機械設(shè)計基礎(chǔ)答案教材

第一章

前面有一點不一一樣，總體還行一一

1-1.機械零件常用的材料有哪些？為零件選材時應(yīng)考慮哪些主要耍求？

解：機械零件常用的材料有：鋼（普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼

）,

鑄鐵，有色金屬（銅及銅合金、鋁及鋁合金）和工程塑料。

為零件選材時應(yīng)考慮的主要要求：

1?使用方面的要求：

1）零件所受載荷的大小性質(zhì)，以及應(yīng)力狀態(tài)，

2）零件的工作條件，

3）對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?工藝方面的要求。

3?經(jīng)濟方面的要求。

1-2.試說明下列材料牌號的意義：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-

450,IIT200,ZcuSnlOPl,LC4.

解：Q235是指當這種材料的厚度（或直徑）w16mm時的屈服值不低于235Vpa。

45是指該種鋼的平均碳的質(zhì)量分數(shù)為萬分之四十五。

40Cr是指該種鋼的平均碳的質(zhì)量分數(shù)為萬分之四十并且含有平均質(zhì)量分數(shù)低于1.5%的Cr

65Mn是指該種鋼的平均碳的質(zhì)量分數(shù)為萬分之六十五并且含有平均質(zhì)量分數(shù)低于1.夠的

Mn元素。

ZG230-450表明該材料為鑄鋼，并且屈服點為230,抗拉強度為450.

HT200表明該材料為灰鑄鐵，并FL材料的最小抗拉強度值為200Mpa.

ZCuSnlOPl鑄造用的含10%Sn、1研其余為銅元素的合金。

LC4表示鋁硅系超硬鋁。

1-6.標準化在機械設(shè)計中有訶重要意義？

解：有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量，減輕設(shè)計工作量，便于零部件的互換和組織專業(yè)化的大生產(chǎn)，以

及降低生產(chǎn)成本，并且簡化了設(shè)計方法，縮短了設(shè)計時間，加快了設(shè)計進程，具有先進性、規(guī)范性和

實用性，遵照標準可避免或減少由于個人經(jīng)驗不足而出現(xiàn)的偏差。

第一早

2-7.為什么要提出強度理論？第二、第三強度理論各適用什么場合？

解：材料在應(yīng)用中不是受簡單的拉伸、剪切等簡單應(yīng)力狀態(tài)，而是各種應(yīng)力組成的復(fù)雜應(yīng)力

狀態(tài)，為了判斷豆雜應(yīng)力狀態(tài)下材料的失效原因，提出了四種強度理論，分別為最大拉應(yīng)力

理論、最大伸長線應(yīng)變理論、最大切應(yīng)力理論、畸變能密度理論。

第二強度理論認為最大伸長線應(yīng)變是引起斷裂的主要因素，適用于布料、混凝土、鑄鐵等能

性材料的失效場合。

第三強度條件：認為最大切應(yīng)力是引起屈服的主要因素，適用于低碳鋼等塑性材料的失效場

口。

2-15.畫出圖示梁的彎矩圖。

JM=Fa?。?/p>

F=O,FA伍-F=0,

MA=0,FB*3aM-F*a=0

a

AM/kN*mM=Fa

(b)

\F=0,Fl&F-2F-F=0

解:、MA=0,F*2a2F*a解4a-Fz*3a=0

F.-8/3F,F,--2/3F

M=Fa

(g)帶椎料功樞的沖床機構(gòu)

3-5.圖示為一簡易沖床的擬設(shè)計方案。設(shè)計者思路是：動力

由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；

而固定在軸A上的凸輪2和杠桿3組成的凸輪機構(gòu)使沖頭4上下往復(fù)運動，以達到?jīng)_壓的目的.試

n=3R=4,PH=1

由于F=0,故不能運動

F=3n—2R—PH=3JE3—2漢4—1=0

修改措施為：

繪出其機構(gòu)運動簡圖,計算機構(gòu)的自由度，并分析其運動是否確定，如其運動不確

定，試提出修改措施。

3-6.試繪出圖示機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。

A

7

n=3,PL=4

n=5,R=7,PH=0

F=3n—2P|_—R=3匯3—2,兄4=1

F=3n2RPH=3匯52工7=1

n=5,PL=7,RH=0

F=3n-2R-R=3乂5-2乂7=1

第四章

4-6.在圖4T1所示的差動螺旋機構(gòu)中,螺桿1與機架3在A處用右旋螺紋連接，導(dǎo)程

SA=4nim,當搖柄沿順時針方向轉(zhuǎn)動5圈時，螺母2向左移動5mm,試計算螺旋副B的

C

導(dǎo)程SB,并判斷螺旋副B的旋向。

解：由題意判斷B為右旋，hB同向，固有:

舄(SA-SB)J,故5(4-SB)仲

muig二巧

-Z

第五章

5-7?根據(jù)圖中所注尺寸，試問如何才能獲得曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)？解：根據(jù)曲

柄存在的條件：

(1)最短桿長度+最長桿長度\丫其他兩桿長度之和：

(2)最短桿為連架桿。

根據(jù)題意：140+20(X170+180,故滿足第一條件。

當最短桿AD為連架桿時，即AB、CD固定時，極限位置如圖所示，為曲柄搖桿機構(gòu)。

C?CD

當最短桿AD為機架時，極限位置如下圖所示，為雙曲柄機構(gòu)。

當AD為連桿時，極限位置如下圖所示，為雙搖桿機構(gòu)。

5-8.圖示校鏈四桿機構(gòu)h=100mm,12=200mm13=300mm,若要獲得曲柄搖桿機構(gòu)，試

問機架長度范圍為多少？

解：根據(jù)曲柄存在的條件：

(1)最短桿長度+最長桿長度w其他兩桿長度之和；

(2)最短桿為連架桿。

根據(jù)題意：

(1)若L為最長桿(L>300),L+11w12+L,300wLW400.

(2)若k為最長桿(1田300),11+13wL+L,200wLw300.

故200wLiw400.

570.設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。已知搖桿長度1卬=100mm,提角*=30',行程速比系數(shù)

K=L2。試用圖解法根據(jù)最小芍動角min-40°的條件確定其余三桿的尺寸。

“1

解：由V—180?,二二16.36--

K+1

故，先畫出CD和CD,使得/CDC=+=30°.

由于*16.36".故過C和C作/CC0和/CCO=7264",以。點為圓心作圓

過C做/DCA=45°交圓。于A點。AC=133mm,AC=91.89nm,AD=94.23mm,計算得

AB=20.555nun,BC=112.445mm

所以其他三桿長度為：ADX4.23mm,AB=20.555mm,BC=112.445mm

571.設(shè)計一曲柄涓塊機構(gòu)。已知滑塊行程H-50nun,e-20minf行程速比系數(shù)K-1.5.試用

圖解法求出曲柄和連桿的長度。

Kj

解：由v-180-,二二36。

K+1

首先，畫出CC=50mm,作/CC0=/CC0=54-,過0作圓交偏心線于A,

連接AC,AC■測得長度如圖所示，算出AB=21.505,BC=46.515.

5T2.設(shè)計一導(dǎo)桿機構(gòu)。己知機架長度1船100mm,行程速比系數(shù)K=1.4,試求曲柄長度。

解：-180°""'=30（，,即/BCB=30°.

K+1

AB±BC,/ACB=15°,AC=IAD=100mm.

AB=25.88mm

5-13.設(shè)計一錢鏈四桿機構(gòu)作為加熱爐爐門的啟閉機構(gòu)。已知爐門上兩活動較鏈間距離為

50mm,爐門打開后成水平位置時，要求爐門溫度較低的一面朝上（如虛線所示）o設(shè)固定

錢鏈在0-0軸線上，其相關(guān)尺寸如圖所示，求此較鏈四桿機構(gòu)其余三桿的長度。

?5-13圖

解:因為點A、D在0-0軸線上，由于AB=AB：AC二AC：所以運用垂直平分線定理，連接BB和

CC,分別作其中垂線交0-0軸線于點A、D,因此找到A點和D點。

AB=67.34,CD=112.09,AD=95.74

第六章

6-2?四種基本運動規(guī)律各芍何特點？各適用何種場合？什么是剛性沖擊和柔性沖擊？解：（1）等

速運動規(guī)律的特點是：在從動件運動的起始點和終了點都有速度的突變，使加速度趨于無限大，

因此會引起強烈的剛性沖擊。這種沖擊對凸輪機構(gòu)的_L作影響很大，所以勻速運動規(guī)律一般只

適用于低速或從動件質(zhì)量較小的場合。

（2）等加速等減速運動規(guī)律的特點是：在一個運動彳后環(huán)中，從動件的運動速度逐步增大又

逐步減小，避免了運動速度的突變；但在從動件運動的起始點、轉(zhuǎn)折點和終了點仍存在著加速度

的有限突變，還會有?定的柔性沖擊。所以這種運動規(guī)律適用于凸輪為中、低速轉(zhuǎn)動，從動件質(zhì)

量不大的場合。

（3）余弦加速度運動規(guī)律的特點是：推桿的加速度按余弦規(guī)律變化，且在起始點和終點推

桿的加速度有突變，有一定的柔性沖擊。一般只適用于中速場合。

（4）正弦加速度運動規(guī)律的特點是：推桿的加速度按正弦規(guī)律變化，但其加速度沒有突

變，可以避免柔性汗擊?和剛性沖擊，適用于高速場合。

剛性沖擊：由于加速度有突變，并且加速度值理論上為無窮大，但由于材料具有彈性，使得

加速度和慣性達到很大（不是無窮大），從而產(chǎn)生很強烈的沖擊，把這一類沖

擊稱為剛性沖擊。

柔性沖擊：由于加速度有突變，但這一突變?yōu)橛邢拗?，引起的沖擊較為平緩，故稱這一類為

柔性沖擊。

6-7.盤形凸輪基網(wǎng)半徑的選擇與哪些因素有關(guān)？

解：由于J粒盤形凸輪基圓半徑的選擇與推桿的運動規(guī)律，推桿的工作行

國tana

程和推桿的許用壓力角和推程運動角有關(guān)。一般在滿足）皿V上*I的條件下，合理地確定

凸輪的基圓半徑，使凸輪機構(gòu)的尺寸不至過大。

6-8.試設(shè)計一對心宜動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)的凸輪廓線，已知凸輪作順時針方向旋轉(zhuǎn)、推

桿行程h=30mm,基圓半徑r。=40mm，滾子半徑二10mm,凸輪各運動角為：

八。人0木*。八*0

。=120、s=150、，=150、s=60,推桿的運動規(guī)律可自選。

解：由題意得：凸輪理論廓線基圓半徑為40mm，實際半徑為30mm.

等速推程時，由公式$戈（奚得：

凸輪轉(zhuǎn)角半/

0306090120

（9

推桿位移s/mm07.51522.530

等加速等減速回程時，由公式等加速公

二紇%護和等減速公式s善（0一盤「“一廣。.?得:

凸輪轉(zhuǎn)用④/

150180210240270300

（）

推桿位移s/mm3027.620.49.62.10

故根據(jù)反轉(zhuǎn)法畫出下圖:

第七章

7-1.對于定傳動比的齒輪傳動，其齒廓曲線應(yīng)滿足的條件是什么？

解：由于相嚙合的齒廓在接觸點處的公法線與連心線交于固定點，故齒廓曲線上任意一點的

法線與連心線都交于固定點。

7-2.節(jié)圓與分度圓、嚙合角與壓力角有什么區(qū)別？

解：分度圓是指定義齒輪標推模數(shù)（并且壓力角為20。時）乘以齒數(shù)所求得的直徑。以輪

心為圓心，過節(jié)點所作的圓稱為節(jié)圓。也就是說分度圓在齒輪確定時是確定不變的，節(jié)圓是

只有兩齒輪嚙合時才存在，單個齒輪沒有行圓，并月行圓是隨著中心距變化而變化的。漸開

線齒麻上某點的法線（壓力線方向），與齒廓上該點速度方向線所夾的銳角稱為壓力角，漸開線齒廓上各點的壓力角

不等。嚙合角是在一般情況下（不指明哪個圓上的嚙合角，一般就

是指分度圓上的壓力角），兩相嚙合齒輪的端面齒廓在接觸點處的公法線與兩節(jié)圓在節(jié)點處公切線所夾的銳角。

7-4.林潴齒輪傳動的實際中心距大于標準中心距時，卜列參數(shù)：傳動比、嚙合角、分度圓半

徑、節(jié)圓半徑、基圓半徑、頂隙等中哪些發(fā)生變化？哪些不變？

解：標準齒輪傳動的實際中心距大于標準中心距時，由于a變大，節(jié)圓半徑變

大，口工「，r2工」2（匚、-2為標準節(jié)圓半徑），傳動比不發(fā)生變化，頂隙變大，嚙合角也

變大。分度圓半徑與基圓半徑與齒輪本身相關(guān)，故不會發(fā)生變化。

7-8.模數(shù)和齒數(shù)相同的正變位齒輪與標準齒輪相比，下列參數(shù)（1、@、p、s、e、h：、hf、&,、&

中哪些參數(shù)變大了？哪些參數(shù)變小了？哪些參數(shù)沒有變？

解：變大的參數(shù):h_、d、dr、s

-Z"T

變小的參數(shù)：h、e

513.MPa

IT君1一)=523.95MPa

不變的參數(shù)：d、p、d?

771.現(xiàn)有一閉式直齒輪傳動,已知輸入功率

R二w,4輸入轉(zhuǎn)速虧rr720Zinim,mim8b.,415m,b

小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理,齒面平均硬度為230HBS,大齒輪材料為ZG310-570，正

火處理，齒面平均硬度為180HBS。齒輪雙向轉(zhuǎn)動，載荷有中等沖擊，取K=1.6,齒輪相對

軸承非對稱布置。試校核該齒輪傳動的強度。

解：1?確定許用壓力

小齒輪的齒面平均硬度為230HBS。查表得:

930217

oui干”一—(315—301)0.7MPa=214.05MPa

L255—217

大齒輪的齒面平均硬度為

180HBSo查表得：

_270(301270)MPa=

一器嚅一285.5MPa

J

IQ

二171(189-171)0.7MPa=126MPa

197-163

2?計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩

皿4

---------------N-mm二53056N*n】m

「

r720

3?按齒面接觸疲勞強度計算

36

弋骨…

Li兀U{(gJ53056061八

2.3-IB86.13nim

Y0.972匯285.523.06

根據(jù)題目中，dFmzi=418=72nlm不能滿足齒面疲勞強度要求。

4?按齒根彎曲強度計算

由z18,Z2=55,查表得YESI=4.45,Y卜=4.005

丫4.45_

li214.2oo2O77

YFS2

1260.03174

Y

由于一-較大，故將其帶入下式中：匕F2

31.6530564.005_

0.97218」26mm—A2.55mm

由以上計算結(jié)果可見，滿足齒根彎曲強度要求。

故不能滿足強度要求。

7-12.設(shè)計一單級減速器中的直齒輪傳動。已知傳遞的功率P=10KW,小齒輪轉(zhuǎn)速

屬=960r/min,傳動比i12=4.2,單向轉(zhuǎn)動，載荷平穩(wěn)，齒輪相對軸承對稱布置。

解：1.材料選擇

單級減速器工作我荷相對平穩(wěn)，對外廓尺寸也沒有限制，故為「加工方便，采用軟齒面齒輪傳動。

小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面平均硬度為240HBs;大齒輪選用45鋼，止火處理，齒血乎均硬

度為190HBS?

2.參數(shù)選擇

1)齒數(shù)由于采用軟齒面?zhèn)鲃樱嗜?20,z2=i12Zi=4.220=84

2)齒寬系數(shù)由于是單級齒輪傳動，兩支承相對齒輪為對稱布置，且兩輪均為軟齒面，查

表得二1.4

3)載荷系數(shù)因為載荷比較平穩(wěn)，齒輪為軟齒面，支承對稱布置，故取K=1.4.

4)齒數(shù)比對于單級減速傳動，齒數(shù)比U=力2二4.2

3.確定需用應(yīng)力

小齒輪的齒面平均硬度為240HBS。許用應(yīng)力根據(jù)線性插值計算：

513(54-513)MPa532MPa

U二豁=

1_r301.03

叫1—+聘9°-3咖唉0亦

大齒輪的齒面平均硬度為190IIBS,許用應(yīng)力根據(jù)線性插值計算：

190-1631

二468(513-468)MPa=491MPa

217-162

]90162

-280=(301-280)MPa=291MPa

217-162

4.計第小齒輪的轉(zhuǎn)矩

9.55106P9.5510'10.._______

--------------N?mm=99479N*mm

960

5?按齒面接觸疲勞強度計算

取較小應(yīng)力口也帶入計算，得小齒輪的分度圓直徑為

KTir131.4—99479—4.2—1一“

di376.6a-----*=76.6刃----------*--------mm=61.23mm

u■■1.44914.2

d6123

齒輪的模數(shù)為m13.065mm

Zi20

6?按齒根彎曲疲勞強度計算

由齒數(shù)z=20,z2=84查表得，復(fù)合齒形系數(shù)YFSI=4.36,YFS2=3.976

丫網(wǎng)4.36

耳0.01411

I-,F,309

YFS23.976

罟0.013663

291

Y

由于下號一較大，故帶入下式：

叫

31.4994793.976

mm二1.89mm

m"26樓聶；1.420,291

7?確定模數(shù)

由卜?述結(jié)果可見，該齒輪傳動的接觸疲勞強度較薄弱，故應(yīng)以m>3.065mm為準。取標準

模數(shù)m=4mm

8?計算齒輪的主要幾何尺寸

4=mZ=420mm=80mm

d2=mz2=484mm=336min

dn二⑵2h?)(2021)4mm=88mm

d.,2二(Z22h?)m二(8421)4min二344mm

208mm

22b=da=l.470mm=98mm取b2=98mm,b"=b2

(2?10),取Q=104mm

7-14.圖示為一雙級斜齒輪傳動。齒輪1的轉(zhuǎn)向和螺旋線

旋向如圖所示，為了使軸n上兩齒

輪的軸向力方向相反，是確定各齒輪的螺旋線旋向，并在嚙合點處畫出齒輪各力的方向。

解：1和3為左旋，2和4為右旋。

i3in仔4Iin

題7-14圖

7-17.一對斜齒輪的齒數(shù)為乙二21,Z2=37,法向模數(shù)=3.5mm.若要求兩輪的中心

距a=105mm,試求其螺旋角

mn(Z|z2)3.5(27+37)

解：由a------------------得,cos-==0.9667

2cosP2心05

>14.83-

7-19.一對錐齒輪傳動，已知Z.=20,Z2=50,m=5mm,試計算兩輪的主要幾何尺寸及當

量

齒輪數(shù)Z,。

解:

h_.二h]ni=m=5mm

hr=(h；sc)=1.2m=6mm

h=h-hr=11mm

c=cm=1mm

r=arctan(w/22)=21.8-

、2二arctan(Z2/乙)=68.2"

dnzi=100mm

d2二mzz=250mm

dai二dj2h-.cos、i=109.3mm

da2=d2■2h-.cosx2=253.7nun

dn=djF2hicos*=88.84mm

df2二d2-2hfcos>2=245.56mm

+d；="Jzi+z；=134.63mm

22

b?R,=0.3R=40.39mmFR=0.25?0.3

11=arctan(hr/R)二2.55?

、…一「可-24.35°

、.就=、23=70.75?

、.4=、.勺，，二19.25°

、f2二?2一片=65.65。

42。-134.64

COS2

7-21.圖示蝸桿傳動中，蝸桿均為主動件。試在圖中標出未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)向及螺旋線的旋

向，在嚙合點處畫出蝸桿和蝸輪各分力的方向。

解:

(a)

7-24.為什么在圓柱齒輪傳動中，通常取小齒輪齒寬bib,（大齒輪齒寬）：而在錐齒輪傳動

中，卻取b=b,?

解：在圓柱齒輪傳動中裝配、制造都可能有軸向偏差。如果等寬就有可能使接觸線長度比齒寬要

小（軸向有有錯位）。因此有一個齒輪應(yīng)寬些以補償可能的軸向位置誤差帶來的嚙合長度減小的何

題。加寬小輪更省材料和加工工時。

在錐齒輪傳動中，安裝時要求兩齒輪分度圓的錐頂重合，大端對齊，所以取b*b20

第八章

8-9.在圖示輪系中，已知各輪為數(shù)，試計算傳動比（大小及轉(zhuǎn)向關(guān)系）。

J(15)

i

■2(45)

4(34)

V%

W/〃A

V/////X

3X17)J.

P(30)

nZ2Z3Z445乂30'341,

r)Z1Z2z-151517

8-10?圖示為一手動提升機構(gòu)。已知各輪2?的頭數(shù)Z2=2（右旋），與蝸輪固連的

齒數(shù)及蝸輪

鼓輪Q的直徑d0=0.2mm,手柄A的半徑n=0.1m。當需要提升的物品W的重力

R=20kN時，試計算作用在手柄A上的力F（不考慮機構(gòu)中德摩擦損失）

zzani?n

2320:120

2

解：FnT=iF*蟲-3

2

'Q

Q-'3200.11

Fz.kNkN

JA-I0.11206

8-11?在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)，齒輪1的轉(zhuǎn)速印=200r/miro試求行星架H的轉(zhuǎn)速

H

口卡漢

解：："m&>1745

1H

m--0—n?ZZ21730

叱匹二1.5

-II

r?=-400r/mir

8-12.圖示為行星攪拌機構(gòu)簡羽，已知各輪齒數(shù)，當行星架H以H=31rad/s的角速度【可

轉(zhuǎn)時，求攪拌葉片

2(20)

H解:。2=簫n—/]■Ho*,117、2°1

-mi12'H'■'HZ.40_2

0-311

；--.2-312

■,=93rad/s

8-13.圖示為一礦井用電鉆的行星輪系，已知Z=15>Z3=45,電動機轉(zhuǎn)速

“=30OrO/mi試求鉆頭H的轉(zhuǎn)速m。

'1F

電動機1H.

//P

3000-皿

H=3

0

On=-1500r/min

8T4.在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)及齒輪1的轉(zhuǎn)速m'50r/min,行星架H的轉(zhuǎn)速

nH=100r/min,轉(zhuǎn)向如圖所示。試求齒輪4的轉(zhuǎn)速。

3*(52)3(50)

1(25)

mZ2306

i

12-

n2Z255

,iin-niiZtZs5850145

解：.2

124

m-nHZ3Z2*52漢60156

250

100

6145

第九章

9-1.帶傳動中的彈性滑動與打滑有什么區(qū)別？對傳動有何影響？影響打滑的因素有哪些？如何避免

打滑？

解：由于緊邊和松邊的力不一樣導(dǎo)致帶在兩邊的彈性變形不同而引起的帶在帶輪上的滑動，

稱為帶的彈性滑動，是不可避免的。打滑是由于超裁所引起的帶在帶輪上的全面滑動，是可

以避免的。

由于彈性滑動的存在，使得從動輪的圓周速度低于主動輪的圓周速度，使得傳動效率降低。

影響打滑的因素有：預(yù)緊力大小、小輪包角、當量摩擦因素。

避免打滑：及時調(diào)整預(yù)緊力，盡量使用摩擦因素大的、伸縮率小的皮帶，對皮帶打蠟。

9-3.試分析參數(shù)-：》、的大小對帶傳動的工作能力有何影響？

解：Di越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大。

的大小影響帶與帶輪的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般?。骸梗?20°）

32越大，單根v帶的基本額定功率的增量就越大。

9-4.帶和帶輪的摩擦因數(shù)、包角與有效拉力有何關(guān)系？

解：凡c=2F0三Fe,最大有效拉力Fee與張緊力F）、包角：?和摩擦系數(shù)f有關(guān)，增大

e+1

F,、、［和f均能增大最大有效櫛力F^n

9-9.設(shè)計一由電動機馱動的普通V帶減速傳動，已知電動機功率P=7KW,轉(zhuǎn)速

n,=1440r/min,傳動比i/=3,傳動比允許偏差為土5%,雙班工作，載荷平穩(wěn)。

解：

1.計算功率Pfa

查表得，KA=1.2,則FQ=KAP=L27=8.4kW

2.選擇帶的截型

根據(jù)p<.a=8.4kW和ni=1440r/min查圖9-9選定A型帶。

3.確定帶輪的基準直徑D和D,

參考圖9-9和表9-3取小帶輪的基準直徑D=100mm,大帶輪的基準直徑

-

D2-：i2o1(1；)=3100(1—0.01)=297mmo

查表取標準值D2=315mm。

〃二3.15滿足條件。

4.驗算帶的速度v

----------------------nMi二⑼亞Jn/s=7.54m/s

v=601000

600000

5.確定中心距a和帶的基準長度Ld

初定中心距為a0=800mm.則帶的基準長度Ld為

,兀(D?-DJ?

21

Ld：2a—QD2)-

24a

2

兀(315-100)

二[2800(100315)]mm二2266.33mm

24匯800

按表9-2選取Ld=2240mm,則V帶傳動實際中心距為

,L22402266^3.

a：一"a-(800-=—)mm=786.84mm

22

6.驗算小帶輪上的包角：1

180805716434

°一叮曲I。一興八.。㈣合適)

7?帶的根數(shù)z

根據(jù)表9-4a>b,當D=100mm,nl=1440r/min時,P0=1據(jù)表IV,當b=3時,P0=0.17kW.查表

9-5得K,嚴0.96;查表9-2得心=1.06則帶的根數(shù)為

Pea8.4

z=------------==5.54

(PoPo)K：,K：(1.320.17)0.961.06

取z=6

8.確定帶的張緊力F?

根據(jù)表9T查得q=0.lOkg/m

片二嗎各1）q,二［絲_『（竺一1）0.107.541N“54.6N

ZV67.540.96

9?計算壓軸力Fo

FQ=2zF0sind=26154.6sin…N=1837.9N

22

第十一章

UT.常用的連接有哪些類型？它們各有哪些優(yōu)點？各適用于什么場合？

解：常用的連接有螺紋連接、鍵連接、銷連接、鐘釘連接、焊接、膠接、過盈配合連接以及

型面連接等。

螺紋連接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、連接可靠、互換性強等特點。

鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝拆方便等優(yōu)點，在機械的軸類連接中應(yīng)用。

銷連接主要用于確定零件間的相互位置，并可傳遞不大的載荷，也可用于軸和輪教或其他零

件的連接。

鉀接具有工藝設(shè)備簡單，「?藝過程比較容易控制，質(zhì)量穩(wěn)定，鉀接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，連接牢固可

靠，對被連接件材料的力學性能沒有不良影響等特點。在承受嚴重沖擊或劇烈振動載

荷的金屬結(jié)構(gòu)連接中應(yīng)用。

焊接是具有結(jié)構(gòu)成本低、質(zhì)量輕，節(jié)約金屬材料，施工方便，生產(chǎn)效率高，易實現(xiàn)自動化等特點。主

要應(yīng)用在五拆卸要求的對受力要求不太高的場合。

膠接具有連接后重量輕，材料利用率高，成本低，在全部膠接面上應(yīng)力集中小，抗疲勞性能

好，密封性和絕緣性好等特點。主要用于應(yīng)力要求不高，對密封性要求較高的場合。

11-6?在螺紋連接中，為什么要采用防松裝置？

解：

用于連接的普通螺紋虛升兔（&=1$~3.5口｝小于螺旋測的當置摩擦角（汽=護7舊卡足

自鎖條件，且螺母和支承面上的幢擦力也有防松作用「一般在都載荷和工件溫度變化不大時?螺紋

連接不會自行松脫。怛在沖擊、振動和變教荷柞用下'螺紋間的摩擦力可能瞬時消先，連接有可能

松脫。當溫度變化較大時'由于熱變形等原因'也可能發(fā)生肆紋的松脫現(xiàn)敦。為了惺證連接的可靠

性和安全.必須左設(shè)計時考虎#（紋連接的防松何題*

1卜8?平鍵的截面尺寸bxh和鍵的長度L如何確定？平鍵連接的失效形式是什么？如何進行強度校

核？

解：bxh根據(jù)軸徑d有表中查標準得。鍵長L按輪轂的長度確定，一般略短于輪轂長度，并符合標

準中規(guī)定的長度系列。平鍵的主要失效形式是側(cè)面工作面的壓潰。

按匚bs=「二勺%進行強度校核。

kldhl卜

11T4.圖示剛性聯(lián)軸器用螺檢連接，螺栓性能等級為8.8,聯(lián)軸器材料為鑄鐵（HT250）,若

傳遞載荷T=1500T?No

1）采用4個M16的校制孔用螺栓，螺栓光桿處的直徑&=17nun,受壓的最小軸向長度

、：=14mni,試校核其連接強度。

2）若采用M16的普通螺栓連接，當接合面摩擦因素f=0.15,安裝時不控制預(yù)緊力，試確定

所需螺栓數(shù)目（取偶數(shù)）。

題11+1

T1500

解：DF=-----=19354.8N

D155“0

22

r[5250

[olcMpa=113.64Mpa

2.2°c

-640

Mpa=160Mpa

4

S.

4F419354.8._,

Mpa=21.32Mpaz<■-

zi二412

F19354.8

h---T---------二20.33Mpa::匕l(fā)bs

zdsO41714

其連接強度滿足條件。

-640

2)±-Mp*213.33Mpa

S3

-d2J2

L「得，F(xiàn)p■:13.835213.33二24669.3N

41.3A1Q

由，P號得，KsF1.319354.8__

-o.Qo

Fpif11390.510.15

故取z=8

11-15.一鋼制液壓油缸,缸內(nèi)油壓p=4Mpa,油缸內(nèi)徑D=160mm（參看圖1172）,沿凸緣圓

周均布8個螺栓，裝配時控制預(yù)緊力。試確定螺栓直徑。

解：1?確定單個螺栓的工作載荷F

一2

14二160,=10053.1N

AQ

2?確定螺栓的總拉伸載荷FQ

考慮到壓力容器的密封性要求，取殘余預(yù)緊力F/=1.6F,則

FQ=FFp'=2.6F“6138.IN

3?求螺栓直徑

選取螺栓性能等級為8.8,則二$二640Mpa.由式卜-|--確定許用應(yīng)力AI時需杳找安全

系數(shù)S,當不控制預(yù)緊力時，S與螺栓直徑d有關(guān)，故需用試算法。

由表暫取S=3（假定d=20mm）,則螺栓許用應(yīng)力為

lcI-sMpa=256Mpa

s2.5

41.3FQ41.326138.1

螺栓小徑為di—mm=13.OOnnn

二256

由表查得d=20mm時,d,=17.294mm13.00mm,能滿足強度要求,且與原假設(shè)相符，故

取M20合適。

第十二章

12-2.剛性聯(lián)軸器與撓性聯(lián)軸器的主要區(qū)別是什么？

解：

剛性聯(lián)軸器各零件及連接件都是剛性的，它們之間不能作相對運動，不具有補償兩

軸相對位移的能力，用于剛性支承的場合。若兩軸有偏移，將產(chǎn)生附加載荷，影響

傳動性能和使用壽命。

撓性聯(lián)軸器分兩利一種是山可作相對移動的剛性件組成，用連接元件間的相對可

動性來補償被連接兩軸之間的相對移動，用于彈性支承且載荷大的場合；另一種是

連接件都是彈性的，通過連接件的彈性變形來補償被連接兩軸之間的相對移動，用

于彈性支承需要緩沖和減振的場合。

12-5.試分析自行車“飛輪”中離合器的工作原理。

解：自行車后輪有個內(nèi)棘輪機構(gòu)，起到了離合器的作用，稱為超越離合器,.工

作原理是當鏈條帶動棘輪的鏈齒外圈時，中心轉(zhuǎn)軸上的棘爪通過彈簧與棘輪俁

持接觸，棘爪將力矩傳遞給中心轉(zhuǎn)軸，后輪就轉(zhuǎn)動前進。當棘輪的轉(zhuǎn)速低于中心轉(zhuǎn)

軸的轉(zhuǎn)速，或騎車者停止腳踏時，棘爪能夠在棘輪上滑動，超越外圈棘輪轉(zhuǎn)速，此

時就會聽見發(fā)出的“嗒嗒”聲響。

因為棘輪只能單向傳遞轉(zhuǎn)矩，不能雙向傳遞轉(zhuǎn)矩，使得自行車具有正常行駛功

能，不能后退行駛。因此也稱為單向超越離合器

第十三章

13-5.說明下列滾動軸承代號的意義:N208/P5,7321C,6101,30310,5207.

解：

N208/P5表示圓柱滾子軸承，寬度系列為0系列，直徑系列為2系列，內(nèi)徑為40nlm5級公

差等級：

7321c表示角接觸球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為3系列，內(nèi)徑為105mm公稱接觸

角-=15：,0級公差等級：

6101表示深溝球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為1系列，內(nèi)徑為12川川0級公差等級：30310

表示圓錐滾子軸承，寬度系見為0系，直徑系列為3系列，內(nèi)徑為50mm0級公差等級：

5207表示推力球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為2系列，內(nèi)徑為35mm0級公差等級：

13-8.試設(shè)計一提升機用非液體摩擦滑動軸承，已知每個軸承的徑向載荷為210'N,軸頸

直徑為100mm轉(zhuǎn)速為1200為min.

解：

1.選擇軸承類型和軸瓦材料

因軸承承受徑向載荷，并考慮使用條件，選用剖分式徑向軸承。此軸承載荷大，轉(zhuǎn)速高，

根據(jù)表13-1選擇軸瓦材料為ZPbSbl6Snl6Cu2其[p]=15Mpa：[v]=12m/s,[pv]=10Mpa?m/s

2.選取軸承寬徑比

選取軸承寬徑比B/d=l.0,則軸承寬度B=d=100mm.

3.驗算軸承工作能力

軸承的p,pv,V分別為:

F10000

pMpa=lMpa

Bd100100

Fn10000X1200—C/廠“一門/

pvMPa*m/6.28MPa*m/s

19100B19100100

-dnI。。1200

vm/6.283m/s