機(jī)械設(shè)計(jì)基本A2參考答案 2.doc

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)A2（第五版）課后習(xí)題10-16章答案10-7解 查教材表 10-5 P147得，螺栓的屈服極限s320MPa。 當(dāng)不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)，查教材表 10-7得S=23取S=2.5螺栓的許用應(yīng)力 ,查教材表 10-1得， 的小徑 螺栓所能承受的最大預(yù)緊力 所需的螺栓預(yù)緊拉力 則施加于杠桿端部作用力 的最大值 10-9解 （ 1）確定螺栓的長(zhǎng)度 由教材圖 10-9 a）得：螺栓螺紋伸出長(zhǎng)度 螺栓螺紋預(yù)留長(zhǎng)度 查手冊(cè)選取六角薄螺母 GB6172-86 ，厚度為 墊圈 GB93-87 16，厚度為 則所需螺栓長(zhǎng)度 查手冊(cè)中螺栓系列長(zhǎng)度，可取螺栓長(zhǎng)度 螺栓所需螺紋長(zhǎng)度 ， 取螺栓螺紋長(zhǎng)度 （ 2）每個(gè)螺栓所承擔(dān)的橫向力 F=2T/zD=2630/60.13=1615.39N（ 3）每個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力 由題圖可知 ，取可靠性系數(shù) Fa=CF/mf=1.31615.39/10.15=14000.05N（ 4）每個(gè)螺栓的應(yīng)力 查教材表 10-1得 的小徑 由公式 得 a=1.314000.054/3.14/0.0138352=121.14MPa查教材表 10-6、10-7得，當(dāng)不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)，碳素鋼取安全系數(shù) 由許用應(yīng)力 查教材表 10-5得 螺栓力學(xué)性能等級(jí)為5.8級(jí)的屈服極限，所以螺栓的力學(xué)性能等級(jí)為5.8級(jí)10-10解（ 1）初選螺柱個(gè)數(shù)（ 2）每個(gè)螺柱的工作載荷 （ 3）螺柱聯(lián)接有緊密性要求，取殘余預(yù)緊力 （ 4）螺柱總拉力 （ 5）確定螺柱直徑 查教材表 10-5 P147得，螺栓的屈服極限s400MPa。 查教材表 10-7得，當(dāng)不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)，暫時(shí)取安全系數(shù) 許用應(yīng)力螺栓小徑 查教材表 10-1，取 螺栓（ ），由教材表10-7可知取安全系數(shù) 是合適的。（ 6）確定螺柱分布圓直徑 由題 10-10圖可得 取。 （ 7）驗(yàn)證螺柱間距 所選螺柱的個(gè)數(shù)和螺柱的直徑均合適。11-1 解 1）由公式可知： 輪齒的工作應(yīng)力不變，則 則，若 ，該齒輪傳動(dòng)能傳遞的功率 11-2解 由公式可知，由抗疲勞點(diǎn)蝕允許的最大扭矩有關(guān)系： 設(shè)提高后的轉(zhuǎn)矩和許用應(yīng)力分別為 、 當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩和功率可提高 69%。 11-6解 斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)與其當(dāng)量齒數(shù) 之間的關(guān)系： （ 1）計(jì)算傳動(dòng)的角速比用齒數(shù) 。 （ 2）用成型法切制斜齒輪時(shí)用當(dāng)量齒數(shù) 選盤形銑刀刀號(hào)。 （ 3）計(jì)算斜齒輪分度圓直徑用齒數(shù)。 （ 4）計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)用當(dāng)量齒數(shù) 查取齒形系數(shù)。 11-7解 見題解圖。從題圖中可看出，齒輪1為左旋，齒輪2為右旋。當(dāng)齒輪1為主動(dòng)時(shí)按左手定則判斷其軸向力 ；當(dāng)齒輪2為主動(dòng)時(shí)按右手定則判斷其軸向力 。 輪1為主動(dòng) 輪2為主動(dòng)時(shí) 題11-7解圖 11-9解 （ 1）要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級(jí)斜齒輪3的旋向應(yīng)與齒輪2的旋向同為左旋，斜齒輪4的旋向應(yīng)與齒輪3的旋向相反，為右旋。 （ 2）由題圖可知：、 、 、 、 分度圓直徑 軸向力 要使軸向力互相抵消，則： 即 11-10解 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，分別校核其接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。 P175例11-1和P178例11-2（ 1）許用應(yīng)力 查教材表 11-1小齒輪40MnB調(diào)質(zhì)硬度：241286HBS；大齒輪35SiMn調(diào)質(zhì)硬度：207286HBS。 查教材表 11-1?。?，查教材表 11-1取：，； 查教材表 11-5 取，SH=1，SF =1.25故：,（ 2）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，其校核公式11-8： P178其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù) 查教材表11-3P169得 齒寬 中心距 齒數(shù)比 ZE：材料彈性系數(shù)，查表11-4。 ZH：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)H的影響。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)：ZH=2.5則： 滿足接觸強(qiáng)度。 H1= H2強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，取H=min(H1 ， H2)。一對(duì)齒輪必然有：但：材料、熱處理不同H1 H2（3）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，校核公式： 小齒輪當(dāng)量齒數(shù) 大齒輪當(dāng)量齒數(shù) 齒形系數(shù) 查教材圖 11-8得 應(yīng)力校正系數(shù) 查教材圖 11-9得：或者滿足彎曲強(qiáng)度。 11-16解 見題 11-16解圖。徑向力總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；對(duì)于錐齒輪2圓周力與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，對(duì)于斜齒輪3與其圓周力方向相反。圖11.16 題11-16 解圖 12-2 圖12.2 解 ：（ 1）從圖示看，這是一個(gè)左旋蝸桿，因此用右手握桿，四指 ，大拇指 ，可以得到從主視圖上看，蝸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。（見圖12.2） （ 2）由題意，根據(jù)已知條件，可以得到蝸輪上的轉(zhuǎn)矩為 蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等，方向相反，即： 蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等，方向相反，即： 蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等，方向相反，即： 各力的方向如圖 12-2所示。 12-3 圖 12.3解 ：（ 1）先用箭頭法標(biāo)志出各輪的轉(zhuǎn)向，如圖12.3所示。由于錐齒輪軸向力指向大端，因此可以判斷出蝸輪軸向力水平向右，從而判斷出蝸桿的轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，如圖12.3所示。因此根據(jù)蝸輪和蝸桿的轉(zhuǎn)向，用手握法（左手）可以判定蝸桿螺旋線為右旋。 （ 2）各輪軸軸向力方向如圖12.3所示。 12-6解 （1）重物上升 ，卷筒轉(zhuǎn)的圈數(shù)為： 轉(zhuǎn)； 由于卷筒和蝸輪相聯(lián)， 也即蝸輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)為 圈；因此蝸桿轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)為： 轉(zhuǎn)。 （ 2）該蝸桿傳動(dòng)的蝸桿的導(dǎo)程角為： 而當(dāng)量摩擦角為 比較可見 ，因此該機(jī)構(gòu)能自鎖。 （ 3）手搖轉(zhuǎn)臂做了輸入功，等于輸出功和摩擦損耗功二者之和。 輸出功 焦耳； 依題意本題摩擦損耗就是蝸輪蝸桿嚙合損耗，因此嚙合時(shí)的傳動(dòng)效率 則輸入功應(yīng)為 焦耳。 由于蝸桿轉(zhuǎn)了 轉(zhuǎn)，因此應(yīng)有： 即： 可得： 圖 12.6 12-8解 ，取 ， ，則 則油溫 ，小于 ，滿足使用要求。13-1解 （ 1 ）（ 2 ） = =2879.13mm （ 3 ）不考慮帶的彈性滑動(dòng)時(shí)， （ 4 ）滑動(dòng)率 時(shí)， 13-2解（ 1 ）（ 2 ） = （ 3 ） = = 13-5解 由教材表 13-8 得 P221例13-2由圖 13-15 P219得選用 A 型帶 (n1=150r/min )由教材表 13-3 P214得 表13-9 P219選得 初選 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 ）鏈輪齒數(shù) 假定 ， 由教材表 13-12P232，取z1=25，725選 實(shí)際傳動(dòng)比 2.92鏈輪節(jié)數(shù) 初選中心距 由式 13-得 = 130.46取 130由教材表 13-15查得 取 估計(jì)此鏈傳動(dòng)工作位于圖 13-32所示曲線的左側(cè)，由教材表13-13得 1.35采用單排鏈表13-14得， 2.12KW由教材圖 13-33得當(dāng) =960r/min時(shí)，08A鏈條能傳遞的功率 滿足要求，表13-11 P226 節(jié)距 p =12.7mm。 （ 4 ）實(shí)際中心距 （ 5）驗(yàn)算鏈速 由式 13-得 5.08m/s，符合原來假定。 13-12解 例（ 1）鏈速 v 由教材表 13-得，10A型滾子鏈，其鏈節(jié)距p=15.875mm，每米質(zhì)量q=1kg/m，極限拉伸載荷（單排）Q=21800N。由式 13-得速度 ，故應(yīng)驗(yàn)算靜強(qiáng)度。 （ 2）緊邊拉力 離心拉力 由于是水平傳動(dòng)， K y =（）7， ，則懸垂拉力 緊邊拉力 由教材表 13-15查得 取 根據(jù)式（ 13-）可得所需極限拉伸載荷 所以選用 10A型鏈不合適。14-1解 I 為傳動(dòng)軸， II 、 IV 為轉(zhuǎn)軸， III 為心軸。 14-6解 /103=1。429扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)選45鋼，調(diào)質(zhì)，表4-1 b =650 MPa, 表4-3 -1b =60 MPa 41.68 mm故 42 mm。 14-8解 1. 計(jì)算中間軸上的齒輪受力 中間軸所受轉(zhuǎn)矩為： 圖 14.8 題 14-8 解圖 2. 軸的空間受力情況如圖 14.8 （ a ）所示。 3. 垂直面受力簡(jiǎn)圖如圖 14.8 （ b ）所示。 垂直面的彎矩圖如圖 14.8 （ c ）所示。 4. 水平面受力簡(jiǎn)圖如圖 14.8 （ d ）所示。 水平面的彎矩圖如圖 14.8 （ e ）所示。 B 點(diǎn)左邊的彎矩為： B 點(diǎn)右邊的彎矩為： C 點(diǎn)右邊的彎矩為： C 點(diǎn) 左 邊的彎矩為： 5. B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)處的合成最大彎矩為： 6. 轉(zhuǎn)矩圖如圖 14.8 （ f ）所示，其中 。 7 可看出， B 截面為危險(xiǎn)截面，取 ，則危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩為： 查表得： ，則按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸 II 的直徑為： 考慮鍵槽對(duì)軸的削弱，對(duì)軸直徑加粗 4% 后為： 14-9解 （1）應(yīng)加調(diào)整墊圈 （2）應(yīng)有間隙 （3）應(yīng)有軸肩 （4）應(yīng)有軸肩、外徑減小 （5）（6）應(yīng)有間隙 （7）應(yīng)有軸肩、外徑減小 （8）應(yīng)有軸肩 （9）應(yīng)有螺釘 （10）間隙過大、應(yīng)有軸肩 （11）應(yīng)有間隙、軸端應(yīng)有倒角 （12）（13）應(yīng)加鍵（1） （1） （9）（2）（3）（4） （5） （6） （7）（8） （10）（13） （11） （12） 15-1答 滑動(dòng)軸承按摩擦狀態(tài)分為兩種：液體摩擦滑動(dòng)軸承和非液體摩擦滑動(dòng)軸承。 液體摩擦滑動(dòng)軸承：兩摩擦表面完全被液體層隔開，摩擦性質(zhì)取決于液體分子間的粘性阻力。根據(jù)油膜形成機(jī)理的不同可分為液體動(dòng)壓軸承和液體靜壓軸承。 非液體摩擦滑動(dòng)軸承：兩摩擦表面處于邊界摩擦或混合摩擦狀態(tài)，兩表面間有潤(rùn)滑油，但不足以將兩表面完全隔離，其微觀凸峰之間仍相互搓削而產(chǎn)生磨損。 15-5證明 液體內(nèi)部摩擦切應(yīng)力 、液體動(dòng)力粘度 、和速度梯度之間有如下關(guān)系： 軸頸的線速度為 ，半徑間隙為 ，則 速度梯度為 磨擦阻力 摩擦阻力矩 將 、 代入上式 16-1解 由手冊(cè)查得6005 深溝球軸承，窄寬度，特輕系列，內(nèi)徑 ，普通精度等級(jí)（0級(jí)）。主要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷；可用于高速傳動(dòng)。 N209/P6 圓柱滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑 ，6級(jí)精度。只能承受徑向載荷，適用于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合，其徑向尺寸輕緊湊。 7207CJ 角接觸球軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑 ，接觸角 ,鋼板沖壓保持架，普通精度等級(jí)。既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷，適用于高速無沖擊, 一般成對(duì)使用，對(duì)稱布置。 30209/P5 圓錐滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑 ，5級(jí)精度。能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。適用于剛性大和軸承孔能嚴(yán)格對(duì)中之處，成對(duì)使用，對(duì)稱布置。 16-6解 （ 1）按題意，外加軸向力 已接近 ，暫選 的角接觸軸承類型70000AC。 （ 2）計(jì)算軸承的軸向載荷 (見圖16-6P289反裝結(jié)構(gòu)) 由教材表 16-12查得，軸承的內(nèi)部派生軸向力 ，方向向左 ，方向向右 因 ， 同向相加軸承 1被壓緊 軸承 2被放松 （ 3）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 查教材表 16-11， ，查表16-11得 ， 查表16-12得 ， （ 3）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷 查教材表 16-8，常溫下工作， ；查教材表16-9，有中等沖擊，取 ；球軸承時(shí)，P278，；并取軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù) 查手冊(cè)，根據(jù) 和軸頸 ，選用角接觸球軸承7308AC合適（基本額定動(dòng)載荷 ）。 或7210AC Cr =40.8KN16-8解 (1)求斜齒輪上的作用力 P287圖16-14正裝結(jié)構(gòu)齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 齒輪的分度圓直徑 齒輪的圓周力 齒輪的徑向力 齒輪的軸向力 由圖可知 ,斜齒輪為右旋,主動(dòng)小齒輪,順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（向下）時(shí)其軸向力指向右 （ 2）求軸承徑向載荷 假設(shè)小齒輪與大齒輪的嚙合點(diǎn)位于小齒輪的上端。 t題16-8解圖1 垂直方向 水平方向 左端軸承 1的徑向載荷 右端軸承 2的徑向載荷 （ 3