四川大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題冊(cè)答案及解析

...wd......wd......wd...prpprpx解：壓拉壓拉σminσminσt0-1.5σmaxP8：四、1解：由式〔3-2〕知：13501350?σaσmA(0,275)?B(240,240)S(300,0)E0I-2-14解：求簡(jiǎn)化疲勞極限曲線上A點(diǎn)和B點(diǎn)的坐標(biāo)值如圖所示?！睳/mm2〕，，由得：取00在圖上連A〔0，275〕和B〔240，240〕直線，過(guò)屈服極限S〔300，0〕作與橫坐標(biāo)成135°的斜線，與AB延長(zhǎng)線交于E。則所得折線ABES即為所求極限應(yīng)力圖。P8四、2〔要求用圖解法或解析法求解〕取解：求應(yīng)力由得：取求：1〕繪制極限應(yīng)力圖1500R'C'(σ'm,σ'1500R'C'(σ'm,σ'a)?S(800,0)RC(100,180)E'B'(366.5,259.9)?σaσmA'(0,312)0在圖上連和直線，過(guò)S〔800，0〕作與橫坐標(biāo)成135°的斜線，與延長(zhǎng)線交于。2〕求極限值因γ為常數(shù)，自原點(diǎn)O作過(guò)點(diǎn)的射線交于，故知點(diǎn)既在OC線上，又在線上，所以，它們的直線方程聯(lián)立即得：解之得：{或用下式求解：〔可參書(shū)上例3.2〕}3〕校核該零件是否安全∴安全4〕求時(shí)，材料能承受的最大應(yīng)力因?yàn)椋河趫D中，過(guò)O點(diǎn)作射線OR，則其相應(yīng)的方程為：，相應(yīng)有：〔3〕由〔1〕、〔3〕聯(lián)立解得兩直線與OR的交點(diǎn)R的坐標(biāo)為：〔4a〕〔4b〕直線的方程式為：〔5〕聯(lián)立〔3〕、〔5〕兩式得OR與兩直線的交點(diǎn)的坐標(biāo)為：顯然：∴材料能承受的最大應(yīng)力為：ffsF'TD0fsF'fsF'圖aP1115題解；在力矩T作用下，兩被聯(lián)接件有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)?！?〕當(dāng)用受拉螺栓時(shí)：設(shè)每個(gè)螺栓的預(yù)緊力為，則各螺栓中心處的摩擦力均為，且與其中心至旋轉(zhuǎn)中心O的連線相垂直。如圖a所示。根據(jù)被聯(lián)接件的靜力平衡條件得：所以得螺栓受力計(jì)算式為：或〔2〕當(dāng)用受剪螺栓時(shí)FsiTD0FsiTD0Fs1Fs2圖a與其中心至旋轉(zhuǎn)中心O的連線垂直。忽略聯(lián)接中的預(yù)緊力和摩擦力，則根據(jù)被聯(lián)接件的靜力平衡條件得：根據(jù)螺栓的變形協(xié)調(diào)條件，各螺栓的剪切變形量與其中心至旋轉(zhuǎn)中心O的距離成正比，又因?yàn)槁菟羟袆偠纫粯?，故可推得：∴螺栓受力?jì)算式為：或R=PR=PL=300〔圖a〕FaOT21P137解：先將載荷R向O點(diǎn)簡(jiǎn)化得作用于O點(diǎn)的一作用力F和一轉(zhuǎn)矩T，如圖a所示。其中：F=R=5000〔N〕，T=RL=5000×300=1500〔N·m〕〔1〕求鉸制孔用螺栓直徑：由旋轉(zhuǎn)力矩T引起的各螺栓的工作載荷為，且均與兩螺栓中心連線相垂直。如圖b所示。先只考慮扭矩T的作用，由鋼板的靜平衡條件得：〔1〕〔圖b〔圖b〕21TFO量與其中心至鋼板旋轉(zhuǎn)中心O的距離成正比。因?yàn)槁菟羟袆偠纫粯?，所以各螺栓的剪力也與這個(gè)距離成正比，于是有：〔2〕將式〔2〕代入式〔1〕，整理得：〔3〕由F引起的各螺栓所受的工作載荷〔剪力〕用表示，由構(gòu)造對(duì)稱(chēng)性知：螺栓的許用剪應(yīng)力：根據(jù)螺栓材料強(qiáng)度級(jí)別為4.6級(jí)，由p101即6.1.2節(jié)知：=240(MPa)；由表6.4取[s]s=2.5又由螺栓強(qiáng)度條件得：將各有關(guān)數(shù)據(jù)代入得：∵在M30以下，∴d應(yīng)比螺紋直徑大一個(gè)毫米，∴查手冊(cè)得：螺栓直徑為M10，即應(yīng)用2個(gè)M10的鉸制孔用螺栓?！?〕用普通螺栓聯(lián)接時(shí)：受力分析圖與圖b一樣，只不過(guò)此時(shí)，、和分別為扭矩T和載荷F所引起的鋼板與機(jī)架接合面間的橫向力，且仍有：故各螺栓處的總橫向力為：設(shè)單個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力為，則根據(jù)鋼板的靜力平衡條件得：由式〔6-4〕得：假設(shè)用測(cè)力矩板手上緊螺栓，則可取[s]s=1.4〔[s]=1.2~1.5〕將及有關(guān)數(shù)據(jù)代入dc計(jì)算式得：取查手冊(cè)知當(dāng)時(shí)，；時(shí)，此時(shí)，∴用2個(gè)M27的普通螺栓P224解：1、確定計(jì)算功率：因?yàn)镻c=KAP，由表11.5查得：KA=1.2〔電動(dòng)機(jī)屬I(mǎi)類(lèi)，載荷變動(dòng)小〕P=7KW故：Pc=1.2×7=8.4KW2、選擇帶的型號(hào)根據(jù)Pc和n1由圖11.15選擇帶型號(hào)為B型。3、幾何計(jì)算：〔1〕確定D1：由表11.6可取D1=160〔mm〕〔2〕計(jì)算D2：〔設(shè)〕選D2=475〔mm〕〔3〕驗(yàn)算n2：4、計(jì)算帶長(zhǎng)：求Dm：求Δ：初取中心距：a=600(mm)帶長(zhǎng)：基準(zhǔn)長(zhǎng)度：由圖11.4查得：Ld=2240(mm)5、求中心距和包角中心距：小輪包角：6、求帶根數(shù)：帶速：傳動(dòng)比：帶根數(shù)：由表11.8P0=2.68(KW)；由表11.7由表11.12kL=1.0；由表11.10取Z=47、求軸上載荷：張緊力：〔由表11.4，q=0.17kg/mm〕軸上載荷：1840.21(N)帶輪構(gòu)造：略P225答：因?yàn)镈太小，則彎曲應(yīng)力會(huì)太大，從而帶的壽命和疲勞強(qiáng)度會(huì)降低太多。因?yàn)閺澢鷳?yīng)力是引起膠帶疲勞破壞的重要原因。D不能太小，受彎曲應(yīng)力不能過(guò)大的限制。P271解：〔1〕當(dāng)2，4為主動(dòng)輪時(shí)，齒輪2、4、5分度圓上圓周力方向如圖1所示：444n4n555Ft54Ft45Ft12ω322231n2Ft32n2圖1F'F't2312ω1ω2ω3●F''t2×〔2〕當(dāng)1、5為主動(dòng)輪時(shí)，齒輪2、4、5分度圓上圓周力的方向如圖2所示。FFt12Ft32××312ω1ω2ω3Ft32Ft122231n2n1n3n5n45445Ft54Ft45圖2P272解：1〕1輪為主動(dòng)時(shí)：因?yàn)?輪為左旋的主動(dòng)輪，所以其受力如圖1所示。右旋n右旋n1n21主動(dòng)2n1n2×●Ft1Ft2Fa1Fa2Fr1Fr2左旋或Fa1Fa2圖1ω1n11n221主動(dòng)Fr1Fr2Ft2Ft1×●Ft1Ft2●×Fa2Fa2Fa1Fa1n1n2n1n21主動(dòng)2n1n2×●Fa1Fa2Fr1Fr2Ft1Ft2Fa1Fa2右旋左旋或圖2ω1n11n221主動(dòng)Fr1Fr2Ft2Ft1×●Ft1Ft2×●Fa1Fa2Fa1Fa2P3013解：〔1〕各齒輪的轉(zhuǎn)向如以以下列圖?！?〕依題意分析可知斜齒輪3為右旋，且Fa2=Fa3〔1〕而由式〔12.37〕有〔2〕由式〔12.4〕有：〔3〕將式〔2〕、式〔3〕代入式〔1〕得：Fa4FFa4Ft2P1●?ⅡⅢn2n3n4×●×Fr1n1Fr2Fr3Fr4Fa1Ft1Fa3Ft3Ft41234FFa2又由軸II受力矩平衡條件得：又∵，代入上式得：〔5〕式〔4〕除以式〔5〕并整理得：〔6〕∵∴將mn=6，Z3=21，α=20°及δ1、dm2的值代入式〔6〕，得：〔4〕各嚙合點(diǎn)作用力方向如以以下列圖。P32四設(shè)計(jì)計(jì)算題或●或●左旋ω2n112Fr2Fr1×Fa1Fa2Ft1Ft2●左旋ω2n112Fr2Fr1×Fa1Ft1Ft2Fa2右旋1右旋12n2n1×Fr2Fa2Ft2Fr1●Ft1Fa1Fr1左旋n1Fr2Fa2×Ft2●Fa1Ft1n212FFa2FFt112右旋n1右旋ω2ω'22'Ft2F't2Fa1F'a1××●●Fr2F'r2F'a2F't1Fr1F'r1P39.1.〔可用標(biāo)準(zhǔn)答案〕答：直軸按其所受載荷的不同，可分為三種，即心軸〔分為固定心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸〕、傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)軸。P39.14.答：自行車(chē)前軸是心軸〔固定心軸〕自行車(chē)中軸是轉(zhuǎn)軸汽車(chē)底盤(pán)傳動(dòng)軸只受扭矩〔轉(zhuǎn)矩〕，自行車(chē)后軸只受彎矩，為心軸。1-15-8〔可用標(biāo)準(zhǔn)答案〕答：強(qiáng)度不夠時(shí)，改用較好的材料，能解決問(wèn)題。假設(shè)是剛度不夠，改用較好的材料的方法不能解決問(wèn)題。P3914.答：自行車(chē)的前軸，只受彎矩，故是心軸自行車(chē)的后軸，只受彎矩，故是心軸自行車(chē)的中軸，既受彎矩又受扭矩，故是轉(zhuǎn)軸。P48四、4.解：軸承代號(hào)軸承類(lèi)型尺寸系列代號(hào)內(nèi)徑尺寸〔mm〕30208圓錐滾子軸承02(0—寬度系列，2—直徑系列)4021316調(diào)心滾子軸承13(1—寬度系列，3—直徑系列)16×5=807202角接觸球軸承(0)2—直徑系列15(見(jiàn)表18.3)N1008圓柱滾子軸承10(1—寬度系列，0—直徑系列)40619/22深溝球軸承19(1—寬度系列，9—直徑系列)22P49四、1.?Ⅱ?Ⅱ?C2llFr1Fr2FAFRB首先求支反力：由得：故：由得：故：由手冊(cè)查得：6205軸承的Cr=14(KN),Cor=7.88(KN)，等〔參P376例18.1〕〔2〕一對(duì)7205B軸承正安裝：?Ⅱ?2llF?Ⅱ?2llFAFRFr2Fr1Fs1Fs2為Fr1=2000N，F(xiàn)r2=1000N，由手冊(cè)查得e=1.14，附加軸向力方向如以以下列圖，大小為：〔由表18.4查FS的計(jì)算公式〕軸承軸向力為：∴軸承II被壓緊，軸承I被放松，求x，y值：由表18.7查得：x1=1，y1=0由表18.7查得：x2