機械設(shè)計（第9版）同步輔導及習題全解

1、九章高楝經(jīng)翼菽林同歩輔導叢書叢 書 配套高教版濮良貴、陳國定、吳立言主編敎你用更多的自信而對采來$一書兩用同步輔導+考研復(fù)習機械設(shè)計（第九版）同步輔導及習題全解主編段用文高校經(jīng)典教材同步輔導叢書物理類 電子類 數(shù)學類 經(jīng)濟類物理化學（第四版）同步輔導及習題全解配套高教版天大物理化學教研組編物理化學（第五版）同步輔導及習題全解配套高教版傅獻彩等主編機械設(shè)計（第九版）同步輔導及習題全解配套高教版濮良貴、陳國定、吳立言主編機械原理（第八版）全程輔導及習題精解配套高教版孫桓、陳作模、葛文杰主編化工原理（修訂版）同步輔導及習題全解配套天大版夏清、陳常貴主編大學基礎(chǔ)物理學（上、下）同步輔導及習題全解配套清

2、華版張三慧主編材料力學（第四版）同步輔導及習題全解配套高教版劉鴻文主編材料力學I （第五版）同步輔導及習題全解配套髙教版孫訓方、方孝淑、關(guān)來泰編材料力學II （第五版）同步輔導及習題全解配套高教版孫訓方、方孝淑、關(guān)來泰編材料力學I （第五版）同步輔導及習題全解配套高教版劉鴻文主編材料力學II （第五版）同步輔導及習題全解配套高教版劉鴻文主編結(jié)構(gòu)力學I專題教程同步輔導及習題全解配套高教版龍馭球、包世華主編結(jié)構(gòu)力學（第五版）同步輔導及習題全解配套高教版李廉鎧主編結(jié)構(gòu)力學II專題教程同步輔導及習題全解配套高教版龍馭球、包世華主編理論力學（第六版）同步輔導及習題全解配套高教版哈工大理論力學教研室編理論

3、力學I （第七版）同步輔導及習題全解配套高教版哈工大理論力學教研室編理論力學II （第七版）同步輔導及習題全解配套高教版哈工大理論力學教研室編物理學（第五版）同步輔導及習題全解配套高教版馬文尉主編工程流體力學（水力學）（第三版上冊）同步輔導及習題全解配套高教版聞德蘇主編工程流體力學（水力學）（第三版下冊）同步輔導及習題全解配套高教版聞德莉;主編銷售分類：機械、儀表/機械設(shè)計高校經(jīng)典教材同步輔導叢書機械設(shè)計（第九版）同步輔導及習題全解主編段用文內(nèi)容提要本書是與高等教育出版社出版，西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研 室編著，濮良貴、陳國定、吳立言主編的機械設(shè)計（第九版）一廿配套 的同步輔導及習題全

4、解輔導書。機械設(shè)計（第九版）共有18章，分別介紹緒論，機械設(shè)計總論，機 械零件的強度，摩擦、磨損及潤滑概述，螺紋連接和螺旋傳動，鍵、花鍵、 無鍵連接和銷連接，釧接、焊接、膠接和過盈連接，帶傳動，鏈傳動，齒輪 傳動，蝸桿傳動，滑動軸承，滾動軸承，聯(lián)軸器和離合器，軸，彈簧，機座 和箱體簡介，減速器和變速器。本書按教材內(nèi)容安排全書結(jié)構(gòu)，各章均包括 本章重難點、本章要點、典型例題與解題技巧、歷年考研真題評析、課厲習 題全解、重要知識點回顧與檢測六部分內(nèi)容。全書按教材內(nèi)容，針對各章節(jié) 習題給出詳細解答，思路清晰，邏輯性強，循序漸進地幫助讀者分析并解決 問題，內(nèi)容詳盡，簡明易懂。本書可作為高等院校學生學習

5、“機械設(shè)計（第九版）”課程的輔導教材，也 可作為考研人員復(fù)習備考的輔導教材，同時可供教師備課命題作為參考資料圖書在版編目（C】P）數(shù)據(jù)機械設(shè)計（第九版）同步輔導及習題全解/段用文主編.北京：中國水利水電岀版社，2014.8（高校經(jīng)典教材同步輔導從書）ISBN 978-7-5170-2242-8I .機II.段111.機械設(shè)汁一高等學校一 教學參考資料IV. （DTH122中國版本圖書館C IP數(shù)據(jù)核7（2014）第14 7805號策劃編輯：楊慶川責任編輯：楊元泓加工編輯：孫丹封面設(shè)計：李佳書名高校經(jīng)典教材同步輔導叢書機械設(shè)計（第九版）同步輔導及習題全解作者主編段用文出版發(fā)行中國水利水電出版社（

6、北京市海淀區(qū)玉淵潭南路1號D座100038）網(wǎng)打匕 E-mail： HYPERLINK mailto: （力水） HYPERLINK mailto:sales sales電話：（010） 68367658 （發(fā)行部）、82562819 （萬水）經(jīng)售北京科水圖書銷售中心（零件）電話:（010 ） 88383994、63202643、68545874 全國各地新華書店和相關(guān)出版物銷儕網(wǎng)點版北京萬水電子信息有限公司刷北京正合鼎業(yè)印刷技術(shù)有限公司格170mmX227mm16 開木 14 卬張 343 ?次2014年8月第1版 2014年8月第1次印刷數(shù)00017000 冊價21 80 元凡購買我社圖韋

7、，如有缺頁、倒帀、脫頁的，札社發(fā)行部負擊諷換 版權(quán)所有侵權(quán)必究“機械設(shè)計”是一門基礎(chǔ)性的技術(shù)課程它的主要任務(wù)是培養(yǎng)學生掌握機械設(shè)計的基本理論、基 本知識和基本技能.并具有初步確定機械設(shè)計方案、分析和設(shè)計的能力。該課程在機械類本科教學 體系中占有十分重要的地位，是全國高校機械類專業(yè)碩士研究生入學考試課程之一。該課具有很強 的理論性和實踐性旨在培養(yǎng)學生將實際問題和基礎(chǔ)理論問題聯(lián)系起來的能力，鍛煉學生的思維方 式.使其能夠分析問題.解決問題。本書共分五個單元，共18章.每章內(nèi)容包括知識點歸納、典型例題與解題技巧、歷年考研真題評 析、課后習題全解、階段測試題五個部分。在知識點歸納.對學生或考生應(yīng)掌握的

8、有關(guān)基本概念、基 本理論和機械設(shè)計的基本方法進行了分析、歸納和指導。本書所選典型例題大多來自于研究生入學 考試題和本科生考試題以及國內(nèi)外有關(guān)機械設(shè)計教材、習題集和學習指導書等有關(guān)資料。課后習題 全部給岀了參考答案。本書在典型例題與課后習題詳解中，通過知識點竅、提綱挈領(lǐng)地抓住了題目 核心知識止學生清楚地了解出作者的意圖;運用邏輯推理引導學生思維，以培養(yǎng)學生科學的思維方 法和思維技巧；解題過程清晰.步驟完整、數(shù)據(jù)準確、附圖齊全，作圖精確。本書是在校本科生學“機械設(shè)計”課程的輔導教材，也是考研人員復(fù)習備考的參考書，同時可供 教師備課命題作重要參考資料。由于編者水平有限，書中錯漏之處在所難免，懇請廣大

9、讀者批評指正。編者2014年4月目錄contents TOC o 1-5 h z 第1章緒論1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 本章要點1第2章機械設(shè)計總論 2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 本章要點2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 重要知識點回顧與檢測6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第3章機械零件的強度8 HYPERLINK l bookmark24 o Current Docu

10、ment 本章重難點 8 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 本章要點8 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 典型例題與解題技巧 11 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 歷年考研真題評析13 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 課后習題全解15 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 重要知識點回顧與檢測1? HYPERLINK l bookmark52 o

11、Current Document 第4章 摩擦、磨損及潤滑概述20 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 本章重難點20 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 本章要點20 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 典型例題與解題技巧23 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 歷年考研真題評析24 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 重要知識點回顧與檢測24 HYPER

12、LINK l bookmark70 o Current Document 第5章螺紋連接和螺旋傳動29本章重難點本章要點 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 典型例題與解題技巧35 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 歷年考研真題評析40課后習48重要知識點回顧與檢測 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 第6章 鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接-本章重難點本章要點 HYPERLINK l bookmark108 o Current

13、 Document 典型例題與解題技巧55 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 歷年考研真題評析56 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 課后習題全解57 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 重要知識點回顧與檢測62 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 第7章 釧接、焊接、膠接和過盈連接 63 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 本章重難點63 H

14、YPERLINK l bookmark124 o Current Document 本章要點63 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 典型例題與解題技巧.68 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 課后習題全解70 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 重要知識點回顧與檢測73第8章帶傳動76 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 本章要點邙 HYPERLINK l bookmark156 o Curr

15、ent Document 典型例題與解題技巧79 HYPERLINK l bookmark158 o Current Document 歷年考研真題評析80 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 課后習題全解82 HYPERLINK l bookmark162 o Current Document 重要知識點回顧與檢測85第9章鏈傳動87 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 本章重難點87 HYPERLINK l bookmark170 o Current Document 本章要點87 HYPERL

16、INK l bookmark178 o Current Document 典型例題與解題技巧92 HYPERLINK l bookmark180 o Current Document 歷年考研真題評析94 HYPERLINK l bookmark182 o Current Document 課后習題全解94 HYPERLINK l bookmark184 o Current Document 重要知識點回顧與檢測97第1()章齒輪傳動99 HYPERLINK l bookmark194 o Current Document 本章重難點99 HYPERLINK l bookmark196 o C

17、urrent Document 本章要點99 HYPERLINK l bookmark218 o Current Document 典型例題與解題技乃105 HYPERLINK l bookmark214 o Current Document 歷年考研真題評析108 HYPERLINK l bookmark220 o Current Document 課后習題全解110 HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 重要知識點回顧與檢測121第11章蝸桿傳動123 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 本章重難

18、點123 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 本章要點123 HYPERLINK l bookmark264 o Current Document 典型例題與解題技巧128 HYPERLINK l bookmark242 o Current Document 歷年考研真題評析 131 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 課后習題全解 133 HYPERLINK l bookmark268 o Current Document 重要知識點回顧與檢測141第12章滑動軸承146 HYPERLINK l

19、bookmark230 o Current Document 本章重難點 146 HYPERLINK l bookmark232 o Current Document 本章要點146 HYPERLINK l bookmark294 o Current Document 典型例題與解題技巧149 HYPERLINK l bookmark296 o Current Document 歷年考研真題評析 152 HYPERLINK l bookmark244 o Current Document 課后習題全解154重要知識點回顧與檢測157第13章滾動軸承 159 HYPERLINK l bookma

20、rk276 o Current Document 本章重難點159 HYPERLINK l bookmark250 o Current Document 本章要點159典型例題與解題技巧169 HYPERLINK l bookmark340 o Current Document 歷年考研真題評析172 HYPERLINK l bookmark318 o Current Document 課后習題全解174 HYPERLINK l bookmark320 o Current Document 重要知識點回顧與檢測177第14章聯(lián)軸器和離合器178 HYPERLINK l bookmark326

21、o Current Document 本章重難點178 HYPERLINK l bookmark328 o Current Document 本章要點178 HYPERLINK l bookmark338 o Current Document 典型例題與解題技巧179歷年考研真題評析課后習題全解重要知識點回顧與檢測 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark322 o Current Document 第15章軸185 HYPERLINK l bookmark350 o Current Document 本章重難點1防 HYPERLINK l bookmark308

22、o Current Document 本章要點18.; HYPERLINK l bookmark314 o Current Document 典型例題與解題技巧188 HYPERLINK l bookmark316 o Current Document 歷年考研真題評析?) HYPERLINK l bookmark298 o Current Document 課后習題全解1J2 HYPERLINK l bookmark300 o Current Document 重要知識點回顧與檢測2um第16章彈簧2)3本章重難點 2U3本章要點 HYPERLINK l bookmark358 o Curr

23、ent Document 典型例題與解題技巧205 HYPERLINK l bookmark360 o Current Document 歷年考研真題評析2u課后習題全解 HYPERLINK l bookmark362 o Current Document 重要知識點回顧與檢測212第17章機座和箱體簡介211 HYPERLINK l bookmark368 o Current Document 本章要點211第18章 減速器和變速器21- HYPERLINK l bookmark374 o Current Document 本章要點215 HYPERLINK l bookmark376 o

24、Current Document 重要知識點回顧與檢測216本章要點曬一、本課程的內(nèi)容 躥 川叮刪I I ill 51刪磁嫌艸沁tatwrcFfF”, f、”枷仙刖刪WiW11TWMOTI本課程的內(nèi)容是介紹整臺機器機械部分設(shè)計的基本知識重點討論一般尺寸和常用工作參數(shù)下 的通用零件的設(shè)計包括它們的基本設(shè)計理論和方法，以及技術(shù)資料、標準的應(yīng)用等。本書討論的具體內(nèi)容是：總論部分- 機器及零件設(shè)計的基本原則、設(shè)計計算理論、材料選擇、結(jié)構(gòu)要求以及摩擦、磨損、 潤滑等方面的基本知識。連接部分螺紋連接鍵、花鍵及無鍵連接銷連接，釧接焊接，膠接與過盈連接等。傳動部分一 螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳

25、動以及摩擦輪傳動等。軸系部分- 滑動軸承、滾動軸承、聯(lián)軸器與離合器以及軸等。其他部分彈簧、機座和箱體、減速器和變速器等。二、本課程的性質(zhì)本課程的性質(zhì)是以一般通用零件的設(shè)計為核心的設(shè)計性課程，而且是論述它們的基本設(shè)計理論 與方法的技術(shù)基礎(chǔ)課程。三、本課程的任務(wù)本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學生以下能力：有正確的設(shè)計思想并勇于創(chuàng)新探索。掌握通用零件的設(shè)計原理、方法和機械設(shè)計的一般規(guī)律，進而具有綜合運用所學的知識、研究改進 或開發(fā)新的基礎(chǔ)件及設(shè)計簡單的機械的能力。3具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。掌握典型機械零件的試驗方法,獲得實驗技能的基本訓練。了解國家當前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并對

26、機械設(shè)計的新發(fā)展右所解。機械設(shè)計總論(第九版)同步輔導及習題全解本章要點 一、機器的組成簡單的機器由原動機、傳動、執(zhí)行三部分組成另外還會有不同程度的增加例如控制系統(tǒng)、輔助 系統(tǒng)等其如圖2-1所示。二.設(shè)計機器的一般程序設(shè)計機器的一般程序分為計劃、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、技術(shù)文件的編制這幾個階段同時要掌握 計算機在機械設(shè)計中的應(yīng)用如表2-1所示（見下頁）。三、對機器的主要要求1使用功能要求 機器應(yīng)有預(yù)定的使用功能。經(jīng)濟性要求機器的經(jīng)濟性體現(xiàn)在設(shè)計、制造和使用的全過程中.設(shè)計機器時就要全面綜合地進行考慮、設(shè)計 制造的經(jīng)濟性表現(xiàn)為機器的成本低;使用經(jīng)濟性表現(xiàn)為高生產(chǎn)率高效率較少地消耗能源、原材料和輔助材

27、料，以及低的管理和維護費用等。3勞動保護和環(huán)境保護要求（1）要使所設(shè)計的機器符合勞動保護法規(guī)的要求。（2）要把環(huán)境保護提到一個重要的位置4壽命與可靠性的要求任何機器都要求能在一定的壽命下可靠地工作。5其他專有要求 對不同的機器還有一些為該機器所特有的要求。表2-1設(shè)計機器的一般程序設(shè)計的階段工作步驟階段的目標計劃提出任務(wù)*分析對機器的需求確定任務(wù)要求設(shè)計任務(wù)書機械設(shè)計總論機器功能分析提出可能的解決方案方案設(shè)計組合兒種可能的方案提出原理性的設(shè)計方案原理圖或機構(gòu)運 動簡圖技術(shù)設(shè)計技術(shù)文件的編制決策選定方案明確構(gòu)形要求結(jié)構(gòu)化I零件設(shè)計*I部傳設(shè)訃I總砧如編制技術(shù)文件總體設(shè)計草圖及部件裝配草圖，并繪制

28、出零件 圖、部件圖及總裝圖編制設(shè)計計算說明書、使用說明書、標準明細 表、其他技術(shù)文件等四、機械零件的主要失效形式機械零件不能正常工作稱為失效。機械零件的主要失效形式有：整體斷裂：由于零件的應(yīng)力超過其疲勞極限或由于危險截面上的應(yīng)力超過零件的強度極限而造 成的失效。機械設(shè)計(第九版)同步輔導及習題全解過大的殘余變形：由于零件的應(yīng)力超過其材料的屈服極限而引起過大的變形量使零件不能正常 工作。零件的表面破壞:零件的表面破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞。這些破壞形式都是隨工作時間的 延續(xù)而逐漸發(fā)生的。腐蝕是發(fā)生在金屬表面的一種電化學或化學侵蝕現(xiàn)象。腐蝕的結(jié)果是使金屬表面產(chǎn)生銹蝕從而 使零件表面遭到破壞。對

29、于承受變應(yīng)力的零件還要引起腐蝕疲勞現(xiàn)象：磨損是兩個接觸表面在作相對運動的過程中發(fā)生物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象：接觸疲勞是零件表面長期受到接觸變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生裂紋或剝落的現(xiàn)象。破壞正常工作條件引起的失效:有些機械零件只有在一定的工作條件下才能正常工作如果這此 必備的工作條件被破壞，就將導致零件的失效。五、設(shè)計機械零件時應(yīng)滿足的基本要求亠機械零件究竟經(jīng)常發(fā)生哪種形式的失效要根據(jù)各行各業(yè)使用大量的不同機器的失效結(jié)果來具 體分析。腐蝕、磨損和疲勞是引起零件失效的主要原因。1避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求。組成機器的所有零件必須具有相應(yīng)的工作能力否則就會失效 為此機械零件應(yīng)具有足夠的強度、剛度和規(guī)定的壽命。強

30、度是零件抵抗斷裂、過大的殘余變形表面接觸疲勞的能力。剛度是零件抵抗彈性變形的能力冬 件的剛度分為整體變形剛度和表面接觸剛度兩種壽命是指零件正常工作延續(xù)的時間影響零件 壽命的主要因素是疲勞、腐蝕和磨損。大部分機械零件均在變應(yīng)力條件下工作因而疲勞破壞是引起零件失效的主要原因。影響零件材 料疲勞強度的主要因素是:應(yīng)力集中、零件尺寸大小、零件表面品質(zhì)及環(huán)境狀況 在設(shè)計時應(yīng)努力 從這幾方面采取措施，以提高零件抵抗疲勞破壞的能力。2結(jié)構(gòu)工藝性要求。零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性就是要求零件便于加工、便于裝配、費用低等J零件 的結(jié)構(gòu)工藝性不僅與毛坯制造、機械加工、裝配要求有關(guān)而且還與零件的材料、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)設(shè)

31、備條件等有關(guān)。零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計對零件的結(jié)構(gòu)工藝性具有決定性的影響是學習機械設(shè)計時應(yīng)掌 握的一個重點內(nèi)容,應(yīng)給予足夠的重視。經(jīng)濟性要求。經(jīng)濟性要求就是要降低零件的生產(chǎn)成本。通常采取的措施有：采用輕型的零件結(jié)構(gòu)門 降低材料消耗;采用少余量或無余量的毛坯或簡化結(jié)構(gòu)以減少加工工時；采用T.藝件良好的結(jié)構(gòu) 以減少加工和裝配費用;采用廉價材料代替貴重材料;采用組合結(jié)構(gòu)代替整體結(jié)構(gòu)；盡量采用標川 化的零部件取代特殊加工的零部件等。4質(zhì)量小的要求。設(shè)計時應(yīng)力求減小零件質(zhì)量這樣不但節(jié)約材料、便于運輸、降低成本還可以減小 運動零件的慣性改善機器的動力性能可靠性要求。機器是由許多零件組成的，因而機器的可靠性取決于機械

32、零件的可靠性。為了提高零件的可靠性,應(yīng)當使工作條件和零件性能的隨機變化盡可能小，并在使用中加強維護和對工作條 件進行監(jiān)測。六、機械零件的設(shè)計準則根據(jù)機械零件的失效形式及設(shè)計要求，其設(shè)計應(yīng)滿足以下準則:強度準則Y晉剛度準則機械設(shè)計總論壽命準則振動穩(wěn)定性準則可靠性準則R =霜=e_A(/,dz其中入為失效率。七、機械零件的設(shè)計方法 理論設(shè)計。根據(jù)長期總結(jié)出來的設(shè)計理論和實驗數(shù)據(jù)所進行的設(shè)計。經(jīng)驗設(shè)計。根據(jù)對某類零件已有的設(shè)計與使用實踐而歸納出的經(jīng)驗關(guān)系式,或根據(jù)設(shè)計者本人的 工作經(jīng)驗用類比的方法所進行的設(shè)計叫做經(jīng)驗設(shè)計。模型實驗設(shè)計。即把初步設(shè)計的零部件或機器制成小模型或小尺寸的樣機,經(jīng)過實驗的手

33、段對其 各方面的特性進行檢驗根據(jù)實驗結(jié)果對設(shè)計進行逐步修改，從而達到完善。這樣的設(shè)計過程叫 做模型實驗設(shè)計。八、機械零件設(shè)計的一般步驟選擇零件的類型和結(jié)構(gòu)。根據(jù)零件的使用要求，在熟悉各種零件的類型、特性和使用范圍的基礎(chǔ)上 進行。計算零件上的載荷。根據(jù)機器的工作情況,分析和確定作用在所設(shè)計零件上的載荷。分析失效形式，確定設(shè)計準則。根據(jù)零件的類型、結(jié)構(gòu)和所受載荷進行。選擇材料。根據(jù)零件的工作條件和特殊要求選擇適當?shù)牟牧?。確定零件的基本尺寸。通過設(shè)計準則進行計算，確定零件的基本尺寸。零件的結(jié)構(gòu)設(shè)汁.根據(jù)功能、工藝、標準化、經(jīng)濟性等要求進行零件的結(jié)構(gòu)細節(jié)性設(shè)計。校核計算。必要時，對一些重要的零件進行詳

34、細的校核計算，以確定零件工作時的安全程度和結(jié)構(gòu) 的合理性。按標準繪制零件的工作圖編寫計算說明書。九、機械零件的材料及選用機械零件的常用材料有金屬材料、髙分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料幾大類。機械設(shè)計(第九版)同步輔導及習題全解十一、機械現(xiàn)代設(shè)計方法簡介一、選擇題1當零件可能出現(xiàn)疲勞斷裂時，應(yīng)按A.強度B.剛度零件的工作安全系數(shù)為oA.零件的極限應(yīng)力比許用應(yīng)力C.零件的工作應(yīng)力比許用應(yīng)力準則計算。 C.壽命I）.振動穩(wěn)定性B.零件的極限應(yīng)力比工作應(yīng)力 D.零件的工作應(yīng)力比極限應(yīng)力使用要求。滿足使用要求是選擇零件材料的最基本原則。使用要求一般包括：（1）零件的工作和受載情況。（2）對零件尺寸和質(zhì)量的

35、限制。（3）零件的復(fù)雜程度及材料的加工可能性。（4）材料的經(jīng)濟性。（5）材料的供應(yīng)狀況。十、機械零件設(shè)計中的標準化在機械零件設(shè)計中，標準化的作用非常重要。對于保證零件質(zhì)量、節(jié)約材料和設(shè)備、縮短設(shè)計制 造周期、降低成本、便于安裝和維修等具有重大的意義。零件的標準化是通過對零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要 素、材料性能、檢驗方法、設(shè)計方法和制圖要求等制定出各種設(shè)計者共同遵守的標準與標準化密切相關(guān)的是系列化和通用化。系列化是指對于同一產(chǎn)品在同一基本結(jié)構(gòu)或基本條 件下，規(guī)定出若干不同輔助尺寸的產(chǎn)品。通用化是指在不同規(guī)格的同類或不同類產(chǎn)品之間采用同 結(jié)構(gòu)和尺寸的零件。我國現(xiàn)行標準有國家標準（GB）、行業(yè)標準和企業(yè)標準

36、等。出口產(chǎn)品一般應(yīng)符合國際標準（ISO，總體概括為:運用現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學、應(yīng)用力學、微電子學及信息科學等方面的最終成果與手段實現(xiàn) 某方面的轉(zhuǎn)化。重要知識點回顧與檢測3對大量生產(chǎn)、強度要求髙、尺寸不大、形狀不復(fù)雜的零件應(yīng)選擇A.鑄造B.沖壓C.自由鍛造D.模鍛工程上采用幾何級數(shù)作為優(yōu)先數(shù)字基礎(chǔ)級數(shù)項的公比一般取為_75B. 710C. 715I）. /20二、是非題（認為正確的在括號內(nèi)畫/”號，錯誤的在括號內(nèi)畫“X”號）當零件可能出現(xiàn)塑性變形時,應(yīng)按剛度準則計算。2零件的表面破壞主要是腐蝕、膳損和接觸疲芳。 TOC o 1-5 h z 調(diào)制鋼的回火溫度愈高其硬度和強度將愈低，塑性愈好。（ ）機器的設(shè)

37、計階段是決定機器好壞的關(guān)鍵。（ ）5疲勞破壞是引起大部分機械零件失效的主要原因。（ ）隨著工作時間的延長零件的可靠度總是不變。（ ）三、問答題什么是機械零件的條件性計算？機械設(shè)計總論參考答案一、選擇題A 2. B 3D4. B二、是非題X 2. v 3J 4. v 5J 6. x三、問答題條件性計算是合理的簡化計算。機械零件計算中常常對某些復(fù)雜的受力和變形現(xiàn)象作適當而又 合理的簡化,使計算能順利地進行。例如以集中力代替某些實際上的分布力，以點支承代替某些 面支承以均布應(yīng)力代替某些實際上的分布應(yīng)力等。這樣的簡化在工程計算中是允許的，由于其 結(jié)果具有一定的近似性和條件性,通常將這些計算稱為條件性計

38、算。機械設(shè)計(第九版)同步輔導及習題全解第3章機械零件的強度本章重難點1.疲勞曲線的概念、公式和圖形。2 單向穩(wěn)定變應(yīng)力時機械零件的疲勞強度計算單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時機械零件的疲勞強度計算。雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時機械零件的疲勞強度計算，本章要點 一、材料的疲勞特性圖3-1將應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N IO?時的變應(yīng)力強度看作是靜應(yīng)力強度的狀況即|線.AB段;將應(yīng)力循環(huán) 次數(shù)103 N104時的變應(yīng)力強度看作是高周疲勞強度狀態(tài)即曲線CD和D以后段。有限壽命區(qū)間內(nèi)任意循 環(huán)次數(shù)N時的疲勞極限62的炎達式為其中6為循環(huán)特性為廠、循環(huán)次數(shù)大于No的疲勞強度;No為循環(huán)基數(shù);Kn為壽命系數(shù)。、等壽命疲勞曲線同一材料在不同的循

39、球特性廠下，有不同的疲勞極限67,它們之間的關(guān)系可用極限應(yīng)力線圖來 表示:按試驗的結(jié)果這一疲勞特性曲線為二次曲線，但在工程應(yīng)用中，常將其以直線來近似代替（見 圖 3-2）。機械零件的強度圖3-2中點為對稱循環(huán)極限應(yīng)力點，點D%o/2yo/2）為脈動循環(huán)極限應(yīng)力點，點 （八0）為屈服極限應(yīng)力點，點G為過點C作與橫軸OC成135夾角的直線CD與AQ延長線的交 點。G線稱為疲勞強度極限線,GC線上任何一點均代表=+= g(K。+ % ) ( 2ffn + (Tfwn)4.等效對稱循環(huán)變應(yīng)力安全系數(shù)S“及強度條件式為其中加=Kq +舸m四、單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強度計算eraO 機械設(shè)計(第九版)同

40、步輔導及習題全解五、雙向穩(wěn)定變應(yīng)力的疲勞強度計算六、機械零件的抗斷裂強度-(不穩(wěn)定變應(yīng)力可分為非規(guī)律性的和規(guī)律性的兩大類。非規(guī)律性的不穩(wěn)定變應(yīng)力其應(yīng)變力參數(shù)的變化要受到很多偶然因素的影響是隨機變化的 規(guī)律性的不穩(wěn)定變應(yīng)力其計算安全系數(shù)S.,.及強度條件式為S廿$s其中兀=J僉字冰雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞是由法向應(yīng)力0和切向應(yīng)力r同時作用產(chǎn)生的, 其計算安全系數(shù)S.及強度條件為S“念運用斷裂力學對含裂紋結(jié)構(gòu)進行強度分析和安全性評價時通常應(yīng)做以下幾方面的工作分析確定裂紋的形狀、大小及分布以確定初始裂紋的尺寸心通常應(yīng)對構(gòu)件進行精確的無損探傷 來確定血。對構(gòu)件的工作載荷進行充分的分析，運用斷裂力學的知識

41、，確定裂紋頂端的應(yīng)力強度因子113通過斷裂力學試驗，測定構(gòu)件材料的斷裂韌度K1Co4對構(gòu)件進行安全性判斷。七、機械零件的接觸強度 機械中各零件之間力的彳專遞總是通過兩個零件的接觸來實現(xiàn)的。除了共形面(即兩相互接觸血的幾 何形態(tài)完全相同處處貼合)相接觸(例如平面與平面相接觸)的情況外.大量存在著異形曲面相接觸的怡 況。這些異形曲面在未受外力時的初始接觸情況不外乎是線接觸(如圖3-3(2、(b)和點接觸(如圖 3-3(c)、(d)兩種。圖3-3(a)、(c)所示的接觸稱為外接觸圖3-3(b)、(d)所示的接觸稱為內(nèi)接觸。典型例題與解題技巧例1 某鋼材的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限匚】= 275 MPa,屈

42、服極限=355 MPa,取循環(huán)基數(shù)N。=IO? 壽命指數(shù)772= 9,試求循環(huán)次數(shù)N分別為10、5X1(/、10*次時相應(yīng)的壽命系數(shù)Kn和 疲勞極限O-1N o解題過程由題意知機械零件的強度(T-iNi = Kni(7_】=1. 67 X 275 = 459 MPa由于 355 MPa =，所以取 ct-ini = 6 = 355 MPaa-iN2 = Kn2(ti = 1 08 X 275 = 297 MPa 因 M = 108 N()= IO7，故應(yīng)取 M = IO7a-iN3 = Kn3(t_i = 1 X 275 = 275 MPa例2 已知：應(yīng)力幅6 = 200MPa,平均應(yīng)力= O

43、MPa,求出最大應(yīng)力久噠、最小應(yīng)力曲n和應(yīng)力 特性系數(shù)廠，并畫出應(yīng)力隨著時間的變化曲線，說明這是什么類型的應(yīng)力。解題過程 由應(yīng)力幅平均應(yīng)力求得最大應(yīng)力6 = (cTmax 皿)/2 = 200MPa6n = (amax +)/2 = OMPa Tmax = 200MPa最小應(yīng)力(Tmin = 200MPa應(yīng)力特性系數(shù)r = (Tmm /tTnwx = 1由求出的應(yīng)力特性系數(shù)廠=一1可以知道,這是對稱循環(huán)變應(yīng)力見圖3-4。例3 機械零件上，規(guī)律性單向不穩(wěn)定對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力如圖35所示。6 =600 MPas =550 MPa,=450 MPa,在每一個工作周期內(nèi)各應(yīng)力均作用一次=也=朋=10：,

44、=107,壽命系數(shù)m = 9,久】=400 MPa。求：家件總壽命損傷率；估計農(nóng)件剩余壽命還能工作多少周期。2 機械設(shè)計(第九版)同步輔導及習題全解解題過程（1）求零件總壽命損傷率。（計）=io7 X （|） =2. 60X 105 Ni = N（） = 10： X （鶉）=5. 69X 1（）： M = No（腎）=2x（帑）= 34.64 X 10105105.1Q52. 60 X IO：十 5. 69 X 10十 34. 64 X 10（2）估計零件剩余壽命還能工作多少周期。因為所以戀=（1-舟）/ 舟=0.7X2例4 某合金鋼制的軸受彎曲穩(wěn)定變應(yīng)力（應(yīng)力循環(huán)特性廠為常數(shù)）作用。已知該軸

45、危險載面的久“、 =250MPa,（jmin =50MPa,該軸材料的 o = 450MP3，m = 700MPa = 800MPa軸危險載 面處的綜合影響系數(shù)（Kd = 2.0,壽命系數(shù)Kn = 12。試：（1）繪制該零件的簡化疲勞極限應(yīng)力圖；（2）分別用圖解法和解析法計算該軸的安全系數(shù)。知識點竅零件的簡化疲勞極限應(yīng)力圖與試件的簡化疲勞極限應(yīng)力圖是有區(qū)別的前者必須考慮綜合影響系數(shù)（& ）的影響但（KJf,只影響變應(yīng)力的應(yīng)力幅（久）而不影響變應(yīng)力的 平均應(yīng)力（am）o解題過程 （1）求零件簡化疲勞極限應(yīng)力圖上對稱循環(huán)點坐標八（翠；）即4（X270）；脈動循環(huán)點的坐標廳（警療%）即廳（42（）2

46、10）；屈服極限點的坐標GSs,0）,即G（800,0）e選比例尺宀=1。（器）繪制該零件的簡化疲勞極限應(yīng)力圖（圖3-6）.31（3）求零件的工作應(yīng)力參數(shù)（久心、廠），并在簡化疲勞極限應(yīng)力圖中標出零件的工作點 NGPa）的位置。零件的應(yīng)力幅：零件的平均應(yīng)力:曲；咖=150MPa 皿丁亦=iooMPa機械零件的強度工作應(yīng)力點N（100,150）的位置見圖3-60（4）計算軸的安全系數(shù)。圖解法求安全系數(shù):連接ON得極限應(yīng)力點N,則= ON，= OMf =弘 X 16.5 =們二 _ 麗 _ OM _ & X 10 -解析法求安全系數(shù)：因應(yīng)力等效系數(shù)，久=亦二 =0. 2857,故6）$ Kno-l

47、 1 2 X 450 _。=（Kg）d6+幾=2 X 150 + 0. 2857 X 100 歷年考研真題評析題1 （吉林工業(yè)大學2005年考研試題）45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后的性能為（7-1 = 300N/mm2,7W = 9 N。=107,以此材料作試件進行試驗，先以對稱循環(huán)變應(yīng)力6 = 500N/mm2作用=10 次再以氐=400N/mm2作用于試件，求還能循環(huán)多少次才會使試件破壞。知識點竅這是屬于不穩(wěn)定變應(yīng)力作用下的疲勞強度計算問題，應(yīng)根據(jù)疲勞損傷累積假說（Miner 2假說）進行計算：2晉=0722現(xiàn)取等號右邊為1計算。,=N i解題過程凸No =*NM = N （紆=& X （鵲），106 X

48、 1. 00777N2 = 107 X105 X 7. 50847舟 + 篦=1,處=（1 一舟）N2 = 6. 7634 X 10s4 機械設(shè)計(第九版)同步輔導及習題全解題2 （大連理工大學2005年考研試題）一轉(zhuǎn)軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，受規(guī)律性非穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng) 力作用，各級應(yīng)力的最大值分別為6max = 125N/mm2 ,（j2max = 115N/mm?,軸時= 100N/mm2,作用次數(shù)分別為？n = 3 X 103次，血=7X104次，陽=4X 106次，并已知匚】 =25ON/mnr = 9,No = 107 ,ka = 1 76,為=0 78.0= 0 95. = 0. 34,

49、許用安全系數(shù) D?ca = 1. 5,試校核該軸的疲勞強度。知識點竅（1）該軸疲勞強度計算屬單向不穩(wěn)定變應(yīng)力作用下的疲勞強度計算問題用疲勞損傷累 積假說進行計算。（2）彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)K。=（鬟+音1）扌其中爲辰、0題中已給強化系數(shù)金題中未給，當作表面未進行強化處理他=1。（3）對稱循環(huán)變應(yīng)力循環(huán)特性廠=1,零件的極限應(yīng)力為eh =（4）在計算安全系數(shù)時，在6中選一個作為計算時采用的應(yīng)力值，一般選最大者6或作用時間最長者求出應(yīng)力情況系數(shù)念，慫解題過程（牛+于一1）古=（抖| +需一“XI 7 31（7-1 e = a- /K = 10& 2N/mm2 o選6max為計算應(yīng)力值（因6狀

50、最大）=+（擄）+4X105 （揺門 =0. 7278=1. 19 103時，在一定的應(yīng)力變化規(guī)律下極限應(yīng)力點與極限應(yīng)力曲線中的屈服曲線相交時也“按 靜強度條件計算。三、計算題1解 （1）應(yīng)先求出應(yīng)力情況系數(shù)Ks。由題意得J僉名M倉）=X （鶉）十1（）（韶）+10、（冊）=0. 634S = -1 - = = 1 18 Kq 0.634 X 600（2）求總損傷率。由題意得.M=N（）= 107 X=7.5X1M = No （寧）=107 X （） = 16. 4 X 10M = N。（寧）=IO? X （諜）=38 7 X 10s各級應(yīng)力的工作循環(huán)次數(shù)為ri = ”2 =加= 10試件的總

51、損傷率為S7A = 1| 2| “3.N, N. M 十 N,=2+12!_ + _io_=（）。25X 10!,16.4 X 1053& 7、1（）求剩余丁作循環(huán)次數(shù)幾需用Miner方程。但總損傷率等于1時事件發(fā)生疲勞破壞山 題意得得故2解（1）G 仏=血 + x | 血 + / |=工斗工豐# =叢 4止+坐、Ni N2 N3 Ni N2 N3 Jn 70 y M N2 N35 2 入 N2N3+MN3+MN225fiz式中J接合面間摩擦系數(shù)i接合面對數(shù)K、一防滑系數(shù)z螺栓數(shù)目受翻轉(zhuǎn)力矩M螺栓所受的最大匸作載荷卜 mnx Z I式中:M翻轉(zhuǎn)丿J矩L.TU.X鳳遠螺栓越離nU / / I !

52、 I-i = I螺紋類別受載典型圖例及每個螺栓所受的工作載荷受旋轉(zhuǎn)力矩T受剪 螺栓 連接每個螺栓所受工作剪力f = HZ式中:F 橫向力z螺栓數(shù)目受力最大螺栓所受工作剪力Fmax 玄式中：T旋轉(zhuǎn)力矩fax最遠螺栓距離螺紋連接和螺旋傳動E * = r? +網(wǎng)+丘E六、螺紋連接的強度計算（見表5-2）表5-2 螺栓連接強度計算螺栓連接類別強度準則松螺栓連接CT = ?/4W 或只受預(yù)緊力的緊螺栓連接1. 3F0 r n f 4X1. 3F0受預(yù)緊力和軸向工作載荷的緊 螺栓連接受軸向靜載荷需M列需& 受軸向變載荷 m =石%;磊=受的力的餃制孔用螺栓連接螺栓桿的剪切強度條件r =匸敘 。 栓桿與孔壁

53、的擠壓強度條件 =幾仁 什2,故取久=C(tp2 = 80MPa按剪切強度計算因為r = 2T/(zD7rrdl/4) r又,查表得M10的錢制孔用螺栓光桿直徑必=llmm所以= 3Dm曲門/4 = 3 X 340 X 1 X zr X 1P X 120/4N mm=11632060. 96N mm校核螺栓與孔壁配合面間的擠壓強度TP = Fs/（d%9T式中/訕為配合面最小接觸高度根據(jù)圖5-2結(jié)構(gòu)h =九訕=60mm 35 mm = 25mm=2 仏 =2 X 116320.96葉 _ 6 X 340 X 11 X 25=41. 47MPa 30. 721mm)。 確定普通螺栓公式長度/查表

54、得 螺母GB6170 86 M36,螺母高度= 31mm查表得彈簧墊圈GB93 - 87 36,彈簧墊圈厚度6 = 9mm則/ = 2+加+ s+(0. 2 03)d = 2X35 + 31 + 9 + (0. 2 0. 3) X 36=117. 2 120. 8mm取 1= 120mm(按標準GB5782- 86,/系列10進位)故螺栓標記 GB5782 - 86M36 X 120螺紋連接和螺旋傳動例2 如圖5-3(a)所示液壓缸蓋螺栓組選用6個M16的螺栓。若已知螺栓小徑弘=13. 835mm, 螺栓材料許用拉應(yīng)力= llOMPa,液壓缸直徑D = 150mm,液壓缸壓力p = 2MPa,

55、預(yù)緊 力 F。= 11000NCb/(Cb+Cm)=0.8,進行下列計算：求螺栓的工作載荷、總拉力以及被連接件的殘余預(yù)緊力。校核螺栓的強度是否足夠。按比例畫出螺栓與被連接件的受力變形圖，并在圖上標出九、爲、F、F2、F、Fi o知識點竅受軸向工作載荷的緊螺栓連接，首先是受預(yù)緊力作用，螺栓被拉伸被連接件被壓縮，然后受軸向工作載荷，螺栓進一步被拉緊、被加載被連接件之間的壓緊力由于預(yù)緊力減 小至殘余預(yù)緊力而被減載壓縮變形得以部分恢復(fù)。螺栓所受總拉力為殘余預(yù)緊力與工 作載荷之和。解題過程(1)求單個螺栓所受的工作載荷、總拉力和被連接件的殘余預(yù)緊力在液壓缸壓力作用下螺栓所受軸向工作載荷為F = 2 X

56、yr 乂 邁生 n = 5890. 49N4z4X6螺栓所受總拉力F2 = Fa + F 廠罷丁 = (11000 + 0. 8 X 5890. 49)N = 15712. 39NCb I* Cqm被連接件的殘余預(yù)緊力F=尸2 _F = (15712. 39 5890. 49)N = 9821. 9N(2)校核螺栓的強度螺栓危險截面的拉應(yīng)力為1. 3F24 X 1.3 X 15712. 39-cX 13.835 MU4135. 94 MPa8 機械設(shè)計(第九版)同步輔導及習題全解3 W（llOMPa）故螺栓的強度不夠。（3）畫螺栓與被連接件的受力變形圖（圖5-3（b）= 8可得蕓=心即器=。若

57、lanZ?l = 1 噸=例3 如圖5-4所示試計算一螺旋起重器（千斤頂）的螺桿和螺母的主要尺寸。已知起重量Q二40kN,最大起重高度L = 180 mm。圖5-4解題過程 （1）選用材料。螺桿材料選用45號鋼心=300 MPajI母材料選用ZCu-19N4n2. 花確 定需用壓強”=15 MPao（2）確定螺紋牙型。梯形螺紋的工藝性好牙根強度高對中性好.本例采用梯形螺紋、.（3）按耐磨性計算初選螺紋的中徑腫選用梯形螺紋且螺樸兼作支承故取 - 2. 5根 據(jù)教材式（5-43）得也=0- 87515 = 26. 13 mm 按螺桿抗壓強度初選螺紋的內(nèi)徑根據(jù)第四強度理論城強度條件為4。本例取值為5

58、。故d4 X 1 3SQ7T(7s=33. 2 mm螺紋連接和螺旋傳動/4 X 1. 3 X 5 X 40000V 3. 14 X 300綜合考慮,確定螺桿直徑。比較耐磨性計算和抗壓強度計算的結(jié)果，可知本例螺桿直 徑的選定應(yīng)以抗壓強度計算的結(jié)果為準按國家標準GB/T5796-1968選定螺桿尺寸參 數(shù)：螺紋外徑/= 44 mm；螺紋內(nèi)徑= 36 mm；螺紋中徑弘=40. 5 mm；螺紋線數(shù)r?= 1 螺距 P = 7 mm。校核螺旋的自鎖能力。對傳力螺旋傳動來說，一般應(yīng)確保自鎖性要求，以避免事故。 本例螺桿的材料為鋼，螺母的材料為青銅，鋼對青銅的摩擦系數(shù)/=009(查機械設(shè)計 手冊)。因為梯形

59、螺紋牙型角a = 30,0= a/2 = 15,所以“ =arCtan = arCtan 3. 14X40.5 = 39, = arctanA = arctan 歳=arctan 命=5。19因0 = 0,可以滿足自鎖要求。計算螺母高度 H。因選 0 = 2. 5,所以=2. 5X40.5 = 101. 5 mm,取為 102mm。螺紋圈數(shù)計算江=H/P = 102/7 = 14. 5。螺紋圈數(shù)最好不要超過10圈，因此宜作調(diào)整。一般手段是在不影響自鎖性要求的前提下，可適當增大螺距P而本例螺桿直徑的選定 以抗壓強度計算的結(jié)果為準，耐磨性已相當富裕所以可適當減低螺母高度?，F(xiàn)取螺母髙度H = 70

60、mm,則螺紋圈數(shù)z = 10,滿足要求。螺紋牙的強度計算。由于螺桿材料強度一般遠大于螺母材料強度，因此只需校核螺 母螺紋的牙根強度。根據(jù)教材表5 13,對于青銅螺母刁=3040 MPa,這里取刁= 30 MPa,由教材式(5-48)得螺紋牙危險截面的剪切應(yīng)力為=6. 36 MPa rQ =40000Mu _ 3. 14 X 44 X 0. 65 X 7 X 10滿足要求。螺悸螺紋根部一般不會彎曲折斷，通?？梢圆贿M行彎1山強度校核。螺桿的穩(wěn)定性計算。當軸向壓力大于菓一臨界值時,螺桿會發(fā)生側(cè)向彎初喪失穩(wěn)泄 性。如圖5-4(b)所示，取B = 70 mm,則螺桿的工作長度/ = 1 B + H/2