机械设计(第八版)课后习题答案及解析(最新_参考答案及解析)(11页).doc

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1、-机械设计(第八版)课后习题答案及解析(最新_参考答案及解析)-第 11 页3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。解 3-2已知材料的力学性能为，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。解 得，即 根据点，按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限B=420MPa，精车，弯曲，q=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。解 因，查附表3-2，插值得，查附图3-1得，将所查值代入公式，即查附图3-2，得；按精

2、车加工工艺，查附图3-4，得，已知，则根据按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力，应力幅，试分别按，求出该截面的计算安全系数。解 由题3-4可知 （1） 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数 （2） 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数5-3 分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压 力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化？解：最大应力出现在压缩到最小体积时，最小应力出现在膨胀到最大体积时。当汽缸内的最高压力提高时，它的最大应

3、力增大，最小应力不变。5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？5-9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F10 000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。采用橡垫片密封，取螺栓的相对刚度 螺栓的总拉力：残余预紧力为：5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力P=01MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设

4、计此联接。10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示各力的作用位置及方向）。解 受力图如下图：10-2如图，ABC的材料为中碳钢调制，其硬度：齿轮A为240HBS，B:260HBS，C:220HBS，试确定齿轮B的许用接触应力和许用弯曲应力.假定：1）齿轮B为“惰轮”（中间轮）齿轮A为主动轮，齿轮C为从动轮，设;2)齿轮B为在主动轮，齿轮A和齿轮C均为从动，设10-3对于做双向传动的齿轮来说，她的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性？在做强度计算时应怎么考虑10-4齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系10-5 要提高齿轮的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀

5、能力有那些关系措施10-7 某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动，已知，两齿轮的齿数为，8级精度，小齿轮材料为（调质），大齿轮材料为45钢（调质），寿命20年（设每年300工作日），每日两班制，小齿轮相对其轴的支承为对称布置，试计算该齿轮传动所能传递的功率。解 （1）齿轮材料硬度 查表10-1，根据小齿轮材料为（调质），小齿轮硬度217269HBS，大齿轮材料为45钢（调质），大齿轮硬度217255 HBS （2）按齿面接触疲劳硬度计算 计算小齿轮的分度圆直径计算齿宽系数由表10-6查得材料的弹性影响系数 ，由图10-30选取区域系数由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的

6、接触疲劳强度极限。齿数比 计算应力循环次数由图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为，安全系数由图10-26查得计算齿轮的圆周速度 计算尺宽与齿高之比计算载荷系数 根据，8级精度，查图10-8得动载荷系数 由表10-3，查得 按轻微冲击，由表10-2查得使用系数 由表10-4查得 按=1查得 由，查图10-13得故载荷系数 由接触强度确定的最大转矩（3）按弯曲强度计算计算载荷系数 计算纵向重合度 由图10-28查得螺旋角影响系数 计算当量齿数查取齿形系数及应力校正系数 由表10-5查得 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由图10-

7、18取弯曲疲劳寿命。计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数计算大、小齿轮的，并加以比较 取由弯曲强度确定的最大转矩（4）齿轮传动的功率 取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值 即第十一章 蜗杆传动p272习题答案11-1 试分析图11-26所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。解 各轴的回转方向如下图所示，蜗轮2、4的轮齿螺旋线方向均为右旋。蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向如下图11-3 设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动，传递效率，传动比，由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材料为20Cr，渗碳淬火，硬度。蜗轮材料为，金属模铸造。蜗杆减速

8、器每日工作8h，要求工作寿命为7年（每年按300工作日计）。解 （1）选择蜗杆传动类型 根据GB/T 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。（2）按齿面接触疲劳强度进行设计 确定作用蜗轮上的转矩T2 按，估取效率，则确定载荷系数K 因工作载荷平稳，故取载荷分布不均匀系数；由表11-5选取使用系数；由于转速不高，无冲击，可取动载系数，则确定弹性影响系数 蜗轮为铸锡磷青铜与钢蜗杆相配，故确定接触系数 假设，从图11-18中可查得确定许用接触应力 由表11-7中查得蜗轮的基本许用应力 应力循环系数 寿命系数 则 计算中心距 取中心距，因，故从表11-2中取模数，蜗杆分度圆直径。此时，从

9、图11-18中查取接触系数，因为，因此以上计算结果可用。（3）蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 蜗杆 蜗杆头数，轴向齿距；直径系数；齿顶圆直径；齿根圆直径；分度圆导程角；蜗杆轴向齿厚。蜗轮 蜗轮齿数；变位系数 验算传动比，此时传动比误差，是允许的。 蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆直径 （4）校核齿根弯曲疲劳强度 当量齿数 根据，从图11-19中可查得齿形系数螺旋角系数 许用弯曲应力 从表11-8中查得由制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 寿命系数 校核齿根弯曲疲劳强度 弯曲强度是满足的。（5）验算效率 已知；与相对滑动速度相关 从表11-18中用插值法查得，代入式得大于原估

10、计值，因此合格13-1 试说明下列各轴承的内径有多大？哪个轴承公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷能力最高？哪个不能承受径向载荷？ N307/P4 6207 30207 51301解 N307/P4、6207、30207的内径均为35mm，51301的内径为5mm；N307/P4的公差等级最高；6207承受径向载荷能力最高；N307/P4不能承受径向载荷。13-5 根据工作条件，决定在轴的两端用的两个角接触球轴承，如图13-13b所示正装。轴颈直径，工作中有中等冲击，转速，已知两轴承的径向载荷分别为，外加轴向载荷，作用方向指向轴承1，试确定其工作寿命。解 （1）求两轴承的计算

11、轴向力和 对于的角接触球轴承，按表13-7，轴承派生轴向力， 两轴计算轴向力 （2）求轴承当量动载荷和 由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为 对轴承1 对轴承2 因轴承运转中有中等冲击载荷，按表13-6，取，则 （3）确定轴承寿命 由于题目中没给出在轴承的具体代号，这里假设选用7207AC，查轴承手册得基本额定载荷，因为，所以按轴承1的受力大小验算13-6 若将图13-34a中的两轴承换为圆锥滚子轴承，代号为30207。其他条件同例题13-2，试验算轴承的寿命。解 （1）求两轴承受到的径向载荷和 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面（下图b）和水平面（下图a）两个平面力系。其中：图

12、c中的为通过另加转矩而平移到指向轴线；图a中的亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上（上诉转化仔图中均未画出）。由力分析可知： （2）求两轴承的计算轴向力和 查手册的30207的， 两轴计算轴向力 （3）求轴承当量动载荷和 由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为 对轴承1 对轴承2 因轴承运转中有中等冲击载荷，按表13-6，取，则 （4）确定轴承寿命 因为，所以按轴承1的受力大小验算 故所选轴承满足寿命要求。13-7 某轴的一端支点上原采用6308轴承，其工作可靠性为90%，现需将该支点轴承在寿命不降低的条件下将工作可靠性提高到99%，试确定可能用来替换的轴承型号。解 查手册得6308轴承的基本额定动载荷。查表13-9，得可靠性为90%时，可靠性为99%时，。 可靠性为90%时 可靠性为99%时 即 查手册，得6408轴承的基本额定动载荷，基本符合要求，故可用来替换的轴承型号为6408。15-4 图15-28所示为某减速器输出轴的结构图，试指出其设计错误，并画出改正图。解 （1）处两轴承应当正装。 （2）处应有间隙并加密封圈。 （3）处应有轴间定位。 （4）处键不能伸入端盖，轴的伸出部分应加长。 （5）处齿轮不能保证轴向固定。 （6）处应有轴间定位。 （7）处应加调整垫片。 改正图见轴线下半部分。