机械设计课后习题答案 徐锦康 top
机械设计课后习题答案完整版.
机械设计课后习题答案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 。
机械设计课后习题答案及解析
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 =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=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 。
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机械设计答案第1章机械设计概论1－2 设计机器时应满足哪些基本要求？答：1、功能要求满足机器预定的工作要求，如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。
2、安全可靠性要求（1）使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的工作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。
（2）能实现对操作人员的防护，保证人身安全和身体健康。
（3）对于技术系统的周围环境和人不致造成危害和污染，同时要保证机器对环境的适应性。
3、经济性在产品整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺，以降低产品的成本。
设计机械系统和零部件时，应尽可能标准化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造成本。
4、其他要求机械系统外形美观，便于操作和维修。
此外还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同，而对设计提出某些特殊要求，如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。
1－4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系？常用的设计准则有哪些？它们各针对什么失效形式？答：在设计中，应保证所设计的机械零件在正常工作中不发生任何失效。
为此对于每种失效形式都制定了防止这种失效应满足的条件，这样的条件就是所谓的工作能力计算准则。
它是设计机械零件的理论依据。
常用的设计准则有：1、强度准则：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。
2、刚度准则：确保零件不发生过大的弹性变形。
3、寿命准则：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。
4、振动稳定性准则：高速运转机械的设计应注重此项准则。
5、可靠性准则：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。
1－7 机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用？答：机械零件设计的一般步骤有：1、选择零件类型、结构；2、计算零件上的载荷；3、选择零件的材料；4、确定计算准则；5、理论设计计算；6、结构设计；7、校核计算；8、绘制零件工作图；9、编写计算说明书及有关技术文件其中步骤4对零件尺寸的确定起决定性的作用。
《机械设计》徐锦康主编版课程设计答辩题
机械设计课程设计综合答辩题《机械设计徐锦康主编》1题：电动机的类型如何选择？其功率和转速如何确定？电动机的选择主要有两个因素。
第一是电机容量，主要是额定功率的选择。
首先要确定长期运转载荷稳定的带动工作机的功率值以及估算整个传动系统的功率，以此计算出电机所需的功率，然后按照额定功率大于实际功率的原则选择相应的电机。
第二是个转速因素。
要综合考虑电动机和传动系统的性能、尺寸、重量和价格等因素，做出最佳选择。
联轴器的类型如何选择？你选择的联轴器有何特点？圆柱齿轮的齿宽系数如何选择？闭式传动中的软齿面和硬齿面的齿宽系数有何不同，开式齿轮呢？箱体上装螺栓和螺塞处，为何要有鱼眼坑或凸台？减小和避免受附加弯曲应力作用2题：试分析你设计的减速器中低速轴齿轮上的作用力。
考虑传动方案时，带传动和链传动谁布置在高速级好，谁在低速级好，为什么?答：带传动等摩擦传动承载能力低，传递相同转矩时，外轮廓尺寸较其他形式大，但传动平稳，且具有过载保护，故宜放在转速较高的运动链初始端;链传动因出安定不均匀，传动中有较大冲击振动，故不宜放在高速轴。
滚动轴承部件设计时，如何考虑因温度变化而产生轴的热胀或冷缩问题？对于装配前环境温度影响，一般装配精度高的轴承装配前要测量轴承座和轴承尺寸，以保证配合关系。
装配后使用温升，要考虑轴承装配后游隙，保证温升稳定后不会出现抱死等严重问题。
为什么要设视孔盖？视孔盖的大小和位置如何确定？3题：一对圆柱齿轮传动啮合时，大小齿轮啮合处的接触应力是否相等？接触许用应力是否相等？为什么？圆柱齿轮在高速轴上非对称布置时，齿轮接近扭转输入端好，还是远离输入端好？为什么？远离输入端好,这样啮合起来才能更好的传动转力矩 , 不容易使轴受应力集中而弯曲轴的强度不够时，应怎么办？定位销有什么功能？在箱体上应怎样布置？销的长度如何确定？答：.定位销：保证拆装箱盖时仍保持轴承座孔的加工精度，一般位于箱体纵向两侧连接凸缘处呈非对称布置；4题：双级圆柱齿轮减速器的传动比分配的原则是什么？高速级的传动比尽可能选得大是否合适，为什么？滚动轴承的类型如何选择？你为什么选择这种轴承？有何特点？根据轴径选轴承内径，初选轴承，选择合适外径，再计算径向当量动载荷及所需基本额定动载荷值，与所选轴承额定值作比较，再调整外径;齿形系数与哪些因素有关？试说明齿形系数对弯曲应力的影响？以你设计的减速器为例，试说明高速轴的各段长度和跨距是如何确定的？减速器内最低和最高油面如何确定？最低油面确定后在此基础上加5到10mm定出最高油面位置。
(完整版)机械设计课后习题答案
第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。
机械设计1_徐锦康
机械设计1_徐锦康机械设计习题第⼀章机械设计概述思考题1.1 ⼀部完整的机器由哪⼏部分组成?1.2 设计机器时应满⾜哪些基本要求?1.3 设计机械零件时应满⾜哪些基本要求?1.4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系? 常⽤的计算准则有哪些? 它们各针对什么失效形式?1.5 什么叫机械零件的可靠度?它与零件的可靠性有什么关系? 机械零件的可靠度与失效率有什么关系?1.6 机械零件的设计计算有哪两种⽅法? 它们各包括哪些容? 各在什么条件下采⽤?1.7 机械零件设计的⼀般步骤有哪些? 其中哪个步骤对零件尺⼨的确定起决定性的作⽤? 为什么?1.8 选择零件材料时要了解材料的哪些主要性能? 合理选择零件材料的原则是什么?1.9 机械设计时为什么要考虑零件的结构⼯艺性问题? 主要应从哪些⽅⾯来考虑零件的结构⼯艺性?1.10 什么是标准化、系列化和通⽤化?标准化的重要意义是什么?1.11 机械设计⽅法通常分哪两⼤类?简述两者的区别和联系。
1.12 什么是传统设计⽅法?传统设计⽅法⼜分哪3种? 各在什么条件下被采⽤?1.13 什么是现代设计⽅法?简述现代设计⽅法的特点。
第四章带传动思考题4.1 按⼯作原理的不同，带传动的主要类型有哪些?各⾃适⽤于什么场合?4.2 V带传动为什么⽐平带传动的承载能⼒⼤?4.3 影响带传动承载能⼒的因素有哪些? 如何提⾼带传动的承载能⼒?4.4 什么是弹性滑动? 什么是打滑? 它们对带传动有何影响? 是否可以避免?4.5 ⼀般情况下，带传动的打滑⾸先发⽣在⼤带轮上还是⼩带轮上? 为什么?4.6 简述V带传动的极限有效拉⼒F elim与摩擦系数f，⼩带轮包⾓α1及初拉⼒F0之间的关系。
4.7 分析带传动⼯作时带截⾯上产⽣的应⼒及其分布，并指出最⼤应⼒发⽣处。
4.8 简述带传动的主要失效形式和设计准则。
4.9 机械传动系统中，为什么⼀般将带传动布置在⾼速级?4.10 如何确定⼩带轮的直径?4.11 为什么V 带剖⾯的楔⾓为40°，⽽带轮的槽⾓则为32°、34°、36°或38°? 4.12 试说明公式L K K P P P α)(00'0?+=中各符号的含义。
机械设计课后答案
机械设计简答题第一章绪论1.问：机器的基本组成要素是什么？答：机械零件2.问：什么是零件？答：零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。
3.问：什么是通用零件？答：在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉等。
4.问：什么是专用零件？答：在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴等。
5.问：什么是部件？答：由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体叫做部件，如减速器、离合器等。
6.问：什么是标准件？答：经过优选、简化、统一，并给以标准代号的零件和部件称为标准件。
7.问：什么是机械系统？答：由许多机器、装置、监控仪器等组成的大型工程系统，或由零件、部件等组成的机器（甚至机器中的局部）都可以看成是一个机械系统。
8.问：机械设计课程的主要研究对象是什么？答：本课程只研究在普通工作条件下一般参数的通用零件和部件。
9.问：什么是易损件？答：在正常运转过程中容易损坏，并在规定期限内必须更换的零件或部件称为易损件。
第二章机械设计总论1.问：一台完整的机器通常由哪些基本部分组成？答：原动机部分、执行部分、传动部分和控制系统。
2.问：一般机器的设计程序通常由哪几个基本阶段构成？答：一部机器的设计程序基本上由计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段构成。
3.问：设计机器时应满足哪些基本要求？答：一般来说，需满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、可靠性要求和其它专用要求。
4.问：机械零件主要有哪些失效形式？答：机械零件的主要失效形式有：整体折断、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效等。
5.问：设计机械零件时应满足哪些基本要求？答：一般说来，大致有以下基本要求：避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求等。
6.问：机械零件的常用设计准则是什么？答：大体有以下设计准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则等。
机械设计课后作业及部分解答
螺纹联接作业1.受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。
已知预紧力为1500N，当轴向工作载荷为1000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
2.图示汽缸螺栓联接，汽缸内压力p在0-1.5MPa间变化，缸盖和缸体均为钢制，为保证气密性要求，试选择螺栓材料，并确定螺栓数目和尺寸。
3.图示两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。
4.图示YLD10凸缘联轴器，允许传递的最大转矩为630N·m，两半联轴器采用4个M12×60的铰制孔螺栓，性能等级为8.8级，联轴器材料为HT200，试校核联接强度。
5.铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知L=300mm，a=60mm，试求三个方案中，受力最大的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？6.图示底板螺栓组联接受外力F e作用，外力F e作用在包含x轴并垂直于底板结合面的平面内。
试分析螺栓组受力情况，并判断哪个螺栓受载最大？保证联接安全的必要条件有哪些？7.指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。
8.图示刚性联轴器取4个M16小六角头铰制孔用螺栓，螺栓材料为45钢，受剪面处螺栓直径为φ17mm，其许用最大扭矩T=1.5kN·m（设为静载荷），试校核其强度。
联轴器材料HT250。
提示9.上题的刚性联轴器中，若采用M16受拉螺栓，靠两半联轴器的接合面间产生的摩擦力来传递扭矩，螺栓材料为45钢，接合面间的摩擦系数f=0.16，安装时不控制欲紧力，试决定螺栓数（螺栓数应为双数）。
10.如图，缸径D=500mm，蒸汽压力p=1.2MPa，螺栓分布圆直径D0=640mm。
为保证气密性要求，螺栓间距不得大于150mm。
试设计此汽缸盖螺栓组联接。
螺纹联接作业解答1~8 （略）解：（1）、求预紧力'F 查手册GB196-81 得113.835d =(M16) p=2H=0.866 p=1.732则：1 1.73213.83513.54666c Hd d =-=-= 查表6.3 取 []4S S =选6.8级：600B a Mp σ=480S a Mp σ=许用拉应力：480[]120[]4sa S Mp S σσ=== 24 1.3'[]c F d σπ⨯≤22[]13.546120'13303.014 1.34 1.3c d F N πσπ⨯⨯∴≤==⨯⨯（2） '2Sf DzF k T μ= 取保 1.3f k =23 1.31500100011.82'13303.010.16155f S k T z F Dμ⨯⨯⨯∴===⨯⨯取 z=12 (双数)解:1、确定螺栓数目z 取间距t ＝12564016.09125125D z ππ⨯=== 取＝16２、选螺栓性能等级6.8级 45钢600B a Mp σ= 480S a Mp σ=480S a Mp σ= ３、计算螺栓载荷(1)、气钢盖载荷：225001.2235619.4544D Q p N ππ⨯===（2）、螺栓工作载荷：14726.2216QF N == （3）、残余预紧力： "1.5 1.514726.2222089.33F F N =⨯=（4）、螺栓最大拉力：0"14726.2222089.3336815.55F F F N =+=+=（5）、许用拉力：取安全系数：[]3S S = （不控制预紧力）480[]16033Sa Mp σσ=== 4、计算螺栓尺寸19.5156c d mm ≥==选 M24查 124,20.752,3d d p === 0.866, 2.598H p ==1 2.59820.75220.31919.515666c Hd d =-=-=> (满足要求) 若选M22 122,19.294, 2.5d d p === 则： H=0.866 p=2.1651 2.16519.29418.93366c Hd d =-=-= (不满足) 轴毂联接作业1.图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键联接。
机械设计(第八版)课后习题答案(最新_参考答案)10页word文档
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 Φσσ（1）C 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 （2）C 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。
机械设计课后习题答案
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 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-=-ΘσΦσσ+=∴-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==dD，067.0453==d.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=ε；按精车加⼯⼯艺，查附图3-4，得91 .0=σβ，已知1=qβ，则35.211191.0175.069.1111k=-+=-+ =qσσσσββεK ()()() 35 .2 67 . 141 , 67 . 141 ,0, 260 , 35 .2 170 ,0D C A,67.141,0,260,34.72,0DCA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MPa20a=σ，试分别按①Cr=②Cσ=m，求出该截⾯的计算安全系数caS。
《机械设计》课后习题答案
解：解：解：第三章3-1 螺纹按牙形不同分有哪几种？各有何特点？各适用于何种场合？答：主要类型有：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹五种。
特点及应用：普通螺纹是米制三角螺纹，牙型角 a=60，因牙型角较大，故当量摩擦系数也较大，自锁性能好，主要用于联接。
管螺纹是英制三角螺纹，牙型角 a=55度。
它有圆柱管螺纹和圆锥管螺纹之分，常用圆柱管螺纹。
这种螺纹联接常用于高温、高压及紧密性要求较高的管与管的联接中。
矩形螺纹牙型为正方形，牙型角 a=0度，因牙型角小，当量摩擦系数小，传动效率高，故常用于传动。
梯形螺纹牙型呈梯形，牙型角 a=30度。
因牙型角较小，所以传动效率较高，对中性较好，故为应用较多的传动螺纹。
锯齿形螺纹牙型呈锯齿形，工作面牙侧角。
传动效率高，牙根强度高。
因只有一个工作面，故多用于承受单方向轴向力的场合。
3-2 螺栓、双头螺柱和螺钉在应用上有何不同？答：螺栓有普通螺栓和铰制孔螺栓两种。
普通螺栓常用于被联接件比较薄，能够放置螺母及需要经常拆卸的场合。
铰制孔螺栓在承受横向载荷或（和）转矩以及需精确固定被联接件的相对位置时常采用铰制孔螺栓。
双头螺柱被联接件之一太厚不宜制成通孔，无法放置螺钉头，材料较软且需经常拆装时宜采用双头螺柱。
螺钉被联接件之一太厚，无法放置螺母，不需经常拆装的场合。
3-3 为何螺纹联接通常要采用防松措施？防松方法有哪些？答：螺纹联接在冲击、振动、变载荷或高温环境下，将使螺旋副的摩擦力减小或瞬间消失，经多次重复后，最终导致联接松脱。
因此，设计时应采取有效的防松措施。
防松方法有摩擦防松、机械防松、铆冲防松等。
3-4 为什么大多数螺纹连接都要拧紧？拧紧力矩要克服哪些力矩？答：为提高联接刚性、紧密性和防松能力以及提高螺栓在变载荷下的疲劳强度，因此大多数螺纹联接都要拧紧。
拧紧力矩要克服螺纹副力矩和螺母底面的摩擦阻力矩。
3-5 提高螺栓联接强度的措施有哪些？答：提高螺栓联接强度的措施有：1 ．降低影响螺栓疲劳强度的应力幅；2 ．改善螺纹牙上载荷分布不均匀的现象；3 ．减小应力集中的影响；4 ．避免附加弯曲应力；5 ．采用合理的制造工艺方法。
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 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(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121M 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 。
机械设计 课后题答案
机械设计试题一、问答题（共40分，每题5分）1．为什么螺纹联接常需要防松？防松的实质是什么？有哪几类防松措施？2．在进行机械零件有限寿命的疲劳强度计算时，需将材料的疲劳曲线修正成零件的疲劳曲线。
问有几种修正方法？各有何优缺点？3．非液体摩擦滑动轴承需进行哪些计算？各有何含义？4．在V带传动设计中，为什么要限制带的根数？限制条件如何？5．闭式蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？6．机械零件的主要失效形式有哪些？7．直齿圆柱齿轮轮齿弯曲疲劳强度计算时，其危险载面是如何确定的？8．链传动产生运动不均匀性的原因是什么？二、受力分析题（14分）图1所示为二级蜗杆传动，已知蜗杆3号的螺旋线方向为右旋，蜗轮4的转向如图所示，轴I为输入轴，试求：（1）轴I和轴Ⅱ的转向（2）蜗轮、蜗杆的螺旋线方向（所有的）（3）蜗轮2和蜗杆3所受各分力的方向。
（注：要求蜗轮2与蜗杆3的轴向力方向相反）图1 图2三、计算题（共46分）1．已知一支架用一组螺栓与机座联接（图2），所受外载荷分解成一轴向工作载荷N和F16000=∑一横向工作载荷R =5000N 。
已知螺栓的相对刚度为0:25，接合面摩擦系数为0.15。
选择螺栓的机械性能等级为8.8级，取安全系数S =1.5，可靠性系数k f =1.2。
试求螺栓直径的计算值。
（14分）2．试画出机械零件的疲劳极限线图（特殊点标出坐标值），并据此推导出零件在非对称循环应力作用下（工作应力点M 在疲劳区）计算安全系数的表达式（r =常数）。
（16分）3．如图3所示减速器一根轴用两个型号为30310的圆锥滚子轴承支承，作用于轴承的径向载荷R 1=8000N ，R 2=2000N ；齿轮上的轴向力F a1=2000N ，F a2=1000N ；工作转速n =350r/min 。
减速器在常温下工作，有中等冲出，试计算轴承的寿命L h （16分） （已知条件：Y RS Y X e N C f f r p t 2,7.1,4.0,35.0,78400,5.1,1=======）图3机 械 设 计 试 题一、填空题（40分）（请将答案直接填写在空格内）1．螺旋传动中的螺母、滑动轴承的轴瓦、蜗杆传动中的蜗轮，多采用青铜材料，这主要是为了提高 能力。
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σ1 180MPa ，取循环基数 N 0 5 106，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。
σs 260MPa ，σ1 170MPa ，Φσ 0.2 ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。
[解 ] A '(0,170)C(260,0)得D '(283.332,283.332)，即 D '(141.67,141 .67)根据点 A '(0,170) ， C (260,0) ， D '(141.67,141.67) 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。
D54 r 3 ［解］ 因D54 1.2， r 3 0.067 ，查附表 3-2，插值得σ1.88 ，查附图 3-1 得q σ0.78 ，将所查d45 d 45σσ值代入公式，即查附图 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 根据 A 0,72.34 ,C 260,0 ,D 141.67,60.29 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 σm 20MPa ，应力幅 σa 20MPa ，试分别按① r C ② σm C ，求 出该截面的计算安全系数 S ca 。
［解］ 由题 3-4可知 σ-1 170MPa, σs 260MPa, Φσ 0.2,K σ 2.35（ 1） r C 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 （ 2） σm C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3-2 已知材料的力学性能为 [解 ]σ1N 15 1067 103180 373.6MPa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。
机械设计基础课后习题答案全
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。
（2 ）求最大盈亏功。
根据图7.5做能量指示图。
将和曲线的交点标注，，，，，，，，。
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭矢量。
由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为：（3 ）求飞轮的转动惯量曲轴的平均角速度：；系统的运转不均匀系数：；则飞轮的转动惯量：图7.5图7.67-2图7.7 图7.8解：（1）驱动力矩。
因为给定为常数，因此为一水平直线。
在一个运动循环中，驱动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即：因此求得：（2）求最大盈亏功。
根据图7.7做能量指示图。
将和曲线的交点标注，，，。
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。
由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。
欲求，先求图7.7中的长度。
如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中，相当于该三角形的中位线，可知。
又在中，，因此有：，则根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则。
（3）求飞轮的转动惯量和质量。
7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为：7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。
先求最大盈亏功。
因为是最大动能与最小动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此：则飞轮的转动惯量：（2）求飞轮的最大转速和最小转速。
（3）因为一个周期内输入功和和输出功相等，设一个周期时间为，则：，因此有：。
7-5 解：图7.9一个周期驱动力矩所作的功为：一个周期阻力矩所作的功为：又时段内驱动力矩所做的功为：因此最大盈亏功为：机组的平均角速度为：机组运转不均匀系数为：故飞轮的转动惯量为：7-6答：本书介绍的飞轮设计方法，没有考虑飞轮以外其他构件动能的变化，而实际上其他构件都有质量，它们的速度和动能也在不断变化，因而是近似的。
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机械设计答案第1章机械设计概论1－2 设计机器时应满足哪些基本要求？答：1、功能要求满足机器预定的工作要求，如机器工作部分的运动形式、速度、运动精度和平稳性、需要传递的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高温、防潮等）。
2、安全可靠性要求（1）使整个技术系统和零件在规定的外载荷和规定的工作时间内，能正常工作而不发生断裂、过度变形、过度磨损、不丧失稳定性。
（2）能实现对操作人员的防护，保证人身安全和身体健康。
（3）对于技术系统的周围环境和人不致造成危害和污染，同时要保证机器对环境的适应性。
3、经济性在产品整个设计周期中，必须把产品设计、销售及制造三方面作为一个系统工程来考虑，用价值工程理论指导产品设计，正确使用材料，采用合理的结构尺寸和工艺，以降低产品的成本。
设计机械系统和零部件时，应尽可能标准化、通用化、系列化，以提高设计质量、降低制造成本。
4、其他要求机械系统外形美观，便于操作和维修。
此外还必须考虑有些机械由于工作环境和要求不同，而对设计提出某些特殊要求，如食品卫生条件、耐腐蚀、高精度要求等。
1－4 机械零件的计算准则与失效形式有什么关系？常用的设计准则有哪些？它们各针对什么失效形式？答：在设计中，应保证所设计的机械零件在正常工作中不发生任何失效。
为此对于每种失效形式都制定了防止这种失效应满足的条件，这样的条件就是所谓的工作能力计算准则。
它是设计机械零件的理论依据。
常用的设计准则有：1、强度准则：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。
2、刚度准则：确保零件不发生过大的弹性变形。
3、寿命准则：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。
4、振动稳定性准则：高速运转机械的设计应注重此项准则。
5、可靠性准则：当计及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。
1－7 机械零件设计的一般步骤有哪些？其中哪个步骤对零件尺寸的确定起决定性的作用？答：机械零件设计的一般步骤有：1、选择零件类型、结构；2、计算零件上的载荷；3、选择零件的材料；4、确定计算准则；5、理论设计计算；6、结构设计；7、校核计算；8、绘制零件工作图；9、编写计算说明书及有关技术文件其中步骤4对零件尺寸的确定起决定性的作用。
第2章 机械零件的强度2－3 静应力计算的强度准则是什么？计算中选取材料极限应力和安全系数的原则是什么？答：静应力时零件的主要失效形式：塑性变形、断裂，脆性材料的极限应力为B σ（强度极限）；塑性材料的极限应力为s σ（屈服极限）2－5 机械零件设计中确定许用应力时，极限应力要根据零件工作情况及零件材料而定，试指出金属材料的几种极限应力各适用于什么工作情况？答：强度极限B σ和B τ适用于脆性材料在静应力作用下使用；塑性材料极限应力为s σ（屈服极限）；γσ——持久极限，对称循环为1-σ、1-τ，脉动循环时为0σ、0τ。
2－12 某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数,9,10560=⨯=m N 试求循环次数N 分别为7000、25000、620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。
解：C N N m m N =⋅=⋅0γγσσ∴ γγσσm N NN 0= ∴ 当N ＝7000，MPa N N m N 57.3731807000105960=⨯⨯==γγσσ 当N ＝25000，MPa N N m N 30.32418025000105960=⨯⨯==γγσσ 当N ＝620000，MPa N N mN 99.226180620000105960=⨯⨯==γγσσ 2.13 已知某材料的260s σ= MPa ，1170σ-= MPa ，0.2σφ=，试绘制该材料的简化极限应力线图。
解:根据001/)2(σσσϕσ-=-0283.34σ=第3章摩擦、磨损及润滑3.3 试描述磨损的一般过程，为什么要认真对待机件的磨合阶段?答：磨损过程的三个阶段：磨合（跑合）阶段新的零件在开始使用时一般处于这一阶段，磨损率较高。
稳定磨损阶段属于零件正常工作阶段，磨损率稳定且较低。
剧烈磨损阶段属于零件即将报废的阶段，磨损率急剧升高。
在磨合阶段，如果压力过大，速度过高，则磨合期很短，并立即进入剧烈磨损阶段。
所以要认真对待机件的磨合阶段。
3.5润滑剂的作用是什么？常用的润滑剂有哪几类？答：润滑的作用：降低摩擦副的摩擦、减少磨损，以及冷却、密封、防锈和减振等。
常用的润滑剂有：液体润滑剂：有机油、矿物油、合成油等润滑脂：皂基脂、无机脂、烃基脂和有机脂固体润滑剂：软金属，如铅、金、银等；无机化合物：石墨、二硫化钼等；有机化合物：聚四氟乙烯、尼龙等。
气体润滑剂：空气等。
第4章 带传动4－1 已知一普通V 带传动传递的功率P ＝8KW ，带速v ＝15m/s ，紧边与松边拉力之比为3：1，求该带传动的有效拉力Fe 和紧边拉力F1。
解：∵ 1000V Fe P ⋅= ∴N V P Fe 33.5331580001000=== ∵ F F F F F f e ∆=-==21 ∴ N Fe F 800231==4－2有一电动机驱动的普通V 带传动，单班制工作，主动轮转速n 1=1 460r/min ，中心距a 约为370mm ， d d 1=140mm ， d d 2=400mm ，中等冲击，轻微振动，用三根B 型普通V 带传动，初拉力按规定给定，试求该传动所能传递的功率。
解题要点：（1）根据题意可知传动比 857.2140/400/12===d d d d i带长 0212120/)(25.0)(5.02a d d d d a L d d d d d -+++=π()()[]9.1633370/14040025.01404005.037022=-⨯++⨯+⨯=π mm 实际选用标准长度` L d =1600mm小带轮包角 ()()παα/180180121︒⨯--︒=d d d d()()︒=⨯︒⨯--︒=74.13937014.3/180140400180根据带传动工作条件，查表可得工作情况系数K A =1.1;查表可得单根普通B 型V 带的基本额定功率P 0=2.83kW;查表可得单根普通B 型V 带的基本额定功率△P 0=0.46kW;查表可得包角系数89.0=a K ；查表可得长度系数92.0=L K 。
（2）根据])/[(00L a A K K P P P K z ∆+=，可得该带传动所能传递的功率为[]kW K K K P P z P AL a 347.71.1/92.089.0)46.083.2(3/)(00=⨯⨯+⨯=∆+=4－3 设计一普通V 带传动。
已知所需传递的功率P ＝5kW ，电动机驱动，转速n1=1440r/min,从动轮转速n2=340r/min ，载荷平稳，两班制工作。
解题要点：（1）确定计算功率P ca根据V 带传动工作条件，查表可得工作情况系数K A =1.1，所以P ca =K A P =1.1×5=5.5 kW（2）选取V 带的型号根据P ca 、1n ，由图4.11确定选用A 型V 带。
（3）确定带轮基准直径d 1、d 2取主动轮基准直径为d 1=90mm 。
d 2=i d 1 =1440/340*90=381mm取从动轮基准直径为400mm 。
验算带的速度：)100060/(11⨯=n d πυ[]s m s m /25/79.6)100060(144090<=⨯⨯⨯=π故带的速度合适。
（4）确定V 带的基准长度和传动中心距根据0.7(d 1+d 2)<a 0<2(d 1+d 2)，可得a 0应在343~980mm 之间，初选中心距a 0=500mm 。
计算带所需的基准长度：0212120/)(25.0)(5.02a d d d d a L d-+++='π []500/)90400(25.0)90400(5.050022-⨯++⨯+⨯=π =1 817.7 mm选取带的基准长度L d =1800mm 。
计算实际中心距：]2/)18181800(500[2/)(60-+='-=dd L L a a =491 mm（5）验算主动轮上的包角α1α1=)/(180)(18012a d d π︒⨯--︒=)49114.3/(180)90400(180⨯︒⨯--︒=︒>︒1208.143故主动轮上的包角合适。
（6）计算V 带的根数z])/[(00L a A K K P P P K z ∆+=由n 1=1440r/min ，d 1=90mm ；i = d 2/d 1=4.235，查表得P 0=1.06kW, 0P ∆=0.17kWK a =0.9， K L =1.01。
所以 z=5.5/[1.06+0.17] ×0.9×1.01]=4.9取z=5根。
（7）计算预紧力F 0N F q K z P F a ca 6.14879.61.019.05.279.655.550015.25002020=⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=υυ（8）计算作用在轴上的压轴力F QN zF F Q 5.1412)2/8.143sin(6.14852)2/sin(210=︒⨯⨯⨯==α（9）带轮结构设计（略）。
第5章 链传动5.2 滚子链的标记“10A-2-100 GB1243-1997”的含义是什么？答：该滚子链为节距为15.875mm 的A 系列、双排、100节的滚子链，标准号为GB1243-1997。
5.4 为什么链传动通常将主动边放在上边，而与带传动相反？答：链传动的紧边宜布置在传动的上面，这样可避免咬链或发生紧边与松边相碰撞。
带传动的紧边宜布置在传动的下面，这样可增大包角。
5.8 试分析如何适当地选择链传动的参数以减轻多边形效应的不良影响。
答：减轻多边形效应的不良影响的措施：(1)n1<nlim;(2)链传动尽量放在低速级；(3)选用小p，多 z 的链传动。
5．4如题图所示链传动的布置形式。
小链轮为主动轮。
在图a、b、c、d、e与f所示的布置方式中，指出哪些是合理的？哪些是不合理的？为什么？（注：最小轮为张紧轮。
）题5.4图答：在题图示的六种链传动的布置方式中，b、d、e是合理的；a、c、f是不合理的。
这是因为链传动的紧边宜布置在传动的上面，这样可避免咬链或发生紧边与松边相碰撞。
另外，采用张紧轮张紧时，张紧轮应装在靠近主动链轮的松边上，这样可增大包角。
习题5.4 图5.16所示为链传动的4种布置形式。
小链轮为主动轮，请在图上标出其正确的转动方向。
第6章 齿轮传动思考题6.1齿轮传动常见的失效形式有哪些？闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则分别是什么？失效形式答：齿轮传动常见的失效形式有：1、轮齿折断；2、齿面点蚀；3、齿面磨损 ；4、齿面胶合 ；5、齿面塑性变形。