機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第五版)課后習(xí)題答案(整理版)

1、完整版)至解 圖 題圖 題圖 題圖 題 解 解 解 解 解 解 解 解解 3解 3解 1224，和解 （ a21（ b b解頂 隙解由解 由得解 ；。解 得于解 、圖 題 、 。圖 題圖圖 題解 解 、 、 、 、解因解 （ ，解解 、。、。、11-1 解 1）由公式可知：輪齒的工作應(yīng)力不變，則則，若，該齒輪傳動(dòng)能傳遞的功率11-2解 由公式可知，由抗疲勞點(diǎn)蝕允許的最大扭矩有關(guān)系：設(shè)提高后的轉(zhuǎn)矩和許用應(yīng)力分別為、當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩和功率可提高 69%。11-3解 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)分別驗(yàn)算其接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。（ 1）許用應(yīng)力查教材表 11-1 小齒輪 45 210230HBS取 220HB

2、S；大齒輪 ZG270-500 正火硬度：140，取 。查教材圖 11-7查教材圖 11-10查教材表 11-4 取，,，故：（ 2）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，驗(yàn)算公式為：其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù) 查教材表 11-3 得齒寬中心距齒數(shù)比則：、，能滿足接觸強(qiáng)度。（ 3）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，驗(yàn)算公式：其中：齒形系數(shù)：查教材圖 11-9 得、則 ：滿足彎曲強(qiáng)度。11-4解 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是磨損，目前的設(shè)計(jì)方法是按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并將許用應(yīng)力降低以彌補(bǔ)磨損對(duì)齒輪的影響。（ 1）許用彎曲應(yīng)力 查教材表 11-1 小齒輪45 210230HBS取 220HBS；大齒輪45 鋼正火硬度：170，取 190HBS。查

3、教材圖 11-10 得,查教材表 11-4，并將許用應(yīng)用降低 30%故（ 2）其彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù) 查教材表 11-3 得取齒寬系數(shù)齒數(shù)，取齒數(shù)比齒形系數(shù) 查教材圖 11-9 得、因故將代入設(shè)計(jì)公式因此取模數(shù)中心距齒寬11-5解 硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是折斷，設(shè)計(jì)方法是按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并驗(yàn)算其齒面接觸強(qiáng)度。（ 1）許用彎曲應(yīng)力查教材表 11-1，大小齒輪材料 40Cr 表面淬火硬度：5256HRC，取 54HRC。查教材圖 11-10 得，查材料圖 11-7 得。查教材表 11-4，因齒輪傳動(dòng)是雙向工作，彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)，應(yīng)將極限值乘 70%。故（ 2）按彎

4、曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)公式：其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù) 查教材表 11-3 得取齒寬系數(shù)齒數(shù)，取齒數(shù)比齒形系數(shù) 應(yīng)將齒形系數(shù)較大值代入公式，而齒形系數(shù)值與齒數(shù)成反比，將小齒輪的齒形系數(shù)代入設(shè)計(jì)公式，查教材圖 11-9 得因此取模數(shù)（ 3）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，驗(yàn)算公式：其中：中心距齒寬，取滿足接觸強(qiáng)度。11-6解 斜齒圓柱齒輪的齒數(shù) 與其當(dāng)量齒數(shù)之間的關(guān)系：（ 1）計(jì)算傳動(dòng)的角速比用齒數(shù)。（ 2）用成型法切制斜齒輪時(shí)用當(dāng)量齒數(shù)（ 3）計(jì)算斜齒輪分度圓直徑用齒數(shù)。選盤(pán)形銑刀刀號(hào)。（ 4）計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)用當(dāng)量齒數(shù)查取齒形系數(shù)。11-7解 見(jiàn)題 11-7 解圖。從題圖中可看出，齒輪1 為左旋，齒輪2 為右旋。當(dāng)齒輪

5、1 為主動(dòng)時(shí)按左手定則判斷其軸向力；當(dāng)齒輪 2 為主動(dòng)時(shí)按右手定則判斷其軸向力。輪 1為主動(dòng) 輪 2 為主動(dòng)時(shí)圖 11.2 題 11-7 解圖11-8解 見(jiàn)題 11-8 解圖。齒輪 2 為右旋，當(dāng)其為主動(dòng)時(shí)，按右手定則判斷其軸向力方向；徑向力總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；圓向力的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反。圖 11.3 題 11-8 解圖11-9解 （ 1）要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級(jí)斜齒輪 3 的螺旋經(jīng)方向應(yīng)與齒輪2 的旋向同為左旋，斜齒輪 4 的旋向應(yīng)與齒輪3 的旋向相反，為右旋。（ 2）由題圖可知：、分度圓直徑軸向力要使軸向力互相抵消，則：33 俄即11-10解 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)分別

6、校核其接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。（ 1）許用應(yīng)力查教材表 11-1 小齒輪 40MnB調(diào)質(zhì)硬度：240280HBS取 260HBS；大齒輪 35SiMn調(diào)質(zhì)硬度：200260HBS，取 230HBS。查教材圖 11-7：；查教材圖 11-10：查教材表 11-4 取；，故：（ 2）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，其校核公式：其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù) 查教材表 11-3 得齒寬中心距齒數(shù)比則：滿足接觸強(qiáng)度。（3）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，校核公式：小齒輪當(dāng)量齒數(shù)大齒輪當(dāng)量齒數(shù)齒形系數(shù) 查教材圖 11-9 得、滿足彎曲強(qiáng)度。11-11解 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后驗(yàn)算其彎曲強(qiáng)度：（ 1）許用應(yīng)力查教材表 11-1 小齒

7、輪 40MnB調(diào)質(zhì)硬度：240280HBS取 260HBS；大齒輪 45 210230HBS，取 220HBS。查教材圖 11-7：；查教材圖 11-10：查教材表 11-4 取；，故：（ 2）按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)公式：其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù) 查教材表 11-3 得齒寬系數(shù) 取中心距齒數(shù)比將許用應(yīng)力較小者代入設(shè)計(jì)公式則：取中心距初選螺旋角大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比：，取模數(shù)，取螺旋角（ 3）驗(yàn)算其彎曲強(qiáng)度，校核公式：小齒輪當(dāng)量齒數(shù)大齒輪當(dāng)量齒數(shù)齒形系數(shù) 查教材圖 11-9 得、滿足彎曲強(qiáng)度。11-12解 由題圖可知：，高速級(jí)傳動(dòng)比低速級(jí)傳動(dòng)比輸入軸的轉(zhuǎn)矩中間軸轉(zhuǎn)矩輸出軸轉(zhuǎn)矩11-13解 硬齒面閉式齒

8、輪傳動(dòng)應(yīng)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后驗(yàn)算其接觸強(qiáng)度。（ 1）許用應(yīng)力查教材表 11-1 齒輪 40Cr 表面淬火硬度：5256HRC 取54HRC。查教材圖 11-7：查教材圖 11-10：查教材表 11-4 取，故：（ 2）按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)公式：其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù) 查教材表 11-3 得齒寬系數(shù) 取大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比：，取分度圓錐角小齒輪當(dāng)量齒數(shù)大齒輪當(dāng)量齒數(shù)齒形系數(shù) 查教材圖 11-9 得 、則平均模數(shù)：大端模數(shù)?。?3）校核其接觸強(qiáng)度，驗(yàn)算公式：其中：分度圓直徑錐距齒寬則：取滿足接觸強(qiáng)度。11-14解 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)只需驗(yàn)算其彎曲強(qiáng)度（ 1）許用彎曲應(yīng)力查教材表 11-1 小齒輪 45

9、210230HBS取 220HBS；大齒輪 ZG310-570 正火硬度：160200HBS 取 190HBS。查教材圖 11-10：查教材表 11-4 ?。?，故：（ 2）校核彎曲強(qiáng)度，驗(yàn)算公式：其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩載荷系數(shù) 查教材表 11-3 得分度圓錐角小齒輪當(dāng)量齒數(shù)大齒輪當(dāng)量齒數(shù)齒形系數(shù) 查教材圖 11-9 得、分度圓直徑錐距齒寬系數(shù)平均模數(shù)則：滿足彎曲強(qiáng)度。11-15解 （ 1）圓錐齒輪 2的相關(guān)參數(shù)分度圓直徑分度圓錐角平均直徑軸向力（ 2）斜齒輪 3 相關(guān)參數(shù)分度圓直徑軸向力（ 3）相互關(guān)系因得：（4）由題圖可知，圓錐齒輪 2 的軸向力指向大端，方向向下；斜齒輪 3 的軸向力方向指向上，

10、轉(zhuǎn)動(dòng)方向與錐齒輪 2 同向，箭頭指向右。齒輪3 又是主動(dòng)齒輪，根據(jù)左右手定則判斷，其符合右手定則，故斜齒輪 3 為右旋。圖 11.6 題 11-16 解圖11-16解 見(jiàn)題 11-16 2 3 與其圓周力方向相反。13-1解 （ 1 ）（ 2 ）=2879.13mm（ 3 ）不考慮帶的彈性滑動(dòng)時(shí)，（ 4 ）滑動(dòng)率時(shí)，13-2解（ 1 ）（ 2 ）=（ 3 ）=13-3解 由圖 可知=圖 13.6 題 13-3 解圖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：=

11、1.92 kW, 由教材表 13-2 得：由教材表 13-5 得：取 z=313-6解 由教材表 13-6 得由圖 13-15 得選用 A 型帶由教材表 13-3 得選初選取=1979.03mm由教材表 13-2 得=2000mm由教材表 13-3 得：=1.92 ， 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=413-7解 選用 A 型帶時(shí)，由教材表 13-7 得，依據(jù)例 13-2 可知：，=2240mm ， a =757mm ，i =2.3 ，。由教材表 13-3 得=2.28 ， 由教材表 13-4 得： =0.17kW， 由教材表

12、 13-2 得：取 z =5由此可見(jiàn)，選用截面小的 A 型帶較截面大的 B 型帶，單根帶的承載能力減小，所需帶的根數(shù)增多。13-8 解略。13-9解 由教材表 13-9 得 p =15.875mm ，滾子外徑15.875(0.54+cot15.875(0.54+cot=113.90mm=276.08mm=493.43mm13-10解 （） 由圖 13-33得查教材表 13-11，得取由式（ 13-18）得P （ 2 ）由圖 13-33 得可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞（ 3 ）由圖 13-34 查得可用滴油潤(rùn)滑。13-11解（ 1 ）鏈輪齒數(shù)假定， 由教材表 13-10，取，選實(shí)際傳動(dòng)比鏈輪節(jié)數(shù)初選中心

13、距=取由教材表 13-13 查得 取估計(jì)此鏈傳動(dòng)工作位于圖 13-33 所示曲線的左側(cè)，由教材表13-11 得采用單排鏈，由教材圖 13-33 得當(dāng)=960r/min 時(shí)，08A 鏈條能傳遞的功率 滿足要求，節(jié)距 p =12.7mm。（ 4 ）實(shí)際中心距（ 5）驗(yàn)算鏈速由式 13-19 得，符合原來(lái)假定。13-12解 （ 1）鏈速 v由教材表 13-9 得，10A 型滾子鏈，其鏈節(jié)距p=15.875mm，每米質(zhì)量 q=1kg/m，極限拉伸載荷（單排）Q=21800N。速度，故應(yīng)驗(yàn)算靜強(qiáng)度。（ 2）緊邊拉力離心拉力由于是水平傳動(dòng)， K y =7 ，則懸垂拉力緊邊拉力根據(jù)式（ 13-19）可得所需

14、極限拉伸載荷所以選用 10A型鏈不合適。14-1解 I 為傳動(dòng)軸， II 、 IV 為轉(zhuǎn)軸， III 為心軸。14-2解圓整后取 d=37 mm 。14-3解14-4解按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，即：代入數(shù)值計(jì)算得：。14-5解 這兩個(gè)軸都是心軸，只承受彎矩。兩種設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化圖如下：圖 14.5 題 14-5 解圖圖 14.6 （ a ）中，因?yàn)槭切妮S，故，查相關(guān)手冊(cè)得：，則考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，直徑再擴(kuò)大 4 % 。得：圖 14.6 （ b ）中，14-6解故。14-7解 由題可知， 若不計(jì)齒輪嚙合及軸承摩擦的功率損失，則（ i = , ）設(shè)：，則，14-8解 1. 計(jì)算中間軸上的齒輪受力中間軸所受轉(zhuǎn)

15、矩為：圖 14.8 題 14-8 解圖2. 軸的空間受力情況如圖 14.8 （ a ）所示。3. 垂直面受力簡(jiǎn)圖如圖 14.8 （ b ）所示。垂直面的彎矩圖如圖 14.8 （ c ）所示。4. 水平面受力簡(jiǎn)圖如圖 14.8 （ d ）所示。水平面的彎矩圖如圖 14.8 （ e ）所示。B 點(diǎn)左邊的彎矩為：B 點(diǎn)右邊的彎矩為：C 點(diǎn)右邊的彎矩為：C 點(diǎn) 左 邊的彎矩為：5. B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)處的合成最大彎矩為：6. 轉(zhuǎn)矩圖如圖 14.8 （ f ）所示，其中7 可看出， B 截面為危險(xiǎn)截面，取。，則危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩為：查表得：，則按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸 II 的直徑為：考慮鍵槽對(duì)軸的削弱，對(duì)軸

16、直徑加粗 4% 后為：14-9解 該題求解過(guò)程類似于題 14-8 。在此略。14-10解鋼的切變模量，按扭轉(zhuǎn)剛度要求計(jì)算，應(yīng)使即14-11解 1. 求該空心軸的內(nèi)徑空心軸的抗扭截面模量實(shí)心軸的抗扭截面模量令，即解得圓整后取。2 計(jì)算減輕重量的百分率實(shí)心軸質(zhì)量密度體積空心軸質(zhì)量空心軸減輕重量的百分率為 42.12% 。16-1解 由手冊(cè)查得 6005 深溝球軸承，窄寬度，特輕系列，內(nèi)徑，普通精度等級(jí)（0級(jí)）。主要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷；可用于高速傳動(dòng)。N209/P6 圓柱滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑，6級(jí)精度。只能承受徑向載荷，適用于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合，其徑

17、向尺寸輕緊湊。7207CJ 角接觸球軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑，接觸角鋼板沖壓保持架，普通精度等級(jí)。既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷，適用于高速無(wú)沖擊, 一般成對(duì)使用，對(duì)稱布置。30209/P5 圓錐滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑，5級(jí)精度。能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。適用于剛性大和軸承孔能?chē)?yán)格對(duì)中之處，成對(duì)使用，對(duì)稱布置。16-2解 室溫下工作查教材附表 1，；載荷平穩(wěn)，球軸承（ 1）當(dāng)量動(dòng)載荷時(shí)在此載荷上，該軸承能達(dá)到或超過(guò)此壽命的概率是 90%。（ 2）當(dāng)量動(dòng)載荷時(shí)16-3解 室溫下工作；載荷平穩(wěn)，球軸承當(dāng)量動(dòng)載荷查教材附表 1，可選用軸承 6207（基本額定動(dòng)載荷16-4解 （1）

18、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷）。查手冊(cè)， 6313 的，查教材表 16-12，并插值可得，所以，當(dāng)量動(dòng)載荷（ 2）計(jì)算所需基本額定動(dòng)載荷查教材表 16-9，室溫下工作；查教材表 16-10 有輕微沖擊，球軸承因所需的，所以該軸承合適。16-5解 選擇軸承型號(hào)查教材表 16-9，工作溫度125時(shí)，；載荷平穩(wěn)，選用球軸承時(shí)，查教材附表 1，根據(jù)和軸頸，可選用球軸承 6408（基本額定動(dòng)載荷）.選用滾子軸承時(shí)，查教材附表 1，根據(jù)和軸頸，可選用圓柱滾子軸承 N208（基本額定動(dòng)載荷）。（ 2）滾子軸承的載承能力較大，并查手冊(cè)可知其徑向尺寸小。16-6解 （ 1）按題意，外加軸向力已接近，暫選的角接觸軸承類型 70000AC。（ 2）計(jì)算軸承的軸向載荷 (解圖見(jiàn) 16.4b)由教材表 16-13 查得，軸承的內(nèi)部派生軸向力，方向向左，方向向右因，軸承 1 被壓緊軸承 2 被放松（ 3）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷查教材表 16-12，查表 16-12 得，查