[汇编]机械设计基础_第五版课后习题答案

[汇编]机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 基础_第五版课后习题答案 9-1答 退火:将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。主要用来消除内 应力、降低硬度，便于切削。 正火:将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。可消除内应力，降低硬度，便 于切削加工;对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。 淬火:将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。可提高材料的 硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。淬火后一般需回火。淬火还可提高其抗腐蚀性。 调质:淬火后加高温回火的热处理方法。可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛 应用于较为重要的零件设计中。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面淬火:迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。主要用于中 碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。 渗碳淬火:将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。适 合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。 9-2 解 见下表 9-3解查教材表 9-1，Q235的屈服极限 查手册 GB706-88 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，14号热轧工字钢的截面面积 则拉断时所所的最小拉力为 9-4解 查教材表9-1，45钢的屈服极限 许用应力 把夹紧力 向截面中心转化，则有拉力 和弯距 截面面积 抗弯截面模量 则最大夹紧力 应力分布图如图所示 图 9.3 题9-4解图 9-5解 查手册，查手册退刀槽宽度 ，沟槽直径 ，过渡圆 角 半径，尾部倒角 设所用螺栓为标准六角头螺栓，对于 的螺栓，最 小中心距 ，螺栓轴线与箱壁的最小距离 。 9-6解 查手册，当圆轴 时，平键的断面尺寸为 且轴上键槽尺寸 、轮毂键 槽尺寸。 图 9.5 题9-6解图 9-7解 (1)取横梁作为示力体，当位于支承 右侧 处时 由 得 由 得 由 得 由 得 ( 2)横梁弯矩图 图 9.7 题9-7解图 ( 3)横梁上铆钉组的载荷 力矩 水平分力 垂直分力 9-8解 水平分力在每个铆钉上产生的载荷 垂直分力 在每个铆钉上产生的载荷 力矩 在每个铆钉上产生的载荷 各力在铆钉上的方向见图所示 图 9.9 题9-8解图 根据力的合成可知，铆钉 1的载荷最大 9-9解 铆钉所受最大载荷 校核剪切强度 校核挤压强度 均合适。 9-10解 支承 可用铸铁HT200或铸钢ZG270-500。其结构立体图见图。 图 9.10 题9-10解图 支承 的可能失效是回转副的磨损失效，或回转副孔所在横截面处拉断失效。 9-11解 ( 1)轮齿弯曲应力可看成是脉动循环变应力。 ( 2)大齿轮循环次数 ( 3)对应于循环总次数 的疲劳极限能提高 提高了 1.24倍。 9-12答 由图5-1可见，惰轮4的轮齿是双侧受载。当惰轮转一周时，轮齿任一侧齿根处的弯曲应力的变化 规律:未进入啮合，应力为零，这一侧进入啮合时，该侧齿根受拉，并逐渐达到最大拉应力，然后退出啮 合，应力又变为零。接着另一侧进入啮合，该侧齿根受压，并逐渐达到最大压应力，当退出啮合时，应力 又变为零。所以，惰轮4轮齿根部的弯曲应力是对称循环变应力。 9-13答 在齿轮传动中，轮齿工作面上任一点所产生的接触应力都是由零(该点未进入啮合)增加到一最 大值(该点啮合)，然后又降低到零(该点退出啮合)，故齿面表面接触应力是脉动循环变应力。 9-14解 ( 1)若支承可以自由移动时，轴的伸长量 ( 2)两支承都固定时，因轴的温升而加在支承上的压力 9-15 基孔制优先配合为 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ，试以基本尺寸为 绘制其公差带图。 图 9.13 题9-15解图 9-16答 (1)公差带图见题9-16解图。 ( 2)、 均采用的是基轴制，主要是为了制造中减少加工孔用的刀具品种。 图 9.15 题9-16解图 10-1证明 当升角与当量摩擦角 符合 时，螺纹副具有自锁性。 当 时，螺纹副的效率 所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。 10-2解 由教材表10-1、表10-2查得 ，粗牙，螺距 ，中径 螺纹升角 ，细牙，螺距 ， 中径 螺纹升角 对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。 10-3解 查教材表10-1得 粗牙 螺距 中径 小径 螺纹升角 普通螺纹的牙侧角 ，螺纹间的摩擦系数 当量摩擦角 拧紧力矩 由 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 可得预紧力 拉应力 查教材表 9-1得 35钢的屈服极限 拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。 10-4解 (1)升角 当量摩擦角 工作台稳定上升时的效率: ( 2)稳定上升时加于螺杆上的力矩 ( 3)螺杆的转速 螺杆的功率 ( 4)因 ，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷 作用下等速下降， 需制动装置。其制动力矩为 10-5解 查教材表9-1得 Q235的屈服极限 ， 查教材表 10-6得，当控制预紧力时，取安全系数 由许用应力 查教材表 10-1得 的小径 由公式 得 预紧力 由题图可知 ，螺钉个数 ，取可靠性系数 牵曳力 10-6解 此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸 ,故螺杆受到拉扭组合变形。 ， 查教材表 9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限 取安全系数 ，拉杆材料的许用应力 所需拉杆最小直径 查教材表 10-1，选用螺纹 ( )。 10-7解 查教材表 9-1得，螺栓35钢的屈服极限 ， 查教材表 10-6、10-7得螺栓的许用应力 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 10-8解 在横向工作载荷 作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到 挤压;在联接接合面处螺栓杆则受剪切。 假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的，且这种联接的预紧力很小，可不考虑预 紧力和螺纹摩擦力矩的影响。 挤压强度验算公式为: 其中 ; 为螺栓杆直径。 螺栓杆的剪切强度验算公式 其中 表示接合面数，本图中接合面数 。 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)单个螺栓所受横向载荷 ( 3)螺栓材料的许用应力 由表 9-1查得 被联接件HT250的强度极限 查表 10-6取安全系数 被联接件许用挤压应力 查教材表 9-1得 螺栓35钢的屈服极限 ， 查表 10-6得螺栓的许用剪切应力 螺栓的许用挤压应力 ( 4)校核强度 查手册，六角头铰制孔用螺栓 GB28-88 ，其光杆直径 螺栓的剪切强度 最小接触长度: 挤压强度 所用螺栓合适。 10-10解 ( 1)每个螺栓所允许的预紧力 查教材表 9-1得 45钢的屈服极限 ， 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 10-1得 的小径 由公式 得 预紧力 ( 2)每个螺栓所能承担的横向力 由题图可知 ，取可靠性系数 横向力 ( 4)螺栓所需承担的横向力 ( 5)螺栓的个数 取偶数 。 在直径为 155的圆周上布局14个 的普通螺栓，结构位置不允许。 10-11解 ( 1)初选螺柱个数 ( 2)每个螺柱的工作载荷 ( 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 选取螺柱材料为 45钢，查表9-1得 屈服极限 ， 查教材表 10-6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 10-11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。 10-12解 ( 1)在力作用下，托架不应滑移，设可靠性系数 ，接合面数 ，此时每个 螺栓所需的预紧力 ( 2)在翻转力矩 作用下，此时结合面不应出现缝隙。托架有绕螺栓组形心轴线O-O翻转的趋势，上 边两个螺栓被拉伸，每个螺栓的轴向拉力增大了 ，下边两个螺栓被放松，每个螺栓的轴向力减小了 ，则有力的平衡关系 ，故可得 为使上边两个螺栓处结合面间不出现缝隙，也即残余预紧力刚为零，则所需预紧力 ( 3)每个螺栓所需总的预紧力 ( 4)确定螺栓直径 选取螺栓材料为 35钢，查教材表9-1屈服极限 ， 查教材表 10-6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 也是合适 的。 10-13解 (1)计算手柄长度 查手册 ,梯形螺纹GB5796-86，公称直径，初选螺距 ,则中径 ， 小径 螺纹升角 当量摩擦角 所需的转矩 则 ,手柄的长度 (2)确定螺母的高度 初取螺纹圈数 ,则 螺母的高度 这时 处于1.2,2.5的许可范围内。 10-14解 选用梯形螺纹。 ( 1)根据耐磨性初选参数 初选 查表 10-8 螺旋副的许用压强 ，取 ，中径 ，小径 ，查手册，选取梯形螺纹 GB5796-86，选取公称直径 螺距。 ( 2)初选螺母 初步计算螺母的高度 则螺栓与螺母接触的螺纹圈数 ，取 螺母的高度 系数 ( 3)校核耐磨性 螺纹的工作高度 则螺纹接触处的压强 合适。 ( 4)校核螺杆的稳定性 起重器的螺母端为固定端，另一端为自由端，故取 ，螺杆危险截面的惯性半径 ，螺杆的最大工作长度 ，则 螺杆的长细比 临界载荷 取 安全系数 ，不会失稳 ( 5)校核螺纹牙强度 对于梯形螺纹 对于青铜螺母 ，合适。 10-15解 ( 1)初选螺纹直径 查手册，选取梯形螺纹 GB5796-86，选取公称直径 ，中径 ，小径 ， 螺距。 ( 2)验证其自锁性 螺纹升角 当量摩擦角 ，所以满足自锁条件。 ( 3)校核其耐磨性 设 螺栓与螺母参加接触的螺纹圈数 ， 则 螺母的高度 ， ，处于1.2,2.5的许可范围内。 螺纹的工作高度 则螺纹接触处的压强 查教材表 10-8，钢对青铜许用压强 ，合适。 ( 4)校核螺杆强度 取 ，则所需扭矩 则危险截面处的强度 对于 45 钢正火，其许用应力 ，故合适。 ( 5)校核螺杆的稳定性 压力机的螺母端为固定端，另一端为铰支端，故取 ，螺杆危险截面的惯性半径 ，螺杆的最大工作长度 ，则螺杆的长细比 ， 不会失稳。 ( 6)校核螺纹牙强度 对于梯形螺纹 对于青铜螺母 ，合适。 ( 7 )确定手轮的直径 由 得 10-16解 ( 1)选用A型平键，查教材表10-9，由轴的直径 可得平键的截面尺寸 ，;由联轴器及平键长度系列，取键的长度 。其标记为:键 GB1096-79 ( 2)验算平键的挤压强度 由材料表 10-10查得，铸铁联轴器的许用挤压应力 A型键的工作长度 ，使用平键挤压强度不够，铸铁轴壳键槽将被压溃。这时可使轴与联轴器孔之间采用过盈配 合，以便承担一部分转矩，但其缺点是装拆不便。也可改用花键联接。 10-17解 ( 1)选择花键 根据联轴器孔径 ，查手册可知花键小径 最接近，故选择矩形花键的规格为 花键 GB1144-87 花键的齿数 、小径 ，大径 ，键宽 ，键长取 ，倒角 . ( 2)验算挤压强度 取载荷不均匀系数 齿面工作高度 平均半径 查教材表 10-11，在中等工作条件?、键的齿面未经热处理时，其许用挤压应力 ， 故合适。 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 、 当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。 11-3解 软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。 ( 1)许用应力 查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度:210,230HBS取220HBS;大齿轮ZG270-500正火硬 度:140,170HBS，取155HBS。 查教材图 11-7， 查教材图 11-10 , 查教材表 11-4取 ， 故: ( 2)验算接触强度，验算公式为: 其中:小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 齿宽 中心距 齿数比 则: 、 ，能满足接触强度。 ( 3)验算弯曲强度，验算公式: 其中:齿形系数:查教材图 11-9得 、 则 : 满足弯曲强度。 11-4解 开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力 降低以弥补磨损对齿轮的影响。 ( 1)许用弯曲应力 查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度:210,230HBS取220HBS;大齿轮 45钢正火硬度:170,210HBS，取190HBS。查教材图11-10得 , 查教材表 11-4 ，并将许用应用降低30% 故 ( 2)其弯曲强度设计公式: 其中:小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 取齿宽系数 齿数 ，取 齿数比 齿形系数 查教材图 11-9得 、 因 故将 代入设计公式 因此 取模数 中心距 齿宽 11-5解 硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触 强度。 ( 1)许用弯曲应力 查教材表 11-1，大小齿轮材料40Cr 表面淬火硬度:52,56HRC，取54HRC。查教材图11-10得 ，查材料图11-7得 。查教材表11-4 ， 因齿轮传动是双向工作，弯曲应力为对称循环，应将极限值乘 70%。 故 ( 2)按弯曲强度设计，设计公式: 其中:小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 取齿宽系数 齿数 ，取 齿数比 齿形系数 应将齿形系数较大值代入公式，而齿形系数值与齿数成反比，将小齿轮的齿形系数代入设计公 式，查教材图 11-9得 因此 取模数 ( 3)验算接触强度，验算公式: 其中:中心距 齿宽 ，取 满足接触强度。 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11-7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 图 11.2 题11-7解图 11-8解 见题11-8解图。齿轮2为右旋，当其为主动时，按右手定则判断其轴向力方向 ;径向力 总是指向其转动中心;圆向力 的方向与其运动方向相反。 图 11.3 题11-8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的螺旋经方向应与齿轮2的 旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。 ( 2)由题图可知:、 、 、 、 轴向力 分度圆直径 要使轴向力互相抵消，则: 即 11-10解 软齿面闭式齿轮传动应分别校核其接触强度和弯曲强度。 ( 1)许用应力 查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度:240,280HBS取260HBS;大齿轮35SiMn调质硬度:200, 260HBS，取230HBS。 查教材图 11-7: ; 查教材图 11-10: ; 查教材表 11-4 取 ， 故: ( 2)验算接触强度，其校核公式: 其中:小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 齿宽 中心距 齿数比 则: 满足接触强度。 (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 11-9得 、 满足弯曲强度。 11-11解 软齿面闭式齿轮传动应按接触强度设计，然后验算其弯曲强度: ( 1)许用应力 查教材表 11-1小齿轮40MnB调质硬度:240,280HBS取260HBS;大齿轮45钢调质硬度:210, 230HBS，取220HBS。 查教材图 11-7: ; 查教材图 11-10: ; 查教材表 11-4 取 ， 故: ( 2)按接触强度设计，其设计公式: 其中:小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 齿宽系数 取 中心距 齿数比 将许用应力较小者 代入设计公式 则: 取中心距 初选螺旋角 大齿轮齿数 ，取 齿数比: 模数 ，取 螺旋角 ( 3)验算其弯曲强度，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 11-9得 、 满足弯曲强度。 11-12解 由题图可知: ， 高速级传动比 低速级传动比 输入轴的转矩 中间轴转矩 输出轴转矩 11-13解 硬齿面闭式齿轮传动应按弯曲强度设计，然后验算其接触强度。 ( 1)许用应力 查教材表 11-1齿轮40Cr表面淬火硬度:52,56HRC取54HRC。 查教材图 11-7: 查教材图 11-10: 查教材表 11-4 取 ， 故: ( 2)按弯曲强度设计，其设计公式: 其中:小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 齿宽系数 取 大齿轮齿数 ，取 齿数比: 分度圆锥角 小齿轮当量齿数 大齿轮当量齿数 齿形系数 查教材图 11-9得 、 则平均模数: 大端模数 取 ( 3)校核其接触强度，验算公式: 其中:分度圆直径 锥距 齿宽 取 则: 满足接触强度。 11-14解 开式齿轮传动只需验算其弯曲强度 ( 1)许用弯曲应力 查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度:210,230HBS取220HBS;大齿轮ZG310-570正火硬度:160, 200HBS取190HBS。 ; 查教材图 11-10: 查教材表 11-4 取 ， 故: ( 2)校核弯曲强度，验算公式: 其中:小齿轮转矩 载荷系数 查教材表11-3得 分度圆锥角 小齿轮当量齿数 大齿轮当量齿数 齿形系数 查教材图 11-9得 、 分度圆直径 锥距 齿宽系数 平均模数 则: 满足弯曲强度。 11-15解 ( 1)圆锥齿轮2的相关参数 分度圆直径 分度圆锥角 平均直径 轴向力 ( 2)斜齿轮3相关参数 分度圆直径 轴向力 ( 3)相互关系 因 得: (4)由题图可知，圆锥齿轮2的轴向力 指向大端，方向向下;斜齿轮3的轴向力 方向指向上，转 动方向与锥齿轮2同向，箭头指向右。齿轮3又是主动齿轮，根据左右手定则判断，其符合右手定则，故 斜齿轮3为右旋。 图11.6 题11-16 解图 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。 12-1解 :从例 12-1已知的数据有: ， ， ， ， ， ，中心距 ，因此可以求得有关的几何尺寸如下: 蜗轮的分度圆直径: 蜗轮和蜗杆的齿顶高: 蜗轮和蜗杆的齿根高: 蜗杆齿顶圆直径: 蜗轮喉圆直径: 蜗杆齿根圆直径: 蜗轮齿根圆直径: 蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距: 径向间隙: 12-2 图12.3 解 :( 1)从图示看，这是一个左旋蜗杆，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12.3) ( 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 12-3所示。 12-3 图 12.4 解 :( 1)先用箭头法标志出各轮的转向，如图12.5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12.5所示。因此根据蜗轮和蜗杆的转 向，用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。 ( 2)各轮轴轴向力方向如图12.5所示。 12-4解 :( 1)根据材料确定许用应力。 由于蜗杆选用 ，表面淬火，可估计蜗杆表面硬度 。根据表12-4， ( 2)选择蜗杆头数。 传动比 ，查表12-2，选取 ，则 ( 3 )确定蜗轮轴的转矩 取 ，传动效率 ( 4)确定模数和蜗杆分度圆直径 按齿面接触强度计算 由表 12-1 查得 ， ， ， ， 。 ( 5)确定中心距 ( 6)确定几何尺寸 蜗轮的分度圆直径: 蜗轮和蜗杆的齿顶高: 蜗轮和蜗杆的齿根高: 蜗杆齿顶圆直径: 蜗轮喉圆直径: 蜗杆齿根圆直径: 蜗轮齿根圆直径: 蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距: 径向间隙: ( 7 )计算滑动速度 。 符合表 12-4给出的使用滑动速度 (说明:此题答案不唯一，只要是按基本设计步骤，满足设计条件的答案，均算正确。) 12-5解 :一年按照 300天计算，设每千瓦小时电价为 元。依题意损耗效率为 ，因此 用于损耗的费用为: 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 12-7解 蜗轮的分度圆直径: 蜗轮和蜗杆的齿顶高: 蜗轮和蜗杆的齿根高: 蜗杆齿顶圆直径: 蜗轮喉圆直径: 蜗杆齿根圆直径: 蜗轮齿根圆直径: 蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距: 径向间隙: 图 12.7 12-8解 ，取 ， ，则 则油温 ，小于 ，满足使用要求。 13-1解 ( 1 ) ( 2 ) = =2879.13mm ( 3 )不考虑带的弹性滑动时， ( 4 )滑动率 时， 13-2解( 1 ) ( 2 ) = ( 3 ) = = 13-3解 由图 可知 = 图 13.6 题 13-3 解图 13-4解 ( 1 ) = ( 2 )由教材表 13-2 得 =1400mm ( 3 ) 13-5解 由教材表 13-6 得 由教材表 13-4 得: ? =0.17kW, 由教材表 13-3 得: =1.92 kW, 由教材表 13-2 得: ,由教材表 13-5 得: 取 z=3 13-6解 由教材表 13-6 得 由图 13-15 得选用 A 型带 由教材表 13-3 得 选 初选 取 = =1979.03mm 由教材表 13-2 得 =2000mm 由教材表 13-3 得: =1.92 kW， 由教材表 13-4 得: ? =0.17kW 由教材表 13-2 得: ，由教材表 13-5 得: 取 z=4 13-7解 选用 A 型带时，由教材表 13-7 得， 依据例 13-2 可知: ， =2240mm ， a =757mm ，i =2.3 ， 。 由教材表 13-3 得 =2.28 kW， 由教材表 13-4 得: ? =0.17kW， 由教材表 13-2 得: 取 z =5 由此可见，选用截面小的 A 型带较截面大的 B 型带，单根带的承载能力减小，所需带的根数增多。 13-8 解略。 13-9解 由教材表 13-9 得 p =15.875mm ，滚子外径 15.875(0.54+cot =113.90mm 15.875(0.54+cot =276.08mm =493.43mm 13-10解 (1) 由图 13-33得 查教材表 13-11，得 取 由式( 13-18)得 P ? ( 2 )由图 13-33 得可能出现链板疲劳破坏 ( 3 ) 由图 13-34 查得可用滴油润滑。 13-11解 ( 1 )链轮齿数 假定 ， 由教材表 13-10，取 ， ，选 实际传动比 链轮节数 初选中心距 = 取 由教材表 13-13查得 取 估计此链传动工作位于图 13-33所示曲线的左侧，由教材表13-11得 采用单排链， ? 由教材图 13-33得当 =960r/min时，08A链条能传递的功率 满足要求，节距 p =12.7mm。 ( 4 )实际中心距 ( 5)验算链速 由式 13-19得 ，符合原来假定。 13-12解 ( 1)链速 v 由教材表 13-9得，10A型滚子链，其链节距p=15.875mm，每米质量q=1kg/m，极限拉伸载荷(单 排)Q=21800N。 ，故应验算静强度。 速度 ( 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 根据式( 13-19)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。 14-2解 圆整后取 d=37 mm 。 14-3解 14-4解 按弯扭合成强度计算，即: 代入数值计算得: 。 14-5解 这两个轴都是心轴，只承受弯矩。两种设计的简化图如下: 图 14.5 题 14-5 解图 图 14.6 ( a )中， 因为是心轴，故 ，查相关手册得: ，则 考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4 % 。得: 图 14.6 ( b )中， 14-6解 故 。 14-7解 由题可知 ， ， 若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则 ( i = ? , ? ,? ) ，则 设: ， ， 14-8解 1. 计算中间轴上的齿轮受力 中间轴所受转矩为: 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。 d )所示。 4. 水平面受力简图如图 14.8 ( 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 的直径为: 考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗 4% 后为: 14-9解 该题求解过程类似于题 14-8 。在此略。 14-10解 钢的切变模量 ，按扭转刚度要求计算，应使 即 14-11解 1. 求该空心轴的内径 空心轴的抗扭截面模量 实心轴的抗扭截面模量 令 ，即 解得 圆整后取 。 2 (计算减轻重量的百分率 实心轴质量,密度×体积 空心轴质量 空心轴减轻重量的百分率为 42.12% 。 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。 15-2解 ( 1)求滑动轴承上的径向载荷 ( 2)求轴瓦宽度 ( 3)查许用值 查教材表 15-1，锡青铜的 ， ( 4)验算压强 ( 5)验算 值 15-3解 (1)查许用值 查教材表 15-1，铸锡青铜ZCuSn10P1的 ， ( 2)由压强 确定的径向载荷 得 由 ( 3)由 值确定的径向载荷 得 轴承的主要承载能力由 值确定，其最大径向载荷为 。 15-4解 ( 1)求压强 ( 5)求 值 查表 15-1，可选用铸铝青铜ZCuAl10Fe3 ， 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。 16-2解 室温下工作;载荷平稳 ，球轴承 查教材附表 1， ( 1)当量动载荷 时 在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是 90%。 ( 2)当量动载荷 时 16-3解 室温下工作 ;载荷平稳 ，球轴承 当量动载荷 查教材附表1，可选用轴承6207(基本额定动载荷 )。 16-4解 (1)计算当量动载荷 查手册， 6313的 ， ，查教材表16-12，并插值可得 ，所以 ， 当量动载荷 ( 2)计算所需基本额定动载荷 查教材表 16-9，室温下工作 ;查教材表16-10有轻微冲击 ，球轴承 因所需的 ，所以该轴承合适。 16-5解 选择轴承型号 查教材表 16-9，工作温度125?时， ;载荷平稳， 选用球轴承时， 查教材附表 1，根据 和轴颈 ，可选用球轴承6408(基本额定动载荷 ). 选用滚子轴承时， 查教材附表 1，根据 和轴颈 ，可选用圆柱滚子轴承N208(基本额定动载荷 )。 ( 2)滚子轴承的载承能力较大，并查手册可知其径向尺寸小。 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 (解图见16.4b) 由教材表 16-13查得，轴承的内部派生轴向力 ，方向向左 ，方向向右 因 ， 轴承 1被压紧 轴承 2被放松 ( 3)计算当量动载荷 查教材表 16-12， ，查表16-12得 ， 查表16-12得 ， ( 3)计算所需的基本额定动载荷 查教材表 16-9，常温下工作， ;查教材表16-10，有中等冲击，取 ;球轴承时， ;并取轴承1的当量动载荷为计算依据 和轴颈 ，选用角接触球轴承7308AC合适(基本额定动载荷 查手册，根据 )。 16-7 根据工作要求，选用内径 的圆柱滚子轴承。轴承的径向载荷 ，轴的转速 ，运转条件正常，预期寿命 ，试选择轴承型号。 解 正常条件下， ; ;滚子轴承 当量动载荷 查手册，根据 和轴颈 ，选用圆柱滚子轴承N310(基本额定动载荷 )。 16-8解 (1)求斜齿轮上的作用力 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,顺时针方向旋转时其轴向力指向右 ( 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。 图16.12 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 (向右) (向左) ( 4)求轴承的轴向力 因 向右、 向右、 向左 图16.13 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 16-12 圆锥滚子轴承 ，查表16-12得 ， 查表16-12得 ， ( 6)求轴承的基本额定寿命 正常条件下， ; ;滚子轴承 ，查教材附表3，圆锥滚子轴承30206的 当量动载荷取 17-1解 1)选择型号:因此类机组一般为中小型，所需传递的功率中等，直流发电机载荷平稳，轴的 弯曲变形较小，联接之后不再拆动，故选用传递转矩大、结构简单的固定式刚性联轴器，如凸缘联轴器。 2)按传递最大功率求计算转矩 转矩 。 由教材表 17-1查得，当工作机为发电机时的工作情况系数。则计算转矩 根据计算转矩、轴的转速 、外伸轴直径d=45mm查手册，可用标准GB5843- 1986铰制孔型凸缘联轴器 YL9。其许用转矩为 ，许用最大转速 。其 他主要尺寸:螺栓孔中心所在圆直径 ，6只M10 螺栓。 17-2解 ( 1)选择型号:因汽轮发电机组的转子较重，传递的转矩特大，轴有一定的弯曲变形，工作 环境为高温高压蒸汽，轴有伸长，故选用耐温的齿式联轴器。 ( 2)求计算转矩 转矩 。 由教材表 17-1,当工作机为发电机原动机为汽轮机时的工作情况系数仍可取 。则计算转矩 根据计算转矩、轴的转速 、外伸轴直径d=120mm查手册，可用标准ZB19012- 1989GCLD型鼓型齿式联轴器GCLD7。其许用转矩为 ，许用最大转速 。 17-3 图 17.2 题17-3图 图17.3 题17-3解图 解 可选用一超越离合器，如图 17.3所示。电动机1和电动机2的转速是相同的，但电动机1经过蜗杆蜗 轮传动后，转速降至 ，并有 。当两电机同时开动时，因 ，超越离合器松开， 传不到 轴上， 轴由电机2带动。若电动机1开动后，再停止电动机2，那么当电动机2停止转动 时， ，，超越离合器被滚珠楔紧带动 轴旋转。所以任何时间都不会卡死。 17-4 图 17.4 题17-4图 解 ( 1)求计算转矩 转矩 。 由教材表 17-1查得，当工作机为车床时的工作情况系数 。则计算转矩 ( 2)求摩擦面数目 由教材式( 17-7) 得 由教材表 17-2查得 ，并将 、 、 、 代入上 式 得 摩擦面数应为 10。主动摩擦片为6片，从动摩擦片为5片时，摩擦面数 即可实现。 ( 3)验算压强 查教材表 17-2，取 合适。 17-5 答 :自行车从动链轮与内棘轮 3相固联，棘爪4通过弹簧始终与棘齿啮合。当脚蹬踏板顺时转动时，经 主动链轮1、链条2带动从动链轮3顺时针转动，再通过棘爪4使后轮轴5顺时转动，驱动自行车前行。自 行车前进时，如果脚踏板不动，从动链轮(内棘轮)不转，后轮轴5便超越内棘轮3而转动，棘爪4在棘轮 齿背上滑过，从而实现 图17.5 题17-5解图不蹬脚踏板的自行滑行。 17-6 图 17.6 题17-6图 解 自动离心离合器的工作原理是:活动瓦块在离心惯性力的作用下克服弹簧拉力压紧鼓轮内壁，当输入 轴转速达到一定值时，压紧力所产生的摩擦力矩克服外力矩后，离合器处于接合状态。故离合器所能传递 的转矩与轴的转速之间的关系是: 则: 当输入轴的角速度为 时，传递转矩 18-1解 1)弹簧丝最大剪应力取 时对应着最大工作载荷 由弹簧的材料、载荷性质查教材 表18-1得;由弹簧丝直径 查教材表18-2得 。故 由式( 18-2)可解得最大工作载荷 将 ，及由教材图18-6查得 代入上式，得 在 作用下的变形量 即为最大变形量，由式(18-4)得 2)采用端部磨平结构时，设两端各有3/4圈并紧，其有效圈数为 圈 则其并紧高度 将 代入自由高度计算式，得其自由高度 3)验算稳定性 符合稳定性要求。 18-2解 ( 1)初选弹簧丝直径 根据对结构尺寸的限制条件，此弹簧的内径应 ，弹簧外径应 ，故弹簧丝直径 ，初选 ( 2)确定许用应力 弹簧用碳素钢丝 组制造，承受冲击载荷，由教材表18-1、表18-2查得 ( 3)确定弹簧丝直径 由式( 18-2)可解得 因 ，取 ，则 ，查教材图18-6得 ，将 各值 代入上式，得 说明取 的碳素钢丝满足强度要求。 ( 4)确定弹簧有效圈数 由式( 18-5)得 将弹簧的刚度 代入上式，得 圈，取 圈 ( 5)计算弹簧的其他尺寸 弹簧内径: 弹簧外径: 弹簧间距: ， 弹簧节距: 螺旋升角: 弹簧总圈数: 两端各并紧 3/4圈磨平，则 圈 弹簧丝的展开长度: 自由高度: 安装高度: ( 6)验算弹簧的稳定性 符合稳定性要求。 18-3解 1)弹簧储存的变形能为: 由题意可知 ， ， ，代入上式可得 则弹簧刚度: 2)由 ，查教材表18-1得 代入式(18-2)得 说明此弹簧的强度足够。 3)弹簧的有效圈数: 圈 18-4解 1)由弹簧的材料、载荷性质查教材表18-1得 ，且 弹簧中径 由旋绕比 ，查教材表18-1得 则极限载荷 由于 ，所以在最大工作载荷 作用时弹簧不会拉断。 2)由式(18-5)得弹簧刚度 则弹簧的工作行程 18-5解 1)计算初拉力 由弹簧的刚度公式可得 将已知数据代入上式: 得: 2)因两根弹簧的尺寸完全相同，故其刚度也完全相同 没有初拉力的弹簧在 时的伸长量: 故此时弹簧高度 18-6解 (1)初选弹簧丝直径 。 ( 2)确定材料的许用应力 由题意知弹簧材料为碳素弹簧，载荷性质为静载，按?类载荷计算，查教材表 18-1及表18-2得 ( 3)初估弹簧中径 ，由弹簧中径标准系列可取 。 ( 4)根据弹簧强度确定弹簧丝直径 由式( 18-2)可解得 由 ，查教材图18-6得 ，将各值代入上式得 说明取 的碳素钢丝满足强度要求。 ( 5)确定弹簧有效圈数 由式( 18-5)得 将弹簧的刚度 代入上式，得 圈 ( 5)计算弹簧的其他尺寸 弹簧内径: 弹簧外径: 弹簧间距: ，取 弹簧节距: 螺旋升角: (在5?,9?之间) 弹簧总圈数: 两端各并紧 3/4圈磨平,则 圈 弹簧丝的展开长度: 自由高度: ( 6)验算弹簧的稳定性 在弹簧内部有导向杆的条件下 , 虽高径比略高出许用值,也可满足稳定性。 (7)讨论 本解选用的材料是?组碳素弹簧钢丝,其许用应力较小,在此条件下,设计出的弹簧体积可能不是最 优的。若选用强度好的?或?组碳素弹簧钢丝，尺寸会更小，更符合本题意。 18-7解 1)选取弹簧旋绕比 ，则 当门转到 180?时，弹簧承受最大转矩 ，由式(18-8)得 将 及 代入上式，得 取弹簧丝直径 ，则 弹簧中径 ，符合弹簧中径标准系列。 2)计算弹簧的有效圈数 因初始转矩 ，则 由式( 18-9)可得 ，取 圈 3)所需初始扭转角 感谢你的使用～～～～～～