课程，机械设计课程的主要任务是讲述通用机械零部件的设计以及机械系统设计的基础知识。
机械工业在现代化建设中的作用第一节机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志。
机器是代替人们体力和部分脑力劳动的工具，机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。
只有使用机器，才能便于实现产品的标准化、系列化和通用化，尤其是便于实现高度的机械化、电气化和自动化。
机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改造的重任。
大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强促进国民经济发展的力度加速我国的现代化建设。
机器的基本组成要素第二节一个机械系统一般包含机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统。
一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。
有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件；有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件。
通用零件包括：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承；螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。
机械设计基础(西北工业大学)
第一章绪论§1-0 引言§1-1 机械工业在现代化建设中的作用§1-2 机器的基本组成要素§1-3 本课程的内容、性质与任务§1-4 认识机器引言引言人类社会的进步源于不断地创新，设计活动则是创新的策划、起点和关键环节。
机器是人们改造世界和现代化生活的重要工具，机器的发明、使用和发展是现代社会发展的一个重要创新过程。
在这一创新过程中，人们总结出了进行机械设计的理论与方法，从而为更高层次的创新与设计奠定了基础。
现代教育的目标是素质教育，而素质教育的核心应该是创新素质教育。
作为集中了人们关于机械及装备创新智慧的机械设计的理论与方法，应该是同学们学习创新的理想内容。
关于机械设计的理论与方法是博大精深的，而作为大学本科阶段的一门课程，机械设计课程的主要任务是讲述通用机械零部件的设计以及机械系统设计的基础知识。
机械工业在现代化建设中的作用第一节机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的重要标志。
机器是代替人们体力和部分脑力劳动的工具，机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。
只有使用机器，才能便于实现产品的标准化、系列化和通用化，尤其是便于实现高度的机械化、电气化和自动化。
机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备和促进技术改造的重任。
大量地设计制造和广泛采用各种先进的机器，可大大加强促进国民经济发展的力度加速我国的现代化建设。
机器的基本组成要素第二节一个机械系统一般包含机械结构系统、驱动动力系统、检测与控制系统。
一台机器的机械结构总是由一些机构组成的，每个机构又是由若干零件组成的。
有些零件是在各种机器中常用的，称之为通用零件；有些零件只有在特定的机器中才用到，称之为专用零件。
通用零件包括：齿轮、链传动、带传动、蜗杆传动、螺旋传动；轴、联轴器、离合器；滚动轴承、滑动轴承；螺栓、键、花键、销；铆、焊、胶结构件；弹簧、机架、箱体等。
机械设计基础第三章（西北工业大学）
机械设计基础第三章（西北工业大学）第三章机械零件的强度3-1 材料的疲劳特性§3-2 机械零件的疲劳强度计算§3-3 机械零件的抗断裂强度§3-4 机械零件的接触强度疲劳曲线机械零件的疲劳大多发生在s －N 曲线的CD 段，可用下式描述：)(D C m rN N N N C N ≤≤= s )D r rN N N >=∞（s s D 点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区其方程为：由于N D 很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个循环次数N 0(称为循环基数)，用N 0及其相对应的疲劳极限σr 来近似代表N D 和σr∞，于是有：CN N ==0m rm rN s s 有限寿命区间内循环次数N 与疲劳极限s rN 的关系为：式中，s 、N 及m 的值由材料试验确定。
二、s －N 疲劳曲线m0r rN N N s s =0mrN r N N=s s s －N 疲劳曲线详细说明极限应力线图三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）机械零件材料的疲劳特性除用s －N 曲线表示外，还可用等寿命曲线来描述。
该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。
在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。
用A 'Ｇ'C 折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。
A 'Ｇ'直线的方程为：m a1s ψs s s '+'=-s m as s s ='+'C Ｇ'直线的方程为：12s s s ψs -=-ψσ为试件受循环弯曲应力时的材料常数，其值由试验及下式决定：详细介绍对于碳钢，ψ≈0.1~0.2，对于合金钢，ψ≈0.2~0.3。
机械零件的疲劳强度计算1一、零件的极限应力线图由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
以弯曲疲劳极限的综合影响系数Ｋσ表示材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1与零件对称循环弯曲疲劳极限σ-1e 的比值，即e11--=s s s K 在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。
《机械设计》西北工业大学第九版课后习题答案
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] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN M P a 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN M P a 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(C012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-1210 M P a 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 。
西北工业大学智慧树知到“机械设计制造及其自动化”《机械原理》网课测试题答案3
西北工业大学智慧树知到“机械设计制造及其自动化”《机械原理》网课测试题答案（图片大小可自由调整）第1卷一.综合考核(共15题)1.凡是以最短杆为机架的铰链四杆机构，都是双曲柄机构。
()A.错误B.正确2.汽车轮胎一般应进行()。
A.静平衡B.动平衡C.不需平衡D.现场平衡3.()盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。
A.摆动尖顶推杆B.直动滚子推杆C.直动平底推杆D.摆动滚子推杆4.曲柄为原动件的曲柄摇杆机构，若知摇杆的行程速度比系数K=1.5，那么极位夹角θ等于()。
A.18°B.-18°C.36°D.72°5.铰链四杆机构中，若有曲柄，则曲柄一定是最短杆。
()A.错误B.正确6.平行四杆机构中，是否存在死点，取决于()是否与连杆共线。
A.主动件B.从动件C.机架D.摇杆7.为了减轻飞轮尺寸和重量，飞轮通常应装在()。
A.高速轴上B.低速轴上C.机架上8.在周期性速度波动中，一个周期内等效驱动力做功Wd与等效阻力做功Wr 的量值关系是()。
A.Wd=WrB.Wd>WrC.WdD.Wd≠Wr9.如果机构的自由度数F2则机构作无确定性运动。
()A.错误B.正确10.在平面连杆机构中，欲使作往复运动的输出构件具有急回特性，则输出构件的行程速比系数K()。
A.大于1B.小于1C.等于1D.等于11.一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度是()变化的。
A.由小到大逐渐B.由大到小逐渐C.由小到大再到小逐渐D.始终保持定值12.在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。
()A.错误B.正确13.两个理论廓线相同、滚子半径不同的凸轮机构，从动件运动规律不同。
()A.错误B.正确14.螺旋机构可方便地将回转运动变为移动，如果螺纹的导程角大于螺旋副的当量摩擦角，也可移动变为回转运动。
()A.错误B.正确15.在曲柄摇杆机构中，当()，将出现死点。
西工大机械设计试题
一填空题1 带传动中的应力有拉应力、离心应力和弯曲应力。
2 带传动的极限承载能力与初拉力、包角和带与带轮间的当量摩擦系数有关。
3 带传动正常工作时，紧边拉力F1、松边拉力F2、初拉力F0和有效圆周力F e之间的关系为F1- F2= F e和F1+F2 = 2F0。
4 在正常润滑的条件下，链传动一般在高速时的容易发生链疲劳破坏失效，而在低速时容易发生链条过载拉断失效。
5 按用途不同，链条可分为传动链、输送链、起重链，一般机械传动中常用传动链。
6 滚子链的磨损主要发生在销轴和套筒的接触面上。
7 齿轮轮齿的失效可能因为赤根强度不足而导致轮齿折断，也可能因为齿面硬度不足而导致齿面过度磨损或者塑性变形。
8 齿面接触应力与材料性能、齿轮宽度、小齿轮分度圆直径和齿数有关。
9 齿轮润滑需要考虑的因素有齿轮圆周速度和传动形式。
10 蜗杆传动中的传动效率受到啮合功率损耗、轴承摩擦损耗和搅油损耗的影响。
11 选择蜗杆传动的润滑油时，通常在环境温度较高时，选用粘度值较大的润滑油；当转速较高时，可选用粘度值较低的润滑油。
12 按照受力来分，轴可以分为心轴、转轴和传动轴。
13 心轴仅承受弯矩载荷，而转轴承受弯矩和扭矩载荷。
14 键联接的可以有平键联接、楔健、切向健和半圆健。
15 平键联接依靠平键的两侧面来传递转矩；楔键联接依靠楔键的上下两面来传递转矩。
16 滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，外圈与孔的配合采用基轴制。
17 按防松的原理不同，螺纹联接可以分为摩擦防松、机械防松和铆冲防松。
18 三角形螺纹主要用于联结，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹主要用于传动。
19做带传动的受力分析时，涉及初拉力、紧边拉力、松边拉力和离心力。
20带传动失效形式一般是指疲劳破坏和打滑。
21在链传动中，链条的节距越大，承载能力越强，动载荷也越大。
22直齿圆柱齿轮齿根弯曲应力的最大值与齿轮材料性能、尺宽和外载荷有关。
23选择齿轮材料时的一般要求是齿面要硬、齿心要韧。
机械设计作业集答案-第三版(西北工大版)
σ −1 m 3Biblioteka 0 9 ) = 5 × 10 6 × ( ) = 1503289 σ2 400
N = N0(
σ −1 m 350 9 ) = 5 × 10 6 × ( ) = 520799 450 σ
由公式（3—28） ，试件破坏前的循环次数
n = (1− n1 n2 104 105 − )N = (1 − − ) × 520799= 460343≈ 4.6 ×105 N1 N 2 201768 1503289
m
弯曲应力为对称循环变应力，故 σ 2．求计算安全系数
= 0 ， σ a = σ b = 46.88MPa 。扭转切应力为脉动循环变应力，
故 τ m = τ a = 0 .5τ = 0 .5 × 62 .5 = 31 .25 MPa 。 由公式（3—17） ，零件承受单向应力时的计算安全系数 σ −1 355 = = 3.44 Sσ = K σ σ a + ψ σ σ m 2.2 × 46.88 + 0.2 × 0
1
3－13 答： 该假说认为零件在每次循环变应力作用下，造成的损伤程度是可以累加的。应力循环次数增加，损 伤程度也增加，两者满足线性关系。当损伤达到 100％时，零件发生疲劳破坏。疲劳损伤线性累积假说 的数学表达式为∑ni/Ni＝1。 3－14 答： 首先求出在单向应力状态下的计算安全系数，即求出只承受法向应力时的计算安全系数 Sσ和只承 受切向应力时的计算安全系数 Sτ，然后由公式（3－35）求出在双向应力状态下的计算安全系数 Sca， 。 要求 Sca＞S（设计安全系数） 3－15 答： 影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件的应力集中大小， 零件的尺寸， 零件的表面质量以及零件 的强化方式。提高的措施是：1）降低零件应力集中的影响；2）提高零件的表面质量；3）对零件进行 热处理和强化处理；4）选用疲劳强度高的材料；5）尽可能地减少或消除零件表面的初始裂纹等。 3－16 答： 结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。 3－17 答： 应力强度因子 K I 表征裂纹顶端附近应力场的强弱，平面应变断裂韧度 K IC 表征材料阻止裂纹失稳 扩展的能力。若 K I ＜ K IC ，则裂纹不会失稳扩散；若 K I ≥ K IC ，则裂纹将失稳扩展。 3—18 解： ，各对应循环次数下的疲劳极限 已知 σ B = 750MPa ， σ s = 550MPa ， σ −1 = 350MPa ，由公式（3-3） 分别为
机械设计 西工大 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] 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+=∴-121MPa 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 。
机械设计第三章(西北工业大学出版社)(第八版) ppt课件
•是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲
劳断裂。
20
3. 疲劳破坏的特征
疲劳破坏的过程
光滑的疲劳发展区
crack growth crack initiation
疲劳破坏断面
D
CD段方程
N
N
ND
m N
N C
C为常数
NC N ND
m为材料常数，由实验确定。 需要时可以查阅机械设计手册
30
4. 材料的疲劳曲线
D 点以后的曲线 — 无限寿 max 命疲劳阶段，只要应力低 于持久疲劳极限，无论应 A B 力变化多少次，材料都不 1max 2 max 会破坏。 CD 曲线 D 点以后的曲线代 表的疲劳为高周疲劳，大 r 多数机械零件的失效都是 N1 由高周疲劳引起。
a
为疲劳和塑性失效区。 A’(0,-1) D’(0/2, 0/2) G’
M ( m , a )
工作应力点
O
45°
C(s,0)
σ
m
37
简化的材料疲劳极限应力图
直线A‘G’方程： －1
' a ' m
2 －1 0 0
σ
a
直线CG‘方程： ' A’(0,-1)
主动
被动
主动
被动
15
2. 变应力的特性参数及类型
非对称循环变应力举例 气缸盖法兰盘螺纹连接的螺栓杆
16
[例1] 发动机连杆大头螺钉工作最大拉力Pmax =58.3kN， 最小拉力Pmin =55.8kN ，螺纹小径为 d=11.5mm，试求 a 、m 和 r。
西北工业大学机械制图习题集39页答案
西北工业大学机械制图习题集39页答案1.固定端约束只能限制物体的转动，不能限制物体的移动。
（） [单选题]正确错误(正确答案)2.在带传动中小带轮的包角应该≤120°。
（） [单选题]正确错误(正确答案)3.轴上有两个以上的键槽时，宽度应尽可能统一，并置于同一直线上。
（） [单选题]正确(正确答案)错误4.代号为 7350 的滚动轴承，其内径为 50mm。
（） [单选题]正确错误(正确答案)5.心轴仅用以支承旋转零件而不传递动力，只受弯曲而无扭矩作用的轴。
（） [单选题]正确(正确答案)错误6.凸轮从动件运动轨迹可以是直线，也可以是弧线。
（） [单选题]正确(正确答案)错误7.在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，会出现死点位置。
（） [单选题] 正确错误(正确答案)8.渐开线的形状与基圆大小无关。
（） [单选题]正确错误(正确答案)9.在 V 带传动中，带速过高反而降低了传动能力。
（） [单选题]正确(正确答案)错误10.齿轮传动正确的啮合条件是：两啮合齿轮的齿数及分度圆上的压力角必须相等。
（） [单选题]正确错误(正确答案)11.蜗轮蜗杆机构中，两轴的交错角通常为 90°。
（） [单选题]正确(正确答案)错误12.断面收缩率是塑性的重要指标，它的百分率越大，材料的塑性越差。
（） [单选题]正确错误(正确答案)13.08F钢与T8A钢含碳量不一样。
（） [单选题]正确(正确答案)错误14.在热处理中，淬火后必须进行回火。
（） [单选题]正确(正确答案)错误15.剪切变形与挤压变形同时存在，同时消失。
（） [单选题]正确(正确答案)错误16.直杆的基本变形有：拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲。
（） [单选题] 正确(正确答案)错误17.平面汇交力系的合力一定大于任何一个分力。
（） [单选题]正确错误(正确答案)18.与带传动相比，链传动没有滑动现象，因此其平均传动比恒定不变。
濮良贵-西北工业大学《机械设计》课后习题答案
详细答案第三章 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 MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσNMPa 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(C012σσσΦσ-=-σΦσσ+=∴-1210MPa 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==dD ，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 =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()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 。
西北工业大学机械原理习题答案
2－3在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm,lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s，试用瞬心法求：
1）当φ＝165°时，点C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；
何进一步的认识?
1—4图a所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
解：1)选取适当比例尺μl，绘制机构运动简图(见图b)
10．平面机构是指组成机构的各个构件均在同一个平面上运动。
11．在平面机构中，平面低副提供2个约束，平面高副提供1个约束。
12．机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。
13．机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目。
1—2试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。其中：
解：自由度计算：画出机构示意图：
n=3
pL=4pH=0
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×3－(2×4＋0－0)－0
=1
1—3 试绘出图a)所示偏心回转油泵机构的运动简图(各部分尺寸由图中直接量取)。图中偏心轮1绕固定轴心A转动，外环2上的叶片a在可绕轴心c转动的圆柱3中滑动，将低压油从右湍吸入，高压油从左端排出。
2)分析是否能实现设计意图
n=3
西北工业大学机械原理课后答案第3章-1
第三章 平面机构的运动分析题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 ij 直接标注在图上) 解：1P 13(P 34)13∞题3-4 在图示在齿轮-连杆机构中,试用瞬心法求齿轮1与齿轮3 的传动比w1/w3.P 13P 23P 363D 652C 4B P 16A 1P 12解：1〕计算此机构所有瞬心的数目152)1(=-=N N K2〕为求传动比31ωω需求出如下三个瞬心16P 、36P 、13P 如图3-2所示。
3〕传动比31ω计算公式为：1316133631P P P P =ωω题3-6在图a 所示的四杆机构中，l AB =60mm ，l CD =90mm ，l AD =l BC =120mm ，ω2=10rad/s ，试用瞬心法求：231） 当φ=165°时，点C 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Vc=0时，φ角之值〔有两个解〕 解：1) 以选定比例尺,绘制机构运动简图。
(图3-3 ) 2〕求V C ，定出瞬心P 13的位置。
如图3-3〔a 〕s rad BP ll v l AB AB B 56.21323===μωω s m CP v l C 4.0313==ωμ 3〕定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置。
因为BC 线上速度最小的点必与P 13点的距离最近，所以过P 13点引BC 线延长线的垂线交于E 点。
如图3-3〔a 〕s m EP v l E 375.0313==ωμ4〕当0=C v 时，P 13与C 点重合，即AB 与BC 共线有两个位置。
作出0=C v 的两个位置。
量得 ︒=4.261φ ︒=6.2262φ题3-12 在图示的各机构中，设已知各构件的尺寸、原动件1以等角速度ω1顺时针方向转动。
试用图解法求机构在图示位置时构件3上C 点的速度及加速度。
解：a)速度方程：32233C C C B C B C v v v v v +=+=加速度方程：r C C k C C C t B C n B C B t C nC a a a a a a a a 232323333++=++=+b) 速度方程：2323B B B B v v v +=加速度方程：r B B K B B B t B nB a a a a a 2323233++=+c) 速度方程：2323B B B B v v v +=加速度方程：r B B K B B B t B nB a a a a a 2323233++=+题3-14 在图示的摇块机构中，已知l AB =30mm ，l AC =100mm ，l BD =50mm ，l DE =40mm 。
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第七章7-1.对于定传动比的齿轮传动，其齿廓曲线应满足的条件是什么？ 解：由于相啮合的齿廓在接触点处的公法线与连心线交于固定点，故齿廓曲线上任意一点的法线与连心线都交于固定点 。
7-2.节圆与分度圆、啮合角与压力角有什么区别？解：分度圆是指定义齿轮标准模数（并且压力角为20°时）乘以齿数所求得的直径。
以轮心为圆心，过节点所作的圆称为节圆。
也就是说分度圆在齿轮确定时是确定不变的，节圆是只有两齿轮啮合时才存在，单个齿轮没有节圆，并且节圆是随着中心距变化而变化的。
渐开线齿廓上某点的法线（压力线方向），与齿廓上该点速度方向线所夹的锐角称为压力角，渐开线齿廓上各点的压力角不等。
啮合角是在一般情况下（不指明哪个圆上的啮合角，一般就是指分度圆上的压力角），两相啮合齿轮的端面齿廓在接触点处的公法线与两节圆在节点处公切线所夹的锐角。
7-4.标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时，下列参数：传动比、啮合角、分度圆半径、节圆半径、基圆半径、顶隙等中哪些发生变化？哪些不变？解：标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时，由于a 变大，节圆半径变大,112212r (''''≠r ,r ≠r r 、r 为标准节圆半径），传动比不发生变化，顶隙变大，啮合角也变大。
分度圆半径与基圆半径与齿轮本身相关，故不会发生变化。
7-8.模数和齿数相同的正变位齿轮与标准齿轮相比，下列参数d 、d b 、p 、s 、e 、f f d a h h d α、、、中哪些参数变大了？哪些参数变小了？哪些参数没有变？ 解：变大的参数：f d a h d s α、、、变小的参数：f h 、e 不变的参数：d 、p 、d b 7-11.现有一闭式直齿轮传动，已知输入功率11121P =4kn 720/m i n,18,55,w rz z m m m b m m b======，输入转速，小齿轮材料为45钢，调质处理，齿面平均硬度为230HBS ，大齿轮材料为ZG310-570，正火处理，齿面平均硬度为180HBS 。
齿轮双向转动，载荷有中等冲击，取K=1.6，齿轮相对轴承非对称布置。
试校核该齿轮传动的强度。
解：1.确定许用压力小齿轮的齿面平均硬度为230HBS 。
查表得：[]1230217513(545513)523.95255217H MPa MPa σ-⎡⎤=+⨯-=⎢⎥-⎣⎦[]1230217301(315301)0.7214.05255217F MPa MPa σ-⎡⎤=+⨯-⨯=⎢⎥-⎣⎦大齿轮的齿面平均硬度为180HBS 。
查表得：[][]22180163270(301270)285.5197163180163171(189171)0.7126197163H F MPa MPaMPa MPaσσ-⎡⎤=+⨯-=⎢⎥-⎣⎦-⎡⎤=+⨯-⨯=⎢⎥-⎣⎦2.计算小齿轮的转矩661119.55109.5510453056n 720p T N mm N mm ⨯⨯⨯==∙=∙3．按齿面接触疲劳强度计算21553.0618z u z ===186.13d mm ≥== 根据题目中，11=41872d mz mm =⨯=不能满足齿面疲劳强度要求。
4.按齿根弯曲强度计算由1218,55z z ==，查表得124.45, 4.005FS FS Y Y ==[]11 4.450.02077214.2FS F Y σ== []224.0050.03174126FS F Y σ== 由于[]22FS F Y σ较大，故将其带入下式中：2.55m mm ≥== 由以上计算结果可见，满足齿根弯曲强度要求。
故不能满足强度要求。
7-12.设计一单级减速器中的直齿轮传动。
已知传递的功率P=10KW ，小齿轮转速112960/min,i =4.2n r =传动比，单向转动，载荷平稳，齿轮相对轴承对称布置。
解：1.材料选择单级减速器工作载荷相对平稳，对外廓尺寸也没有限制，故为了加工方便，采用软齿面齿轮传动。
小齿轮选用45钢，调质处理，齿面平均硬度为240HBS ；大齿轮选用45钢，正火处理，齿面平均硬度为190HBS 。
2.参数选择1）齿数 由于采用软齿面传动，故取1212120, 4.22084z z i z ===⨯=2）齿宽系数 由于是单级齿轮传动，两支承相对齿轮为对称布置，且两轮均为软齿面，查表得 1.4d ψ=3）载荷系数 因为载荷比较平稳，齿轮为软齿面，支承对称布置，故取K=1.4. 4）齿数比 对于单级减速传动，齿数比12 4.2u i ==3.确定需用应力小齿轮的齿面平均硬度为240HBS 。
许用应力根据线性插值计算：[][]11240217513(545513)532255217240217301(315301)309255217H F MPa MPaMPa MPa σσ-⎡⎤=+⨯-=⎢⎥-⎣⎦-⎡⎤=+⨯-=⎢⎥-⎣⎦大齿轮的齿面平均硬度为190HBS ，许用应力根据线性插值计算：[][]22190163468(513468)491217162190162280(301280)291217162H F MPa MPa MPa MPaσσ-⎡⎤=+⨯-=⎢⎥-⎣⎦-⎡⎤=+⨯-=⎢⎥-⎣⎦4.计算小齿轮的转矩661119.55109.55101099479n 960p T N mm N mm ⨯⨯⨯==∙=∙5.按齿面接触疲劳强度计算取较小应力[]2H σ带入计算，得小齿轮的分度圆直径为161.23d mm ≥== 齿轮的模数为1161.233.06520d m mm z === 6.按齿根弯曲疲劳强度计算由齿数1220,84z z ==查表得，复合齿形系数124.36, 3.976FS FS Y Y ==[][]11224.360.014113093.9760.013663291FS F FS F Y Y σσ====由于[]11FS F Y σ较大，故带入下式：1.89m mm ≥== 7.确定模数由上述结果可见，该齿轮传动的接触疲劳强度较薄弱，故应以m ≥3.065mm 为准。
取标准模数m=4mm8.计算齿轮的主要几何尺寸11221122121212142080484336(2)(2021)488(2)(8421)434480336208221.4709898,(2~10),104a a a a d d mz mm mm d mz mm mmd z h m mm mm d z h m mm mm d d a mm b d mm mm b mm b b b mmψ**==⨯===⨯==+=+⨯⨯==+=+⨯⨯=++=====⨯===+=取取7-14.图示为一双级斜齿轮传动。
齿轮1的转向和螺旋线旋向如图所示，为了使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力方向相反，是确定各齿轮的螺旋线旋向，并在啮合点处画出齿轮各力的方向。
解：1和3为左旋，2和4为右旋。
7-17. 1221,37,m 3.5mm.n z z ===一对斜齿轮的齿数为法向模数若要求两轮的中心距a=105mm ，试求其螺旋角β。
解：由12() 3.527+37cos ==0.96672cos 2105n m z z a ββ+⨯=⨯（）得，014.83β=7-19.一对锥齿轮传动，已知12z 20,50,5,z m mm ===试计算两轮的主要几何尺寸及当量齿轮数v z 。
解：011202211122111222111225() 1.26111arctan(/)21.8arctan(/)68.21002502cos 109.32cos 253.72cos 88.842f f a a f f f h h m m mm h h c m mmh h h mm c c m mmz z z z d mz mm d mz mmd d h mm d d h mm d d h mm d d h ααααααδδδδδ****====+===+============+==+==-==-20011022011022cos 245.56134.63,0.340.39,0.25~0.3arctan(/) 2.5524.35=70.7519.2565.65f R R f f a f a f f f f f mmR mm b R R mm h R δψψθδδθδδθδδθδδθ===========+==+=-==-=11122221.54cos 134.64cos v v z z z z δδ====7-21.图示蜗杆传动中，蜗杆均为主动件。
试在图中标出未注明的蜗杆或蜗轮的转向及螺旋线的旋向，在啮合点处画出蜗杆和蜗轮各分力的方向。
解：7-24.为什么在圆柱齿轮传动中，通常取小齿轮齿宽12b b >（大齿轮齿宽）；而在锥齿轮传动中，却取12b b =？解：在圆柱齿轮传动中装配、制造都可能有轴向偏差。
如果等宽就有可能使接触线长度比齿宽要小（轴向有有错位）。
因此有一个齿轮应宽些以补偿可能的轴向位置误差带来的啮合长度减小的问题。
加宽小轮更省材料和加工工时。
在锥齿轮传动中，安装时要求两齿轮分度圆的锥顶重合，大端对齐，所以取12b b =。