机械设计基本A2参考材料规范标准答案内容.doc

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1、-!机械设计基础A2（第五版）课后习题10-16章答案10-7解 查教材表 10-5 P147得，螺栓的屈服极限s320MPa。 当不能严格控制预紧力时，查教材表 10-7得S=23取S=2.5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 10-9解 （ 1）确定螺栓的长度 由教材图 10-9 a）得：螺栓螺纹伸出长度 螺栓螺纹预留长度 查手册选取六角薄螺母 GB6172-86 ，厚度为 垫圈 GB93-87 16，厚度为 则所需螺栓长度 查手册中螺栓系列长度，可取螺栓长度 螺栓所需螺纹长度 ， 取螺栓螺纹长度

2、 （ 2）每个螺栓所承担的横向力 F=2T/zD=2630/60.13=1615.39N（ 3）每个螺栓所需的预紧力 由题图可知 ，取可靠性系数 Fa=CF/mf=1.31615.39/10.15=14000.05N（ 4）每个螺栓的应力 查教材表 10-1得 的小径 由公式 得 a=1.314000.054/3.14/0.0138352=121.14MPa查教材表 10-6、10-7得，当不能严格控制预紧力时，碳素钢取安全系数 由许用应力 查教材表 10-5得 螺栓力学性能等级为5.8级的屈服极限，所以螺栓的力学性能等级为5.8级10-10解（ 1）初选螺柱个数（ 2）每个螺柱的工作载荷 （

3、 3）螺柱联接有紧密性要求，取残余预紧力 （ 4）螺柱总拉力 （ 5）确定螺柱直径 查教材表 10-5 P147得，螺栓的屈服极限s400MPa。 查教材表 10-7得，当不能严格控制预紧力时，暂时取安全系数 许用应力螺栓小径 查教材表 10-1，取 螺栓（ ），由教材表10-7可知取安全系数 是合适的。（ 6）确定螺柱分布圆直径 由题 10-10图可得 取。 （ 7）验证螺柱间距 所选螺柱的个数和螺柱的直径均合适。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

4、 、 当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。 11-6解 斜齿圆柱齿轮的齿数与其当量齿数 之间的关系： （ 1）计算传动的角速比用齿数 。 （ 2）用成型法切制斜齿轮时用当量齿数 选盘形铣刀刀号。 （ 3）计算斜齿轮分度圆直径用齿数。 （ 4）计算弯曲强度时用当量齿数 查取齿形系数。 11-7解 见题解图。从题图中可看出，齿轮1为左旋，齿轮2为右旋。当齿轮1为主动时按左手定则判断其轴向力 ；当齿轮2为主动时按右手定则判断其轴向力 。 轮1为主动 轮2为主动时 题11-7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的旋向应与齿轮2的旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向

5、应与齿轮3的旋向相反，为右旋。 （ 2）由题图可知：、 、 、 、 分度圆直径 轴向力 要使轴向力互相抵消，则： 即 11-10解 软齿面闭式齿轮传动，分别校核其接触强度和弯曲强度。 P175例11-1和P178例11-2（ 1）许用应力 查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度：241286HBS；大齿轮35SiMn调质硬度：207286HBS。 查教材表 11-1取：，查教材表 11-1取：，； 查教材表 11-5 取，SH=1，SF =1.25故：,（ 2）验算接触强度，其校核公式11-8： P178其中：小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3P169得 齿宽 中心距 齿数比 ZE：材

6、料弹性系数，查表11-4。 ZH：节点区域系数，考虑节点处齿廓曲率对H的影响。对标准齿轮传动：ZH=2.5则： 满足接触强度。 H1= H2强度计算时，取H=min(H1 ， H2)。一对齿轮必然有：但：材料、热处理不同H1 H2（3）验算弯曲强度，校核公式： 小齿轮当量齿数 大齿轮当量齿数 齿形系数 查教材图 11-8得 应力校正系数 查教材图 11-9得：或者满足弯曲强度。 11-16解 见题 11-16解图。径向力总是指向其转动中心；对于锥齿轮2圆周力与其转动方向相同，对于斜齿轮3与其圆周力方向相反。图11.16 题11-16 解图 12-2 图12.2 解 ：（ 1）从图示看，这是一个

7、左旋蜗杆，因此用右手握杆，四指 ，大拇指 ，可以得到从主视图上看，蜗轮顺时针旋转。（见图12.2） （ 2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为 蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即： 蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即： 蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即： 各力的方向如图 12-2所示。 12-3 图 12.3解 ：（ 1）先用箭头法标志出各轮的转向，如图12.3所示。由于锥齿轮轴向力指向大端，因此可以判断出蜗轮轴向力水平向右，从而判断出蜗杆的转向为顺时针，如图12.3所示。因此根据蜗轮和蜗杆的转向，用手握法（左手）可以判定蜗杆螺旋线为右旋。

8、 （ 2）各轮轴轴向力方向如图12.3所示。 12-6解 （1）重物上升 ，卷筒转的圈数为： 转； 由于卷筒和蜗轮相联， 也即蜗轮转的圈数为 圈；因此蜗杆转的转数为： 转。 （ 2）该蜗杆传动的蜗杆的导程角为： 而当量摩擦角为 比较可见 ，因此该机构能自锁。 （ 3）手摇转臂做了输入功，等于输出功和摩擦损耗功二者之和。 输出功 焦耳； 依题意本题摩擦损耗就是蜗轮蜗杆啮合损耗，因此啮合时的传动效率 则输入功应为 焦耳。 由于蜗杆转了 转，因此应有： 即： 可得： 图 12.6 12-8解 ，取 ， ，则 则油温 ，小于 ，满足使用要求。13-1解 （ 1 ）（ 2 ） = =2879.13mm

9、（ 3 ）不考虑带的弹性滑动时， （ 4 ）滑动率 时， 13-2解（ 1 ）（ 2 ） = （ 3 ） = = 13-5解 由教材表 13-8 得 P221例13-2由图 13-15 P219得选用 A 型带 (n1=150r/min )由教材表 13-3 P214得 表13-9 P219选得 初选 取 = =1979.03mm 由教材表 13-2 P213得 =2000mm 由教材表 13-3 得： =1.92 kW， 由教材表 13-5 得： =0.17kW 由教材表 13-2 得： ，由教材表 13- 得： 取 z=4 13-11解 例 （ 1 ）链轮齿数 假定 ， 由教材表 13-1

10、2P232，取z1=25，725选 实际传动比 2.92链轮节数 初选中心距 由式 13-得 = 130.46取 130由教材表 13-15查得 取 估计此链传动工作位于图 13-32所示曲线的左侧，由教材表13-13得 1.35采用单排链表13-14得， 2.12KW由教材图 13-33得当 =960r/min时，08A链条能传递的功率 满足要求，表13-11 P226 节距 p =12.7mm。 （ 4 ）实际中心距 （ 5）验算链速 由式 13-得 5.08m/s，符合原来假定。 13-12解 例（ 1）链速 v 由教材表 13-得，10A型滚子链，其链节距p=15.875mm，每米质量

11、q=1kg/m，极限拉伸载荷（单排）Q=21800N。由式 13-得速度 ，故应验算静强度。 （ 2）紧边拉力 离心拉力 由于是水平传动， K y =（）7， ，则悬垂拉力 紧边拉力 由教材表 13-15查得 取 根据式（ 13-）可得所需极限拉伸载荷 所以选用 10A型链不合适。14-1解 I 为传动轴， II 、 IV 为转轴， III 为心轴。 14-6解 /103=1。429扭切应力为脉动循环变应力，取折合系数选45钢，调质，表4-1 b =650 MPa, 表4-3 -1b =60 MPa 41.68 mm故 42 mm。 14-8解 1. 计算中间轴上的齿轮受力 中间轴所受转矩为：

12、 图 14.8 题 14-8 解图 2. 轴的空间受力情况如图 14.8 （ a ）所示。 3. 垂直面受力简图如图 14.8 （ b ）所示。 垂直面的弯矩图如图 14.8 （ c ）所示。 4. 水平面受力简图如图 14.8 （ d ）所示。 水平面的弯矩图如图 14.8 （ e ）所示。 B 点左边的弯矩为： B 点右边的弯矩为： C 点右边的弯矩为： C 点 左 边的弯矩为： 5. B 点和 C 点处的合成最大弯矩为： 6. 转矩图如图 14.8 （ f ）所示，其中 。 7 可看出， B 截面为危险截面，取 ，则危险截面的当量弯矩为： 查表得： ，则按弯扭合成强度计算轴 II 的直径

13、为： 考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗 4% 后为： 14-9解 （1）应加调整垫圈 （2）应有间隙 （3）应有轴肩 （4）应有轴肩、外径减小 （5）（6）应有间隙 （7）应有轴肩、外径减小 （8）应有轴肩 （9）应有螺钉 （10）间隙过大、应有轴肩 （11）应有间隙、轴端应有倒角 （12）（13）应加键（1） （1） （9）（2）（3）（4） （5） （6） （7）（8） （10）（13） （11） （12） 15-1答 滑动轴承按摩擦状态分为两种：液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。 液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面完全被液体层隔开，摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。根据油膜形成机理的不同

14、可分为液体动压轴承和液体静压轴承。 非液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面处于边界摩擦或混合摩擦状态，两表面间有润滑油，但不足以将两表面完全隔离，其微观凸峰之间仍相互搓削而产生磨损。 15-5证明 液体内部摩擦切应力 、液体动力粘度 、和速度梯度之间有如下关系： 轴颈的线速度为 ，半径间隙为 ，则 速度梯度为 磨擦阻力 摩擦阻力矩 将 、 代入上式 16-1解 由手册查得6005 深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径 ，普通精度等级（0级）。主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。 N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径 ，6级精度。只能承受径向载荷，适用于支承刚度大而轴承

15、孔又能保证严格对中的场合，其径向尺寸轻紧凑。 7207CJ 角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径 ，接触角 ,钢板冲压保持架，普通精度等级。既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。 30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径 ，5级精度。能同时承受径向载荷和轴向载荷。适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置。 16-6解 （ 1）按题意，外加轴向力 已接近 ，暂选 的角接触轴承类型70000AC。 （ 2）计算轴承的轴向载荷 (见图16-6P289反装结构) 由教材表 16-12查得，轴承的内部派生轴向力 ，方向向左 ，方向向右 因

16、 ， 同向相加轴承 1被压紧 轴承 2被放松 （ 3）计算当量动载荷 查教材表 16-11， ，查表16-11得 ， 查表16-12得 ， （ 3）计算所需的基本额定动载荷 查教材表 16-8，常温下工作， ；查教材表16-9，有中等冲击，取 ；球轴承时，P278，；并取轴承1的当量动载荷为计算依据 查手册，根据 和轴颈 ，选用角接触球轴承7308AC合适（基本额定动载荷 ）。 或7210AC Cr =40.8KN16-8解 (1)求斜齿轮上的作用力 P287图16-14正装结构齿轮传递的转矩 齿轮的分度圆直径 齿轮的圆周力 齿轮的径向力 齿轮的轴向力 由图可知 ,斜齿轮为右旋,主动小齿轮,顺

17、时针方向旋转（向下）时其轴向力指向右 （ 2）求轴承径向载荷 假设小齿轮与大齿轮的啮合点位于小齿轮的上端。 t题16-8解图1 垂直方向 水平方向 左端轴承 1的径向载荷 右端轴承 2的径向载荷 （ 3）求轴承的派生轴向力 现已知 、 、 （向右） 查教材附表 3，圆锥滚子轴承30206的接触角 P281表16-11 由表16-12得（向右） （向左） （ 4）求轴承的轴向力因 向右、 向右、 向左 题16-8解图2 左端轴承 1被放松 右端轴承 2被压紧 （ 5）求当量动载荷 查教材表 16-11 圆锥滚子轴承 ，查表16-11得 ， 查表16-11得 ， （ 6）求轴承的基本额定寿命 正常条件下，p279表16-8 ；表16-9 ；P279滚子轴承 ，查教材附表3，圆锥滚子轴承30206的当量动载荷取