机械设计第九版课后习题答案濮良贵

（ 5）验算小带轮上的包角 α1
α1 180 dd 2 dd1 57.3 180 500 180 57.3 147 90
a
563
故包角合适。
（6）计算带的根数 z
①计算单根 V 带的额定功率 Pr
由 dd1 180mm 和 n1 960 m s ，查表 8-4a 得 P0 3.25kW 根据 n1 960 m s,i 960 2.9和 B型带，查表得 P0 0.303kW
Ld 0 2a0 2 dd1 d d 2
dd 2 dd 1 2 4a0
2 550
500 180 2 180 500
2
4 550
2214mm
由表 8-2 选带的基准长度 Ld 2240mm
③实际中心距 a
a a0 Ld Ld 0 550 2240 2214 563mm
2
2
中心距的变化范围为 550 ~ 630mm 。
（ 4）计算链节数和中心距
初选中心距 a0 (30 ~ 50) p (30 ~ 50) 25.4 762 ~ 1270mm 。取 a0 900mm ，相
应的链长节数为
2
L p0 2 a0 z1 z2
p
2
z2 z1 p
2
a0
2
900 19 65 65 19 25.4
2
114.3
25.4 2
2
900
取链长节数 L p 114节 。
Fi ，转矩 T 分在各个螺栓上的分力为 Fj ，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离
为 r,即 r
Fi Fj
150
75 2mm
2 cos 45
11
F
20 2.5kN
88
FL 20 300 10 3
8r 8 75 2 10 3
5 2kN
由图可知，螺栓最大受力
Fmax
2
Fi
2
Fj
2Fi F j cos θ
9.0 4 3m2 s
③计算从动轮的基准直径
d d 2 d d1n1 1 ε 180 960 1 0.05
n2
330
497.45mm
（4）确定 V 带的中心距 a 和基准长度 Ld
①由式 0.7 dd1 dd2 a0 2 d d1 dd 2 ，初定中心距 a0 550mm 。
②计算带所需的基准长度
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 Fi ，转矩 T 分在各个螺栓上的分力为 F j
3
σp 2T 10 [ σp ] kld
[ σp] 1 1 0 M P a
变形求得键连接传递的最大转矩为
kld [σp ] 7 68 80 110
Tmax
2094N m
2000
2000
第八章 带传动
习题答案
8-1 V 带传动的 n1 1450 r min ，带与带轮的当量摩擦系数 fv 0.51，包角 1 180 ，
373.6MPa
σ1 N 2
σ19 N 0 N2
180
9 5 106 2.5 104
324.3MPa
σ1 N 3
σ1 9 N 0 N3
180
9 5 106 6.2 105
227.0MPa
3-2 已知材料的力学性能为 σs 260MPa ， σ1 170MPa ，Φσ 0.2 ，试绘制此材料的
简化的等寿命寿命曲线。
由螺栓材料 Q215，性能等级 8.8 ，查表 5-8 ，可知 [ σs ] 640MPa ，查表 5-10， 可知 [ S ] 3.5 ~ 5.0
[ ] [σs ]
640
182.86 ~ 128 MPa
[S ] 3.5 ~ 5.0
[σp ] σs 640 426.67M P a S p 1.5
（2）螺栓组受到剪力 F 和力矩（ T FL ），设剪力 F 分在各个螺栓上的力为
Mr max
6 2
ri
i1
FLr max
6 2
ri
i1
60 250 10 3
2
125
2
4
2
2
125
1252
2
2
125
1252
2
10 3 10 6
24.39kN
由（ b）图可知，螺栓受力最大为
Fmax
Fi 2 F j 2 2Fi F j cosθ 102 (24.39) 2 2 10 24.39 2 33.63kN
V 带传动，电
动机功率 P=7kW，转速 n1 960 r min ，减速器输入轴的转速 n2 330 r min ，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 Pca
由表 8-7 查得工作情况系数 K A 1.2 ，故
Pca K A P 1.2 7 8.4kW
2
2
（ 9）带轮结构设计（略）
1628N
第九章 链传动 习题答案
9-2 某链传动传递的功率 P 1kW ，主动链轮转速 n1 48 r min ，从动链轮转速 n2 14 r min ，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 z1 19 ，大链轮的齿数 z2 iz1 n1 z1 48 19 65
[解 ] A' (0,170)
C (2 6 ,00)
Φσ
2σ1 σ0 σ0
σ0
2σ1 1 Φσ
σ0
2σ1 1 Φσ
2 170 1 0.2
283.33MPa
得 D ' (283.33 2, 283.33 2) ，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
（a）中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为 r，即 r=125mm
1
1
Fi
F 6
60 10kN 6
FL 60 250 10 3
Fj
6r
6 125 10 3
20kN
由（ a）图可知，最左的螺栓受力最大 Fmax Fi F j 10 20 30kN
（ b）方案中
Fi 1 F 1 60 10 kN 66
F j max
[解 ] 由 Flim 55.6kW ，查表 9-1 得 p 25.4mm ，链型号 16A 根据 p 25.4mm ， n1 850 r min ，查图 9-11 得额定功率 Pca 35kW
由 z1 21查图 9-13 得 K z 1.45
且KA 1
P
Pca
35 24.14kW
K A K z 1 1.45
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 M 6×40 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。
（1）确定 M 6×40 的许用切应力 [ ]
查表 9-7 得中心距计算系数 f1 0.24457 ，则链传动的最大中心距为
a f1p 2L p z1 z2 0.24457 25.4 2 114 19 65 895mm
（5）计算链速 ν，确定润滑方式
ν n1z1 p
48 19 25.4 0.386 m s
60 1000 60 1000
由 ν 0.386 m s和链号 16A ，查图 9-14 可知应采用定期人工润滑。
2.52 (5 2) 2 2 2.5 5 2 cos 45
9.015kN
Fmax
2
d0 4
9.015 10 3 6 10 3 2
4
319 [ ]
σp
Fmax d0 Lmin
9.015 103 6 10 3 11.4 10 3 131.8 [σp ]
故 M 6×40 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
（ 6）计算压轴力 Fp
有效圆周力为
Fe
1 0 0 p0 1 0 0 0 1 2 5 9N1
ν
0.3 8 6
链 轮 水 平 布 置 时 的 压 轴 力 系 数 K Fp 1.15 ， 则 压 轴 力 为
Fp K Fp Fe 1.15 2591 2980N
9-3 已知主动链轮转速 n1 850r min ，齿数 z1 21 ，从动链齿数 z2 99 ，中心距 a 900mm ，滚子链极限拉伸载荷为 55.6kN，工作情况系数 K A 1，试求链条所 能传递的功率。
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 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。
[解 ]
σ1 N 1
σ19 N 0 N1
180
95 7
10 6 103
330
查表 8-5 得 k α 0.914 ，表 8-2 得 k L 1，于是
Pr P0 P0 k α k L (3.25 0.303) 0.914 1 3.25kW
②计算 V 带的根数 z
z Pca 8.4 2.58 Pr 3.25
取 3 根。
（ 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
2.5 500
k α Pca
k αzν
qν2 500 2.5 0.914 8.4 0.18 9.04322 0.914 3 9.0432
283N
（ 8）计算压轴力
Fp
2 z F0 min sin α1
2
147 3 283 sin
n2
14
（ 2）确定计算功率
由表 9-6 查得 K A 1.0 ，由图 9-13 查得 K z 1.52 ，单排链，则计算功率为
Pca K AK z P 1.0 1.52 1 1.52kW
（ 3）选择链条型号和节距
根据 Pca 1.52kW 及 n1 48 r min ，查图 9-11，可选 16A，查表 9-1，链条节 距 p 25.4mm
根据轮毂长度 L ' 1.5d 1.5 80 120mm
取键的公Hale Waihona Puke Baidu长度 L 90mm
键的标记
键 22 90GB1096 - 79
键的工作长度为 l L b 90 22 6 8 m m
键与轮毂键槽接触高度为
k h 7mm 2
根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，取许用挤压应力
根据普通平键连接的强度条件公式
e
478.4N
2T
Fec d d1
100 10-3 478.4
23.92N mm
2
2
3 P Fecν η
Fecn1 dd1
η
1000 1000 60 1000
478.4 1450 3.14 100 0.95
1000 60 1000
3.45kW
8-2 V 带传动传递效率 P 7.5kW ，带速 ν 10 m s ，紧边拉力是松边拉力的两倍，
（2）选择 V 带的带型
根据 Pca 、 n1，由图 8-11 选用 B 型。
（3）确定带轮的基准直径 dd ，并验算带速 ν
①由表 8-6 和 8-8 ，取主动轮的基准直径 dd1 180mm
②验算带速 ν
ν
dd 1n1
60 1000
180 960 60 1 0 0 0
5 m s ν 30 m s 带 速 合适
初拉力 F0 360N 。试问：（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（ 2）若
dd1 100mm ，其传递的最大转矩为多少？（ 3）若传动效率为 0.95，弹性滑动忽
略不计，从动轮输出效率为多少？
[解 ]
1 Fec
1 2F0
1
1 e fv 1
1 e fv 1
2
1 360
1 e0.51
1
1
0.51
5
由d0 4Fmax 可知采用（ a）布置形式所用的螺栓 直径较小
5-10
第六章 键、花键、无键连接和销连接 习题答案
6-3 在一直径 d 80mm 的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如下图） ，轮毂宽度 L 1.5d ，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 d 80mm ，查表得所用键的剖面尺寸为 b 22mm ， h 14mm
即 F1 F2 ，试求紧边拉力 F1、有效拉力 Fe 和初拉力 F0 。
[解 ]
P Feν 1000
1000 P 1000 7.5
Fe
ν
750 N 10
Fe F1 F2 且 F1 2F2
F1 2Fe 2 750 1500N
F1 F0 Fe 2
F0 F1 Fe 1500 750 1125N
2
2
8-4 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