机械设计基础习题(西北工业大学版)5
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
西北工业大学机械原理习题答案
p'=0F'=1
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
=3×10－(2×13＋2－0)－1=1
机构原动件数目＝1
机构有无确定运动？有确定运动
1—91）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：
在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束
2为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE即可，为什还要引入机构ABC？(可在学过第三章后再来想想)
1—5图a)所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转;而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
2．计算机构自由度的目的是什么?
3．当机构的自由度小于1时，可通过哪些途径来增加自由度?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案？
计算1-6~1-9题各机构的自由度。
1—61）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并机构判断有无确定运动：
在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束
解：属于两构件间重合点的问题
思路：因已知B2点的运动，故通过B2点求B3点的运动。
1）速度分析
方向：⊥BD ⊥AB ∥CD
大小: ? ω12l？
在速度多边形中，∵b3与极点p重合，∴vB3=0
且ω3＝vB3/lBD＝0，由于构件2与构件3套在一起，∴ω2＝ω3＝0
2） 加速度分析
方向： ⊥BD B→A ∥CD
p'=0F'=0
F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′
西北工业大学机械设计基础复习
2. 本章的重点 本章的重点：
凸轮机构及其设计
推杆常用的运动规律 盘形凸轮轮廓曲线的设计 凸轮机构的压力角与机构的受力情况和机构尺寸的关系
1. 本章的知识脉络
齿轮机构及其设计
分类-- 定比传动、变比传动 基础知识-- 齿廓啮合基本定律 齿轮 渐开线齿轮
渐开线齿廓及其啮合特性 基本参数及其几何尺寸计算 标准齿轮 直齿轮 圆柱 齿轮 正确啮合条件、重合度
其 他 常 用 机 构
传动轴间相互 万向铰链机构 位置需变动
回转移动相互转换
螺旋机构
其它常用机构 2. 本章的重点与难点 本章的重点是了解常用的一些其他基本机构和某些 组合机构的工作原理、运动特点及其应用。
例. 如图所示凸轮机构，已知凸轮实际轮廓线为一圆心在B点的偏心圆， 从动件的偏距为e，请在图上标出： 1）凸轮的理论廓线； 2）凸轮的基圆； 3）凸轮与推杆在C点接触时的压力角与推杆位移 4）凸轮与推杆在C点接触到D点接触 所转过的角度
机械中任一运动副自锁 机械效率小于等于零
机械中的摩擦及机械效率 一、本章的重点与难点 1. 本章的重点 1）常见运动副中摩擦力及总反力的确定
2）机械效率的计算
3）机械的自锁现象和自锁条件的确定 2. 本章的难点
转动副中总反力作用线的确定
机械中的平衡 一、 本章的知识脉络 静平衡 刚性转子的平衡 动平衡 完全平衡 机构的平衡 不完全平衡 b/d>0.2
解析法
两构件上重合 点间速度关系
平面机构的速度分析 二、本章的重点与难点
本章的学习重点是利用瞬心法和相对运动图解法对机构 进行运动分析 。 本章的难点是对机构的速度分析
机械中的摩擦及机械效率 一、本章知识脉络 移动副 运动副中的 摩擦力分析 转动副 平面接触 槽面接触 半圆柱面 接触 轴径摩擦
西北工业大学机械设计第八版第五章答案
第五章参考答案5-2答：可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓联接的强度。
5-3 解：⎪⎭⎫⎝⎛=++==21202243.1,,4d F F C C C F F z D P F ca m b b πσπ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。
当汽缸内的最高压力提高时，它的最大应力增大，最小应力不变。
5-4 解：将∑F 力等效转化到底板面上，可知底板受到轴向力y F ∑，横向力x F ∑和倾覆力矩M 。
1) 底板最左侧的螺栓受力最大，应验算该螺栓的拉伸强度，要求拉应力[]σσ≤。
2) 应验算底板右侧边缘的最大挤压应力，要求最大挤压应力[]pp σσ≤max ，0minp σ。
3) 应验算底板在横向力的作用下是否会滑移，要求摩擦力2F F f 。
5-5 解：采用铰制孔螺栓联接为宜，因为托架所承受的载荷有较大变动，普通螺栓联接靠接合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩。
用普通螺栓时，由公式：()∑==+++≥z i is z s r f TK r r r f T K F 1210...和[]σπσ≤=21043.1d F ca 可求得螺栓的最小直径；用铰制孔螺栓时，由公式∑==zi irTr F 12maxmax 及挤压强度和剪切强度公式可以计算出此时的最小直径，两个直径进行比较可得出用铰制孔螺栓的直径小。
5-6 解：螺栓组受到剪力F 和转矩()FL T T =作用，设剪力F 分在各螺栓上的力为i F ，转矩T 分在各螺栓上的力为Tj F 。
在图（a ）螺栓布置方案中，各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离都为mm r 125=，故kN rT F kN F F Tj i 206,1061====，所以各螺栓受力最大为kN F a 302010=+= 在图（b ）螺栓布置方案中，最大螺栓所受的力为：,1061kN F F i ==kN r Tr F z i i Tj 4.2412max max ==∑= 所以合外力为：kN F F F F F j i Tj i b 6.33cos 2max 2max 2=++=θ由以上可得出，采用（a ）所用的螺栓直径较小。
机械设计考研题库-轴(西北工业大学版)
轴一选择题(1) 增大轴肩过渡处的圆角半径，其优点是 D 。
A. 使零件的周向定位比较可靠B. 使轴的加工方便C. 使零件的轴向固定比较可靠D. 降低应力集中，提高轴的疲劳强度(2) 只承受弯矩的转动心轴，轴表面一固定点的弯曲应力是 C 。
A. 静应力B. 脉动循环变应力C. 对称循环变应力D. 非对称循环变应力的应力循环特性为 A 。
(3) 转轴弯曲应力bA. r = -1B. r = 0C. r = +1D. -1 < r < +1(4) 计算表明某钢制调质处理的轴刚度不够。
建议：1) 增加轴的径向尺寸; 2) 用合金钢代替碳钢；3) 采用淬火处理；4) 加大支承间的距离。
所列举的措施中有 D 能达到提高轴的刚度的目的。
A. 四种B. 三种C. 两种D. 一种(5) 为提高轴的疲劳强度，应优先采用 C 的方法。
A. 选择好的材料B. 增大直径C. 减小应力集中(6) 当轴上零件要求承受轴向力时，采用 A 来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。
A. 圆螺母B. 紧定螺钉C. 弹性挡圈(7) 工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为 A 。
A. 心轴B. 转轴C. 传动轴D. 曲轴(8) 采用表面强化如滚压、喷丸、碳氮共渗、渗氮、高频感应加热淬火等方法，可显著提高轴的C 。
A. 静强度B. 刚度C. 疲劳强度 D. 耐冲击性能(9) 已知轴的受载简图如图15-1所示，则其弯矩图应是 C 。
图15-1 图15-2(10) 某轴的合成弯矩图和转矩图如图15-2所示。
设扭转切应力按对称循环变化，则最大当量弯矩是D m N ⋅。
A. 224B. 337C. 450D. 559(11) 一般，在齿轮减速器轴的设计中包括：① 强度校核 ② 轴系结构设计 ③ 初估轴径min d ④ 受力分析并确定危险剖面 ⑤ 刚度计算。
正确的设计程序是 C 。
A. ①②③④⑤B. ⑤④③②①C. ③②④①⑤D. ③④①⑤②(12) 用当量弯矩法计算轴的强度时，公式 ()22T M M ca α+=中系数α是考虑 D 。
西北工业大学20年10月《机械设计》大作业参考答案
西北工业大学网络教育学院2020年10月大作业要答案：1119571153使两端螺杆A 及B 向中央移动，从而将两端零件拉紧。
分析A 、B 螺杆上螺纹的旋向。
题1图2．题2图所示减速装置简图，已知齿轮1主动，蜗杆螺旋线方向，蜗轮转向，若希望蜗杆轴所受轴向力完全抵消，试分析确定（在答题纸上重新画图解答）：（1）斜齿轮1、2和蜗轮4的螺旋线方向；（2）标出Ⅱ轴齿轮2及蜗杆3在啮合点处的作用力（用分力Fa 、Fr 、Ft表示）。
题2图三、计算题（每小题10分，共30分）1．某试验台的输出轴端装一卷筒，该处轴的直径14mm d =，选用A 型平键联接，其中4mm,4mm,18mm b h L ===，键及轮毂材料均为45号钢，载荷平稳，[]130MPa σ=p ，[]120MPa τ=，试求此键联接所能传递的最大扭矩（取/2k h =）。
2．某球轴承的预期寿命为h L ，当量动载荷为P ，基本额定动载荷为C 。
若转速不变，而当量动载荷由P 增大到2P ，其寿命如何变化？若当量动载荷不变，而转速由n 增大到2n （不超过极限转速），寿命又有何变化？3．题3图所示的某机构拉杆端部采用粗牙普通螺纹联接。
已知拉杆所受最大载荷F ＝15kN ，载荷很少变动，拉杆材料为Q235钢，其抗拉强度sσ＝240MPa ，此螺纹联接的静强度安全系数［S ］取为1.5。
试确定拉杆螺栓的直径。
题3表 螺纹公称直径与螺纹内径对应表公称直径（mm ）12 14 16 18 20螺纹内径（mm ）10.106 11.835 13.835 15.294 17.294题3图四、设计题（10分）图4中所示为减速器输出轴，齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
指出其中的结构错误，并说明其原因。
（指出5处即可）图4。
机械设计基础习题(西北工业大学版)5
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。
机械设计基础答案(西工大版)
第一章前面有一点不一样，总体还行~~~1-1.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：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。
为零件选材时应考虑的主要要求：1.使用方面的要求：1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态，2）零件的工作条件，3）对零件尺寸及重量的限制，4）零件的重要程度，5）其他特殊要求。
2.工艺方面的要求。
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,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。
45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。
40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr 元素。
65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。
ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450.HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa.ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。
LC4表示铝硅系超硬铝。
1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。
第二章2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。
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(第八版)课后答案西北工业大学
得蜗轮的基本许用接触应力
。蜗杆传动的工作寿命 Lh=16800h,蜗轮轮齿的应力循环次数
寿命系数为 蜗轮齿面的许用接触应力为
4、计算中心距
取中心距 a=200mm,因 i=23,故从教材表 11-2 中取模数 m=8mm,蜗杆分度圆直径 d1=80mm，这时 d1/a=0.4,与假设 值相符，因此以上计算结果可用。 （2）蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸：
比较
和
由公式
得
（5）由接触强度 确定的最大转矩。由公式
得 (6)齿轮行动的功率。由弯曲强度和接触强度计算的转矩可知，此齿轮传动所能 传递的最大转矩为 T1=1827280N.mm
10-8 解(1)选择齿轮的材料和精度等级。根据教材表 10-1 选大小齿轮材料均为 20CrMnTi,渗碳淬火。小齿轮齿面硬度取 62HRC,大齿轮齿面硬度取 58HRC，世部 达 300HBS. 选精度等级为 6 级。 （2）按齿根弯曲疲劳强度设计。 1、小齿轮传递的转矩：
8、由接触强度计算小齿轮的分度圆直径
9、验算载荷系数： 齿轮的使用系数：载荷 状况以轻微冲击为依据查教材表 10-2 得 KA=1.25 齿轮的圆周速度
由教材图 10-8 查得：Kv=1.12 对于软齿面齿轮，假设
,由教材表 10-3 查得
齿宽 齿宽与齿高比
由教材表 10-4 查得 系数：
10、校正直径：
取安全系数 SF=1.5 由教材图 10-20（d）得
按对称循环变应力确定许用弯曲为
9、由弯曲强度计算齿轮的模数。因 数代入设计公式中得
取标准值
.
10、验算载荷系数：
小齿轮的分度圆直径
齿轮的圆周速度
由教材图 10-8 查得:
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 。
机械设计第五章答案西北工业大学第八版1
机械设计第五章课后习题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？5-2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？5-4?图5-49所示的底板螺栓组联接受外力FΣ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。
试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？5-5图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。
两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为KN，载荷有较大的变动。
试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？5-6已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。
托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为mm、大小为60KN的载荷作用。
现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种不知型式所用的螺栓直径较小？为什么？5-7图5-52所示为一拉杆螺纹联接。
已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定，拉丁材料为Q235钢，试设计此联接。
5-8两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。
若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。
螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。
5-9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。
已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10 000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。
已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。
5-11设计简单千斤顶（参见图5-41）的螺杆和螺母的主要尺寸。
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 。
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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。
5.确定中心距a 和带的基准长度d L初定中心距为0800a mm =.则带的基准长度d L 为221122()2()24(315100)[2800(100315)]2266.3324800d D D L a D D amm mmππ-'≈+++-=⨯+++=⨯ 按表9-2选取d L =2240mm,则V 带传动实际中心距为022402266.33(800)786.8422d d L L a a mm mm '--≈+=+= 6.验算小带轮上的包角1α00000021131510018057.318057.3164.34120(786.84D D a α--≈-⨯=-⨯=>合适）7.带的根数z根据表9-4a 、b,当110120100,1440/min 1.32,3P =0.17kW.mm n r P kW i ====∆D 时，当时，查表9-5得L K 0.96;9-2K =1.06.α=查表得则带的根数为008.45.54()(1.320.17)0.96 1.06ca L P z P P K K α===+∆+⨯⨯取z=68.确定带的张紧力0F 根据表9-1查得q=0.10kg/m220500 2.55008.4 2.5(1)[(1)0.107.54]154.667.540.96ca P F qv N N zv k α⨯=-+=⨯-+⨯=⨯ 9.计算压轴力Q F10164.342sin 26154.6sin 1837.922Q F zF N N α==⨯⨯⨯=第十章10-1.为避免槽轮在开始和终止转动时产生刚性冲击，设计时应注意什么问题？ 10-2.何谓槽轮机构的运动系数？为什么k 必须大于零而小于1？k 有何几何意义？10-3.如图所示为自行车后轮轴上的棘轮机构，试分析当脚蹬踏板前进和不蹬踏板自由滑行时棘轮机构的工作过程。
第十一章11-1.常用的连接有哪些类型？它们各有哪些优点？各适用于什么场合？解：常用的连接有螺纹连接、键连接、销连接、铆钉连接、焊接、胶接、过盈配合连接以及型面连接等。
螺纹连接具有结构简单、装拆方便、连接可靠、互换性强等特点。
键连接具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，在机械的轴类连接中应用。
销连接主要用于确定零件间的相互位置，并可传递不大的载荷，也可用于轴和轮毂或其他零件的连接。
铆接具有工艺设备简单，工艺过程比较容易控制，质量稳定，铆接结构抗振、耐冲击，连接牢固可靠，对被连接件材料的力学性能没有不良影响等特点。
在承受严重冲击或剧烈振动载荷的金属结构连接中应用。
焊接是具有结构成本低、质量轻，节约金属材料，施工方便，生产效率高，易实现自动化等特点。
主要应用在五拆卸要求的对受力要求不太高的场合。
胶接具有连接后重量轻，材料利用率高，成本低，在全部胶接面上应力集中小，抗疲劳性能好，密封性和绝缘性好等特点。
主要用于应力要求不高，对密封性要求较高的场合。
11-6.在螺纹连接中，为什么要采用防松装置？ 解：11-8.平键的截面尺寸b ×h 和键的长度L 如何确定？平键连接的失效形式是什么？如何进行强度校核？解：b ×h 根据轴径d 有表中查标准得。
键长L 按轮毂的长度确定，一般略短于轮毂长度，并符合标准中规定的长度系列。
平键的主要失效形式是侧面工作面的压溃。
按[]bs 4bs F T kl dhlσσ==≤进行强度校核。
11-14.图示刚性联轴器用螺栓连接，螺栓性能等级为8.8，联轴器材料为铸铁（HT250），若传递载荷T=1500T ·N 。
1）采用4个M16的铰制孔用螺栓，螺栓光杆处的直径17s d mm =，受压的最小轴向长度14mm δ=，试校核其连接强度。
2）若采用M16的普通螺栓连接，当接合面摩擦因素f=0.15，安装时不控制预紧力，试确定所需螺栓数目（取偶数）。
解：1）3150019354.81551022T F N D -===⨯ []250113.642.22.2bbs Mpa Mpa σσ=== []6401604sMpa Mpa S τστ=== []224419354.821.324117s F Mpa Mpa zi d ττππ⨯===≤⨯⨯⨯ []19354.820.3341714bs bs s F Mpa zd σσδ===≤⨯⨯ 其连接强度满足条件。
2）[]640213.333sMpa Mpa Sσσ=== 由[]211.34pF d σσπ=≤得，[]2213.835213.3324669.34 1.34 1.3p d F N πσπ⨯⨯≤==⨯⨯由S p K FF zif≥得， 1.319354.8 6.811390.510.15S p K F z F if ⨯≥==⨯⨯ 故取z=811-15.一钢制液压油缸，缸内油压p=4Mpa ，油缸内径D=160mm （参看图11-12），沿凸缘圆周均布8个螺栓，装配时控制预紧力。
试确定螺栓直径。
解：1.确定单个螺栓的工作载荷F22416010053.1448p D F N z ππ⨯⨯===⨯2.确定螺栓的总拉伸载荷Q F考虑到压力容器的密封性要求，取残余预紧力 1.6p F F '=，则2.626138.1Q p F F F F N '=+==3.求螺栓直径选取螺栓性能等级为8.8，则640.s Mpa σ=由式[]ssσσ=确定许用应力[]σ时需查找安全系数S ，当不控制预紧力时，S 与螺栓直径d 有关，故需用试算法。
由表暂取S=3（假定d=20mm ），则螺栓许用应力为[]6402562.5sMpa Mpa sσσ===螺栓小径为113.00d mm ≥==由表查得d=20mm 时，117.29413.00,d mm mm =>能满足强度要求，且与原假设相符，故取M20合适。
第十二章12-2.刚性联轴器与挠性联轴器的主要区别是什么？ 解：刚性联轴器各零件及连接件都是刚性的，它们之间不能作相对运动，不具有补偿两轴相对位移的能力，用于刚性支承的场合。
若两轴有偏移，将产生附加载荷，影响传动性能和使用寿命。
挠性联轴器分两种，一种是由可作相对移动的刚性件组成，用连接元件间的相对可动性来补偿被连接两轴之间的相对移动，用于弹性支承且载荷大的场合；另一种是连接件都是弹性的，通过连接件的弹性变形来补偿被连接两轴之间的相对移动，用于弹性支承需要缓冲和减振的场合。
12-5.试分析自行车“飞轮”中离合器的工作原理。
解：自行车后轮有个内棘轮机构，起到了离合器的作用，称为超越离合器,。
工作原理是当链条带动棘轮的链齿外圈时， 中心转轴上的棘爪通过弹簧与棘轮保持接触，棘爪将力矩传递给中心转轴，后轮就转动前进。
当棘轮的转速低于中心转轴的转速，或骑车者停止脚踏时，棘爪能够在棘轮上滑动，超越外圈棘轮转速，此时就会听见发出的“嗒嗒”声响。
因为棘轮只能单向传递转矩，不能双向传递转矩，使得自行车具有正常行驶功能，不能后退行驶。
因此也称为单向超越离合器.第十三章13-5.说明下列滚动轴承代号的意义：N208/P5,7321C ，6101,30310，5207.解：N208/P5表示圆柱滚子轴承，宽度系列为0系列，直径系列为2系列，内径为40mm ，5级公差等级；7321C 表示角接触球轴承，宽度系列为0系，直径系列为3系列，内径为105mm ，公称接触角15α=，0级公差等级；6101表示深沟球轴承，宽度系列为0系，直径系列为1系列，内径为12mm ，0级公差等级； 30310表示圆锥滚子轴承，宽度系列为0系，直径系列为3系列，内径为50mm ，0级公差等级；5207表示推力球轴承，宽度系列为0系，直径系列为2系列，内径为35mm ，0级公差等级；13-8.试设计一提升机用非液体摩擦滑动轴承，已知每个轴承的径向载荷为4210⨯N ，轴颈直径为100mm ，转速为1200r/min. 解：1.选择轴承类型和轴瓦材料因轴承承受径向载荷，并考虑使用条件，选用剖分式径向轴承。
此轴承载荷大，转速高，根据表13-1选择轴瓦材料为ZPbSb16Sn16Cu2，其[p]=15Mpa,[v]=12m/s,[pv]=10Mpa ·m/s 2.选取轴承宽径比选取轴承宽径比B/d=1.0，则轴承宽度B=d=100mm. 3.验算轴承工作能力 轴承的p,pv,v 分别为：100001100100100001200/ 6.28/19100191001001001200/ 6.283/601000601000F p Mpa Mpa Bd Fn pv MPa m s MPa m s B dn v m s m sππ===⨯⨯==∙=∙⨯⨯⨯===⨯⨯计算表明，p<[p],pv<[pv],v<[v],工作能力满足要求。