2022年机械设计第八版课后习题标准答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 机械零件的强度习题答案3-1 某材料的对称循环弯曲疲惫极限1180 MPa,取循环基数N056 10,m9,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惫极限；解 1N119N0180951063736.MPa,0 . 2,试绘制此材料的简化的等寿命寿N171031 N219N01809510643243.MPaN292.5101 N319N018051065227.0MPaN36.2103-2 已知材料的力学性能为s260 MPa,1170 MPa命曲线；解 A ,0 170 C 260 , 0

2、 2 1 0 0 0 2 11 0 2 1 2 170 283 . 33 MPa1 1 .0 2得 D 283 . 332 , 283 . 332 ,即 D 141 . 67 , 141 . 67 依据点 A ,0 170 ,C 260 , 0 ,D 141 . 67 , 141 . 67 按比例绘制该材料的极限应力图如以下图所示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惫曲线；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 34 页精选学习资料 -

3、 - - - - - - - - 解 因D541.2,r30 .067,查附表 3-2,插值得1 . 88,查附图 3-1 得q .0 78,将d45d45所查值代入公式,即k1q 110 . 78.18811 . 691,就mC,查附图 3-2,得0 . 75；按精车加工工艺,查附图3-4,得 0 . 91,已知qKk111.1 691112 . 35 q0 . 750 . 911CA0,1702.35,C2600,D141.67,141.672 .35依据A,072 . 34,C260 0,D141 . 67 , 60 . 29按比例绘出该零件的极限应力线图如以下图3-5 如题 3-4 中

4、危急截面上的平均应力m20 MPa,应力幅a20 MPa,试分别按r求出该截面的运算安全系数S ；s260 MPa, 0 . 2 ,K2 . 35解 由题 3-4 可知-1170 MPa,1rC工作应力点在疲惫强度区,依据变应力的循环特性不变公式,其运算安全系数S caKa-1m2 . 351702202 . 2830.02mC工作应力点在疲惫强度区,依据变应力的平均应力不变公式,其运算安全系数名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - S ca-1KK m1702 . 350 2.20.181 am.2 353020名师归

5、纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第五章 螺纹连接和螺旋传动习题答案5-5 图 5-49 是由两块边板和一块承重板焊接的龙门起重机导轨托架；两块边板各用 4 个螺栓与立柱相连接,托架所承担的最大载荷为 20kN ,载荷有较大的变动；试问：此螺栓连接采纳一般螺栓连接仍是铰制孔用螺栓连接为宜？为什么？Q215,假设用 M 6 40 铰孔用螺栓连接,已知螺栓机械性能等级为 8.8 ,校核螺栓连接强度；解 采纳铰制孔用螺栓连接为宜由于托架所受的载荷有较大变动,铰制孔用螺栓连接能精确固定被连接件的相对位置,并能承担横向载荷,增强连

6、接的牢靠性和紧密性,以防止受载后被连接件间显现缝隙或发生相对滑移,而一般螺栓连接靠结合面产生的摩擦力矩来抗击转矩,连接不牢靠；1确定 M 6 40 的许用切应力 由螺栓材料 Q215,性能等级 8.8 ,查表 5-8 ,可知 s 640 MPa,查表 5-10,可知 S .3 5 5 0. s 640 182 . 86 128 MPa S 5.3 5 0. p s 640 426 . 67 MPaS p 1 5.2螺栓组受到剪力 F 和力矩T FL,设剪力 F 分在各个螺栓上的力为 iF ,转矩 T 分在各个螺栓上的分力为 F ,各螺栓轴线到螺栓组对称中心的距离为 r ,即 r 150 75

7、2 mm2 cos 45F i 1 F 1 20 2 5. kN8 8 3F j FL8 r 8 2075 3002 1010 3 5 2 kN由图可知,螺栓最大受力名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - FmaxFi2Fj22FiFjcos2.5252222.552cos459 .015kNF max9 .01510323193131 . 8p4d0246103pF max6.90153 10d0L min10311 4.10故 M 6 40 的剪切强度不满意要求,不行靠；5-6 已知一个托架的边板用 6 个螺栓与相邻

8、的机架相连接；托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为 250mm、大小为 60kN 的载荷作用； 现有如图 5-50 所示的两种螺栓布置形式,设采纳铰制孔用螺栓连接,试问哪一种布置形式所用的螺栓直径最小？为什么？解 螺栓组受到剪力F 和转矩,设剪力 F 分在各个螺栓上的力为iF ,转矩 T 分在各个螺栓上的分力为Fja中各螺栓轴线到螺栓组中心的距离为r,即 r=125mm 102030 kNF i1F16010kN6620kNF jFL602501036r6125103由 a图可知,最左的螺栓受力最大F maxF iFjb方案中Fimax1 F 616010kN60250103125

9、221252103624. 39kN6FjMrmaxFLrmax26ri26r i2212524125210125i1i122由 b图可知,螺栓受力最大为名师归纳总结 F maxF i2Fj22 F iF jcos 2 1024 . 39 221024 . 39233 . 63 kN第 5 页,共 34 页5- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由d 04F max可知采纳（a）布置形式所用的螺栓直径较小名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5-10 名师归纳总结 - - - -

10、- - -第 7 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第六章 键、花键、无键连接和销连接习题答案6-3 在始终径d80mm的轴端,安装一钢制直齿圆柱齿轮如以下图,轮毂宽度L1.5d,工作时有稍微冲击；试确定平键的尺寸,并运算其答应传递的最大扭矩；解 依据轴径d80mm,查表得所用键的剖面尺寸为b22mm,h14mm依据轮毂长度L1.5d1 .580120mm3pp110MPa取键的公称长度L90mm键的标记键2290GB1096-79键的工作长度为lLb902268mm键与轮毂键槽接触高度为kh7mm2依据齿轮材料为钢,载荷有稍微冲击,取许用挤压应力依据一般平键连

11、接的强度条件公式p2 T10kld变形求得键连接传递的最大转矩为名师归纳总结 Tmaxkldp768801102094Nm第 8 页,共 34 页20002000- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第八章 带传动习题答案8-1 V 带传动的 n 1 1450 r min,带与带轮的当量摩擦系数 vf .0 51,包角 1 180,初拉力F 0 360 N；试问：1该传动所能传递的最大有效拉力为多少？2假设 dd1 100 mm,其传递的最大转矩为多少？3假设传动效率为 0.95,弹性滑动忽视不计,从动轮输出效率为多少？解 1 F ec 2 F 0 11

12、ee f 11f vv 11 2 360 11 ee 0 10 1 . 51. 51 478 . 4 N-3d d1 100 102 T F ec 478 . 4 23 . 92 N mm2 23 P F ec . F ec n 1 d d1. 1000 1000 60 1000478 4. 1450 3 . 14 1000 . 951000 60 10003 . 45 kW8-2 V 带传动传递效率 P 7.5kW,带速 10 m s,紧边拉力是松边拉力的两倍,即 F 1 F 2,试求紧边拉力 F 、有效拉力 F 和初拉力 F ；解 P F e 10001000 P 1000 7 . 5Fe

13、 750 N 10Fe F 1 F 2 且 F 1 2F 2F 1 2 F e 2 750 1500NF 1 F 0 F e2F 0 F 1 F e 1500 7501125N2 28-4 有一带式输送装置,其异步电动机与齿轮减速器之间用一般 V 带传动,电动机功率 P=7kW ,转速n 1 960 r min,减速器输入轴的转速 n 2 330 r min,答应误差为 5 %,运输装置工作时有轻度冲击,两班制工作,试设计此带传动；名师归纳总结 解 1确定运算功率P caA.1 2,故第 9 页,共 34 页由表 8-7 查得工作情形系数KP caKAP.1 278 . 4kW- - - -

14、- - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2挑选 V 带的带型依据P 、1n ,由图 8-11 选用 B 型；dd1180 mm3确定带轮的基准直径d ,并验算带速 由表 8-6 和 8-8 ,取主动轮的基准直径验算带速 dd1n 1301809609.0432ms6010006010005 m s 带速合适ms运算从动轮的基准直径d d2dd1 n 111809601.005497 . 45 mm550 mm；n 233024确定 V 带的中心距 a 和基准长度L d,初定中心距a 0由式0 7.dd1dd2a 02dd1d d运算带所需的基准长度Ld02a 02dd1dd

15、2500dd2dd122147904a 02550218050018045502214mm由表 8-2 选带的基准长度Ld2240 mm实际中心距aaa0Ld2Ld0550224022214563mm中心距的变化范畴为550630mm；5验算小带轮上的包角 1 1180dd2dd157.318050018057.3a563故包角合适；名师归纳总结 6运算带的根数z.3 25kW.303kW第 10 页,共 34 页运算单根V 带的额定功率rP由dd1180 mm 和n 1960ms,查表 8-4a 得P 0依据n 1960ms,i96029.和B型带,查表得P 00330查表 8-5 得k 0

16、 .914,表 8-2 得k L1,于是- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - P rP 0P 0kkL.3 250 . 303 0 . 91413 . 25 kW运算 V 带的根数 zzP ca84.258rP3 . 25取 3 根；7运算单根V 带的初拉力的最小值2F 0min0 . 18.92 0432283 N由表 8-3 得 B 型带的单位长度质量q018kgm,所以F 0min5005.2kP caq5002 . 50 . 9148 4.kz0 . 9143.9 04328运算压轴力F p2zF0minsin 123283sin1471628N2

17、29带轮结构设计略名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第九章 链传动 习题答案9-2 某链传动传递的功率P1 kW,主动链轮转速1n48rmin,从动链轮转速n 214rmin,载荷平稳,定期人工润滑,试设计此链传动；解 1挑选链轮齿数取小链轮齿数1z19,大链轮的齿数z 2iz 1n 1z 1481965n 2142确定运算功率由表 9-6 查得KA1 . 0,由图 9-13 查得Kz1 . 52,单排链,就运算功率为P caKAKzP.101 . 5211 . 52 kW3挑选链条型号和节距依据Pca.1 52

18、 kW及n 148rmin,查图 9-11,可选 16A ,查表 9-1,链条节距p25.4 mm4运算链节数和中心距初选中心距a 0 3050 p 3050 25 . 47621270 mm；取a 0900 mm,相应的链长节数为L p02a 0z 1z 22z 2z 12p225 .4114 . 3895 mmp22a 029001965651925 4.2900取链长节数Lp114 节；查表 9-7 得中心距运算系数1f0 . 24457,就链传动的最大中心距为af1p2Lpz 1z 20 . 2445725 . 4211419655运算链速 ,确定润滑方式名师归纳总结 n 1z 1p4

19、81925.40 .386msa25912980 N601000601000由0 . 386ms和链号 16A ,查图 9-14 可知应采纳定期人工润滑；6运算压轴力Fp有效圆周力为Fe1000p1000012591N. 386链轮水平布置时的压轴力系数KFp1 . 15,就压轴力为FpKFpF e.1 159-3 已知主动链轮转速n 1850rmin,齿数1z21,从动链齿数2z99,中心距900mmkN,工第 12 页,共 34 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 作情形系数KA1,试求链条所能传递的功率；名师归纳总结 解 由F lim55 6.

20、kW,查表 9-1 得p254. mm,链型号 16AP ca35 kW第 13 页,共 34 页依据p25 . 4 mm,1n850rmin,查图 9-11 得额定功率由1z21 查图 9-13 得Kz1 . 45且KA1PP caz13524 . 14 kWKAK1 . 45- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 第十章 齿轮传动习题答案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 受力图如以下图：补充题： 如图 b,已知标准锥齿轮m5 ,z 120 ,z 250 ,R.0,3T245 10Nmm,标准

21、斜齿轮mn,63z24,假设中间轴上两齿轮所受轴向力相互抵消, 应为多少？并运算2、3 齿轮各分力大小；解 1齿轮 2 的轴向力：2 T 2Rz 2tansin 2F a2F t2tansin 22 T 2tansin 2m1dm 2.05 齿轮 3 的轴向力：名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - F a3F t3tan2 T 3tan2 T 3tan2 T 3sind 3m nz 3m nz 3即F a2F a3,20,T 2T 3cossincos20 . 3712 T 2z 2tansin 22 T 3m1.0

22、 5 Rm nz 3sin 20 . 928sinm nz 3tansin 2m1.05 Rz 2由tan 2z 250.25z 120即sinm nz 3tansin 2624tan200 . 9280 . 2289m1.05 Rz 2510 . 50 . 35013. 2312齿轮 2 所受各力：F t22 T 22 T 25241053 . 7653 10N3.765kNdm 2m10 . 5 Rz 210 . 50 . 350F r2F t2tancos 23 . 7653 10tan20.0371.05083 10N0.508kNF a2F t2tansin 23 . 7653 10

23、tan200 .928.12723 10N.1 272 kNF n2F t23 .7651034kNcoscos20齿轮 3 所受各力：名师归纳总结 F t32 T 32 T 22 T 2cos245 10cos 13 . 2315 . 4083 10N.5408 kN第 15 页,共 34 页d 3m nz 3m nz 3624F r3cosN1. 272kNF t3tan n.54083 10tan20.2 022103N.2 022 kNcoscos 12 . 321F a3F t3tan5.408103tan5 .408103tan201 .272103cos 12.321F n3F

24、t33 . 7653 105 . 889103N5 . 889 kNcos ncoscos 20cos 12 . 321- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 10-6设 计 铣 床 中 的 一 对 圆 柱 齿 轮 传 动 , 已 知P 1.75 kW,n 11450rmin,z 126 ,z 254, 寿 命L h 12000 h,小齿轮相对其轴的支承为不对称布置,并画出大齿轮的机构图；解 1 挑选齿轮类型、精度等级、材料选用直齿圆柱齿轮传动；铣床为一般机器,速度不高,应选用7 级精度 GB10095-88；材料挑选；由表10-1 挑选小齿轮材料为40Cr

25、调质,硬度为280HBS,大齿轮材料为45 刚调质,硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS； 2按齿面接触强度设计 1d1t2 . 32 3KT 1uu1ZE2dH确定公式中的各运算值试选载荷系数Kt1 .5运算小齿轮传递的力矩T 195 5.5 10P 195 5.5 107 5.49397Nmmn 11450小齿轮作不对称布置,查表10-7 ,选取d1 0.1由表 10-6 查得材料的弹性影响系数ZE189 . 8 MPa2Hlim1600 MPa；大齿轮的接触疲惫由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲惫强度极限强度极限Hlim2550 MPa；齿数比uz 254.208z

26、126运算应力循环次数N 160 n 1jLh6014501120001 . 0449 1021 . 0N2N11. 0441090. 502109u2.081.098 ,KHN由图 10-19 取接触疲惫寿命系数KHN运算接触疲惫许用应力名师归纳总结 取失效概率为 1% ,安全系数S1588MPa第 16 页,共 34 页H1KHN1 Hlim10 .981600S- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - H2KHN2Hlim21.031550566.5MPaS2运算运算小齿轮分度圆直径d ,代入H中较小值493972 . 081189 . 8253 . 5

27、77 mmd 1t2 . 32 3KT 1uu1ZE22 . 32 31 5.dH12 . 08566 5.运算圆周速度ms60d1tn 13 .1453.57714504 .0661000601000运算尺宽 bbdd 1t153 .57753 . 577mm运算尺宽与齿高之比b hmtd 1t53 .5772 . 061 mmz 126h2 . 25 m t2 . 25.2 061.4636 mmb53. 57711.56h4. 636运算载荷系数依据.4066ms,7 级精度,查图10-8 得动载荷系数Kv1 2.2 . 13直齿轮,KHKF1由表 10-2 查得使用系数KA1 . 25

28、由表 10-4 用插值法查得KH .1 420由b11.56,KH .1 420,查图 10-13 得KF1 . 37h故载荷系数KKAKvKHKH.125.121.1 420按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径d 1d 1t3K53 . 57732 . 1360 . 22Kt1 . 5运算模数 m名师归纳总结 mmd 12 .60 . 222 . 32 mm第 17 页,共 34 页z 126取5- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 几何尺寸运算分度圆直径：d 1mz 122 . 52665 mm中心距：d2mz 22 5.54135 mmd1d6513

29、5100mma22确定尺宽：b2 KT 1uu12 5. ZE2.2 5189 .8251 . 74mm2 d 1 H22 . 13493972 . 0812 652 . 08566 5.圆整后取b 252 mm,b 157 mm；3按齿根弯曲疲惫强度校核由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲惫强度极限FN2FE1500 MPa；大齿轮的弯曲疲惫强度极限FE2380 MPa；.0 93；由图 10-18 取弯曲疲惫寿命KFN10 . 89 ,K运算弯曲疲惫许用应力取弯曲疲惫安全系数S1 .4317. 86MPaF1KFN1 FE10.89500S14.F2KFN2FE20. 93500252. 4

30、3MPaS1.4运算载荷系数KKAKKFKF1 . 251 . 211 . 372 . 055查取齿形系数及应力校正系数由表 10-5 查得Y F a12 6.Y F a22 . 3041 . 5951 . 712Y S aY S a12校核弯曲强度名师归纳总结 依据弯曲强度条件公式2F2 KT 1Y FaY S aF进行校核 F1第 18 页,共 34 页bd 1mF12KT 1Y F a1Y S a12 . 05549397.261 . 59599 . 64MPabd 1 m52655.2F22 KT 1Y Fa2Y Sa22.2 055493972 3.1 . 71294 . 61 MP

31、aF2bd 1 m5265.25- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 所以满意弯曲强度,所选参数合适；10-7 某 齿 轮 减 速 器 的 斜 齿 轮 圆 柱 齿 轮 传 动 , 已 知 1n 750 r min, 两 齿 轮 的 齿 数 为z 1 24 , z 2 108 , 9 22 , m n 6 mm, b 160 mm,8 级精度,小齿轮材料为 38SiMnMo 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,试运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,依据小齿轮材料为38SiMnMo 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按齿面接触疲惫硬度运算T 1d3 d 1uu1HE22KZHZ运算小齿轮的分度圆直径d 1z 1m n246145. 95mmcoscos922运算齿宽系数db160.1 096d 1145 . 951由表 10-6