機(jī)械原理課后習(xí)題答案部分

PAGEPAGE1《機(jī)械設(shè)計(jì)》習(xí)題解答機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械基礎(chǔ)課程組第1章機(jī)械設(shè)計(jì)概論1－2設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)應(yīng)滿足哪些基本要求？答：1、功能要求滿足機(jī)器預(yù)定的工作要求，如機(jī)器工作部分的運(yùn)動(dòng)形式、速度、運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性、需要傳遞的功率，以及某些使用上的特殊要求（如高溫、防潮等）。2、安全可靠性要求（1）使整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)和零件在規(guī)定的外載荷和規(guī)定的工作時(shí)間內(nèi)，能正常工作而不發(fā)生斷裂、過(guò)度變形、過(guò)度磨損、不喪失穩(wěn)定性。（2）能實(shí)現(xiàn)對(duì)操作人員的防護(hù)，保證人身安全和身體健康。（3）對(duì)于技術(shù)系統(tǒng)的周圍環(huán)境和人不致造成危害和污染，同時(shí)要保證機(jī)器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。3、經(jīng)濟(jì)性在產(chǎn)品整個(gè)設(shè)計(jì)周期中，必須把產(chǎn)品設(shè)計(jì)、銷售及制造三方面作為一個(gè)系統(tǒng)工程來(lái)考慮，用價(jià)值工程理論指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，正確使用材料，采用合理的結(jié)構(gòu)尺寸和工藝，以降低產(chǎn)品的成本。設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)和零部件時(shí)，應(yīng)盡可能標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化，以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低制造成本。4、其他要求機(jī)械系統(tǒng)外形美觀，便于操作和維修。此外還必須考慮有些機(jī)械由于工作環(huán)境和要求不同，而對(duì)設(shè)計(jì)提出某些特殊要求，如食品衛(wèi)生條件、耐腐蝕、高精度要求等。1－4機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則與失效形式有什么關(guān)系？常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有哪些？它們各針對(duì)什么失效形式？答：在設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證所設(shè)計(jì)的機(jī)械零件在正常工作中不發(fā)生任何失效。為此對(duì)于每種失效形式都制定了防止這種失效應(yīng)滿足的條件，這樣的條件就是所謂的工作能力計(jì)算準(zhǔn)則。它是設(shè)計(jì)機(jī)械零件的理論依據(jù)。常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有：1、強(qiáng)度準(zhǔn)則：確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過(guò)大的塑性變形，是最基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。2、剛度準(zhǔn)則：確保零件不發(fā)生過(guò)大的彈性變形。3、壽命準(zhǔn)則：通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。4、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則：高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)注重此項(xiàng)準(zhǔn)則。5、可靠性準(zhǔn)則：當(dāng)計(jì)及隨機(jī)因素影響時(shí)，仍應(yīng)確保上述各項(xiàng)準(zhǔn)則。1－7機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟有哪些？其中哪個(gè)步驟對(duì)零件尺寸的確定起決定性的作用？答：機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟有：1、選擇零件類型、結(jié)構(gòu)；2、計(jì)算零件上的載荷；3、選擇零件的材料；4、確定計(jì)算準(zhǔn)則；5、理論設(shè)計(jì)計(jì)算；6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；7、校核計(jì)算；8、繪制零件工作圖；9、編寫計(jì)算說(shuō)明書及有關(guān)技術(shù)文件其中步驟4對(duì)零件尺寸的確定起決定性的作用。第2章機(jī)械零件的強(qiáng)度2－3靜應(yīng)力計(jì)算的強(qiáng)度準(zhǔn)則是什么？計(jì)算中選取材料極限應(yīng)力和安全系數(shù)的原則是什么？答：靜應(yīng)力時(shí)零件的主要失效形式：塑性變形、斷裂，脆性材料的極限應(yīng)力為（強(qiáng)度極限）；塑性材料的極限應(yīng)力為（屈服極限）2－5機(jī)械零件設(shè)計(jì)中確定許用應(yīng)力時(shí)，極限應(yīng)力要根據(jù)零件工作情況及零件材料而定，試指出金屬材料的幾種極限應(yīng)力各適用于什么工作情況？答：強(qiáng)度極限和適用于脆性材料在靜應(yīng)力作用下使用；塑性材料極限應(yīng)力為（屈服極限）；——持久極限，對(duì)稱循環(huán)為、，脈動(dòng)循環(huán)時(shí)為、。2－12某材料的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限，取循環(huán)基數(shù)試求循環(huán)次數(shù)N分別為7000、25000、620000次時(shí)的有限壽命彎曲疲勞極限。解：∴∴當(dāng)N＝7000，當(dāng)N＝25000，當(dāng)N＝620000，2.13已知某材料的MPa，MPa，，試?yán)L制該材料的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力線圖。解:根據(jù)第3章摩擦、磨損及潤(rùn)滑3.3試描述磨損的一般過(guò)程，為什么要認(rèn)真對(duì)待機(jī)件的磨合階段?答：磨損過(guò)程的三個(gè)階段：磨合（跑合）階段新的零件在開始使用時(shí)一般處于這一階段，磨損率較高。穩(wěn)定磨損階段屬于零件正常工作階段，磨損率穩(wěn)定且較低。劇烈磨損階段屬于零件即將報(bào)廢的階段，磨損率急劇升高。在磨合階段，如果壓力過(guò)大，速度過(guò)高，則磨合期很短，并立即進(jìn)入劇烈磨損階段。所以要認(rèn)真對(duì)待機(jī)件的磨合階段。3.5潤(rùn)滑劑的作用是什么？常用的潤(rùn)滑劑有哪幾類？答：潤(rùn)滑的作用：降低摩擦副的摩擦、減少磨損，以及冷卻、密封、防銹和減振等。常用的潤(rùn)滑劑有：液體潤(rùn)滑劑：有機(jī)油、礦物油、合成油等潤(rùn)滑脂：皂基脂、無(wú)機(jī)脂、烴基脂和有機(jī)脂固體潤(rùn)滑劑：軟金屬，如鉛、金、銀等；無(wú)機(jī)化合物：石墨、二硫化鉬等；有機(jī)化合物：聚四氟乙烯、尼龍等。氣體潤(rùn)滑劑：空氣等。第4章帶傳動(dòng)4－1已知一普通V帶傳動(dòng)傳遞的功率P＝8KW，帶速v＝15m/s，緊邊與松邊拉力之比為3：1，求該帶傳動(dòng)的有效拉力Fe和緊邊拉力F1。解：∵∴∵∴4－2有一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的普通V帶傳動(dòng)，單班制工作，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=1460r/min，中心距a約為370mm，dd1=140mm，dd2=400mm，中等沖擊，輕微振動(dòng)，用三根B型普通V帶傳動(dòng)，初拉力按規(guī)定給定，試求該傳動(dòng)所能傳遞的功率。解題要點(diǎn)：（1）根據(jù)題意可知傳動(dòng)比帶長(zhǎng)mm實(shí)際選用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度`Ld=1600mm小帶輪包角根據(jù)帶傳動(dòng)工作條件，查表可得工作情況系數(shù)KA=1.1;查表可得單根普通B型V帶的基本額定功率P0=2.83kW;查表可得單根普通B型V帶的基本額定功率△P0=0.46kW;查表可得包角系數(shù)；查表可得長(zhǎng)度系數(shù)。（2）根據(jù)，可得該帶傳動(dòng)所能傳遞的功率為4－3設(shè)計(jì)一普通V帶傳動(dòng)。已知所需傳遞的功率P＝5kW，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=340r/min，載荷平穩(wěn)，兩班制工作。解題要點(diǎn)：（1）確定計(jì)算功率Pca根據(jù)V帶傳動(dòng)工作條件，查表可得工作情況系數(shù)KA=1.1，所以Pca=KAP=1.1×5=5.5kW（2）選取V帶的型號(hào)根據(jù)Pca、，由圖4.11確定選用A型V帶。（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑d1、d2取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為d1=90mm。d2=id1=1440/340*90=381mm取從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑為400mm。驗(yàn)算帶的速度：故帶的速度合適。（4）確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù)0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)，可得a0應(yīng)在343~980mm之間，初選中心距a0=500mm。計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：=1817.7mm選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1800mm。計(jì)算實(shí)際中心距：=491mm（5）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角α1α1===故主動(dòng)輪上的包角合適。（6）計(jì)算V帶的根數(shù)z由n1=1440r/min，d1=90mm；i=d2/d1=4.235，查表得P0=1.06kW,=0.17kWKa=0.9，KL=1.01。所以z=5.5/[1.06+0.17]×0.9×1.01]=4.9取z=5根。（7）計(jì)算預(yù)緊力F0（8）計(jì)算作用在軸上的壓軸力FQ（9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（略）。第5章鏈傳動(dòng)5.2滾子鏈的標(biāo)記“10A-2-100GB1243-1997”的含義是什么？答：該滾子鏈為節(jié)距為15.875mm的A系列、雙排、100節(jié)的滾子鏈，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB1243-1997。5.4為什么鏈傳動(dòng)通常將主動(dòng)邊放在上邊，而與帶傳動(dòng)相反？答：鏈傳動(dòng)的緊邊宜布置在傳動(dòng)的上面，這樣可避免咬鏈或發(fā)生緊邊與松邊相碰撞。帶傳動(dòng)的緊邊宜布置在傳動(dòng)的下面，這樣可增大包角。5.8試分析如何適當(dāng)?shù)剡x擇鏈傳動(dòng)的參數(shù)以減輕多邊形效應(yīng)的不良影響。答：減輕多邊形效應(yīng)的不良影響的措施：(1)n1<nlim;(2)鏈傳動(dòng)盡量放在低速級(jí)；(3)選用小p，多z的鏈傳動(dòng)。5．9如題圖所示鏈傳動(dòng)的布置形式。小鏈輪為主動(dòng)輪。在圖a、b、c、d、e與f所示的布置方式中，指出哪些是合理的？哪些是不合理的？為什么？（注：最小輪為張緊輪。） 題5.4圖答：在題圖示的六種鏈傳動(dòng)的布置方式中，b、d、e是合理的；a、c、f是不合理的。這是因?yàn)殒渹鲃?dòng)的緊邊宜布置在傳動(dòng)的上面，這樣可避免咬鏈或發(fā)生緊邊與松邊相碰撞。另外，采用張緊輪張緊時(shí)，張緊輪應(yīng)裝在靠近主動(dòng)鏈輪的松邊上，這樣可增大包角。習(xí)題5.4圖5.16所示為鏈傳動(dòng)的4種布置形式。小鏈輪為主動(dòng)輪，請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出其正確的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。第6章齒輪傳動(dòng)思考題6.1齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式有哪些？閉式硬齒面、閉式軟齒面和開式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則分別是什么？失效形式答：齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的失效形式有：1、輪齒折斷；2、齒面點(diǎn)蝕；3、齒面磨損；4、齒面膠合；5、齒面塑性變形。閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲疲勞強(qiáng)度；閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度；開式齒輪傳動(dòng)：按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。6.3齒面點(diǎn)蝕首先發(fā)生在輪齒上的什么部位?為什么?為防止點(diǎn)蝕可采取哪此措施?答：齒面點(diǎn)蝕首先發(fā)生在節(jié)線附近.由于節(jié)線附近接觸應(yīng)力較大，且不易形成潤(rùn)滑油膜。為防止點(diǎn)蝕可采?。禾岣啐X面硬度、合理變位和增加潤(rùn)滑油的粘度等。6．4計(jì)算齒輪強(qiáng)度時(shí)為什么要引入載荷系數(shù)K？K由哪幾部分組成？影響各組成部分取值的因素有哪些？答：載荷系數(shù)：K=、、、——工作情況系數(shù)——?jiǎng)虞d荷系數(shù)——齒向載荷分布系數(shù)——齒間載荷分配系數(shù)1、工作情況系數(shù)考慮了齒輪嚙合時(shí)，外部因素引起的附加動(dòng)載荷對(duì)傳動(dòng)的影響.它與原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的類型與特性，聯(lián)軸器類型等有關(guān)2、動(dòng)載荷系數(shù)——考慮齒輪制造誤差和裝配誤差及彈性變形等內(nèi)部因素引起的附加動(dòng)載荷的影響主要影響因素：1）齒輪的制造精度Pb1≠Pb22）圓周速度V，3、齒向載荷分布系數(shù)——考慮軸的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形、軸承、支座彈性變形及制造和裝配誤差而引起的沿齒寬方向載荷分布不均勻的影響。影響因素：1）支承情況：對(duì)稱布置，好；非對(duì)稱布置↓；懸臂布置，差。2）齒輪寬度bb↑↑。3）齒面硬度，硬度越高，越易偏載，齒面較軟時(shí)有變形退讓。4）制造、安裝精度——精度越高，越小。4、齒間載荷分配系數(shù)——考慮同時(shí)有多對(duì)齒嚙合時(shí)各對(duì)輪齒間載荷分配不均勻的系數(shù)。影響因素：嚙合剛度，基圓齒距誤差（Pb），修緣量，跑合程度等。6.5圓柱齒輪傳動(dòng)中大齒輪和小齒輪的接觸應(yīng)力是否相等？如大、小齒輪的材料及熱處理情況相同，則它們的許用接觸力是否相等？答：圓柱齒輪傳動(dòng)中大齒輪和小齒輪的接觸應(yīng)力是相等的。因?yàn)樽饔昧εc反作用力相等，面積也相等，所以與相等如大、小齒輪的材料及熱處理情況相同，則它們的許用接觸力與一般不相等，它不僅與材料的性質(zhì)有關(guān)，而且與循環(huán)次數(shù)N有關(guān)。6．8、現(xiàn)有A、B兩對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其材料、熱處理方法、精度等級(jí)和齒寬均對(duì)應(yīng)相等，并按無(wú)限壽命考慮，已知齒輪的模數(shù)和齒數(shù)分別為：A對(duì)m=2mm，z1=40，z2=90；B對(duì)。試比較在同樣工況下工作時(shí)，這兩款齒輪傳動(dòng)的齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度、工作平穩(wěn)性及制造成本。提示：直齒圓柱齒輪的彎曲疲勞校核式為z=20時(shí)，YFa=2.8,YSa=1.55z=45時(shí)，YFa=2.35,YSa=1.68z=90時(shí)，YFa=2.20,YSa=1.78解題要點(diǎn)：（1）接觸疲勞強(qiáng)度。由題設(shè)條件已知d1=mz1=2×40=80mm兩對(duì)齒輪，其他條件均未變，則接觸疲勞強(qiáng)度亦不變，即。（2）彎曲疲勞強(qiáng)度。根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算式（1）（2）再由題設(shè)條件及計(jì)算已知，，兩對(duì)齒輪的應(yīng)力比為即第一對(duì)齒輪比第二對(duì)齒輪的彎曲應(yīng)力大。因它們的許用彎曲應(yīng)力相同，則其彎曲疲勞強(qiáng)度低。習(xí)題6.1有一單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，已知32，108，中心距210mm，齒寬70mm，大小齒輪的材料均為45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)，硬度為250HBS，齒輪精度為8級(jí)，輸入轉(zhuǎn)速＝l460r／min，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，要求齒輪工作壽命不少于10000h。試求該齒輪傳動(dòng)能傳遞的最大功率。解：根據(jù)題意，大小齒輪的材料均為45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)，硬度為250HBS，閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)：按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。查圖6.6曲線2取取根據(jù)表6.3，根據(jù)所以：6．2設(shè)計(jì)銑床中的一對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知需傳遞的功率P＝7.5KW，小齒輪主動(dòng)，轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min，齒數(shù)z1＝26，z2＝54，雙向傳動(dòng)，兩班制，工作壽命為5年，每年300個(gè)工作日。小齒輪對(duì)軸承非對(duì)稱布置，軸的剛度較大，工作中受輕微沖擊，7級(jí)精度。6.3某兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器傳遞功率40kW，高速級(jí)傳動(dòng)比3.3，高速軸轉(zhuǎn)速=1460r／min，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，長(zhǎng)期雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷有中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，試設(shè)計(jì)該減速器的高速級(jí)齒輪傳動(dòng)。解：根據(jù)題意，現(xiàn)選用材料為20Cr2Ni4試選取k=1.4T1=9.55 N查表取取，Z=30/cos=99/cos查表取YY因?yàn)樗皂毎葱↓X輪進(jìn)心進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)取YmV=查表6.2取KK=Kmdb取b查圖6.8取取K查圖6.19取Z由于故接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。6.4兩級(jí)展開式斜齒圓柱齒輪減速器如下圖所示。以知主動(dòng)輪1為左旋，轉(zhuǎn)向n如圖示，為使中間軸上兩齒輪所受軸向力互相抵消一部分，試在圖中標(biāo)出各齒輪的螺旋線方向，并在各齒輪分離體的嚙合點(diǎn)處標(biāo)出齒輪的軸向力F，徑向力F方向。解：按要求標(biāo)出各齒輪的螺旋線方向如上圖所示，各分離體的受力情況如上圖所標(biāo)。6.5圖示一圓錐——圓柱齒輪減速器，功率由I軸輸出，不計(jì)摩擦損失。已知直齒錐齒輪傳動(dòng)Z。試求軸上軸承所受軸向力為零時(shí)斜齒輪的螺旋角，并作出齒輪各嚙合點(diǎn)處作用力的方向（用3個(gè)分力表示）解：由題意當(dāng)F軸向力為零。tan令Fsin第7章蝸桿傳動(dòng)思考題7.1蝸桿傳動(dòng)有哪些類型?答：蝸桿傳動(dòng)有：1圓柱蝸桿傳動(dòng):(1)普通圓柱蝸桿傳動(dòng):阿基米德蝸桿(ZA)、漸開線蝸桿(ZI)、法向直廓蝸桿(ZN)、錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(ZK)(2)圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)2環(huán)面蝸桿傳動(dòng)3錐蝸桿傳動(dòng)習(xí)題7.1如圖所示蝸桿——斜齒輪傳動(dòng)中，為使軸及蝸輪與斜齒輪3所受軸向力的方向。解：按要求標(biāo)注出相關(guān)內(nèi)容如上所示。7.3已知一蝸桿減速器，m=10mm，d1=50mm，Z2=60，蝸桿材料為40Cr，高頻淬火，表面磨光，蝸輪材料為ZCuSn10P1，砂模鑄造，蝸輪的轉(zhuǎn)速n2=46r/min，預(yù)計(jì)使用壽命為15000h。試求：蝸桿能夠傳遞的最大扭矩T2和輸入功率P1。（要點(diǎn)提示：因?yàn)槲仐U傳動(dòng)的承載能力主要取決于蝸輪齒面接觸強(qiáng)度，故可σH≤σHP求解P1。即：首先根據(jù)求出；再由求T1；然后由求得P1）解答：1）求T2：式中：KA——因載荷平穩(wěn)，取KA=1ZE——青銅蝸輪與鋼制蝸桿配對(duì)ZE=，——根據(jù)蝸輪材料為ZCuSn10P1砂模鑄造，由表查得=200MPa=497270.052）求T1：tan=Z1/q=2/10=0.2=arctan0.2=11.3°由表查得3）求P1：

第8章滾動(dòng)軸承思考題8.1滾動(dòng)軸承由哪些基本元件構(gòu)成?各有何作用?8.2球軸承和滾子軸承各有何優(yōu)缺點(diǎn)，適用于什么場(chǎng)合?8.3我國(guó)常用滾動(dòng)軸承的類型有哪些?它們?cè)诔休d能力、調(diào)隙、調(diào)心等方面各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?答：P182表8.28.4什么是滾動(dòng)軸承的基本額定壽命?在額定壽命期內(nèi)，一個(gè)軸承是否會(huì)發(fā)生失效?8.5什么是接觸角?接觸角的大小對(duì)軸承承載有何影響?8.6選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)主要考慮哪些因素?答：P188的8.3滾動(dòng)軸承的類型選擇8.7怎樣確定一對(duì)角接觸球軸承或圓錐滾子軸承的軸向載荷?8.8什么叫滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷?它有何作用?如何計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷?8.9滾動(dòng)軸承為什么要預(yù)緊?預(yù)緊的方法有哪些?8.10軸承的工作速度對(duì)選擇軸承潤(rùn)滑方式有何影響?8.11滾動(dòng)軸承的支承結(jié)構(gòu)形式有哪幾種?它們分別適用于什么場(chǎng)合?8.12滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮哪些方面的問(wèn)題?習(xí)題8.1一農(nóng)用水泵軸用深溝球軸承支承，軸頸直徑d=35mm，轉(zhuǎn)速n＝2900r／rain，徑向負(fù)荷=1770N，軸向負(fù)荷=720N，要求預(yù)期壽命6000h，試選擇軸承的型號(hào)。8.2某減速器主動(dòng)軸用兩個(gè)圓錐滾子軸承30212支承，如圖8.30所示。已知軸的轉(zhuǎn)速n＝960r／min，=650N，=4800N，=2200N，工作時(shí)有中等沖擊，正常工作溫度，要求軸承的預(yù)期壽命為15000h。試判斷該對(duì)軸承是否合適。附：30212的有關(guān)參數(shù)如下：，，，，解：（1）、方向如圖示。所以軸承2被“壓緊”，軸承1“放松”。，，所以以大的計(jì)算。（2）>，該對(duì)軸承合適。8.3如圖8.31所示，軸支承在兩個(gè)7207ACJ軸承上，兩軸承壓力中心間的距離為240mm，軸上負(fù)荷=2800N，=750N，方向和作用點(diǎn)如圖所示。試計(jì)算軸承C、D所受的軸向負(fù)荷、。附：7207ACJ的有關(guān)參數(shù)如下：，，，1，，解：軸承反安裝根據(jù)受力平衡由于：所以：軸承C被壓緊，軸承D被放松8.4解：1.初步選擇30207軸承查表：，，，2.先求軸承的徑向載荷(1)以左端為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，根據(jù)力矩平衡，求(2)以右端為轉(zhuǎn)動(dòng)中心，根據(jù)力矩平衡，求也可以：3．計(jì)算軸向力。(1)派生軸向力（2）由于：所以，軸承1被“壓緊”，軸承2“放松”。查表：當(dāng)，，，由于：，所以以大的計(jì)算。（2）該對(duì)軸承合適。第9章滑動(dòng)軸承9.1設(shè)計(jì)一蝸輪軸的不完全油膜徑向滑動(dòng)軸承。已知蝸輪軸轉(zhuǎn)速n=60r/min,軸頸直徑d=80mm,徑向載荷F解：根據(jù)所要求的內(nèi)容，為了裝折方便，現(xiàn)將軸承采用對(duì)開式結(jié)構(gòu)。根據(jù):表9.2ZCuSn5Pb5Zn5,選取了試選取B/d=0.8則B=0.8P=PV==由于P、PV、V均未超過(guò)許用范圍，則設(shè)計(jì)的軸承滿足工作能力要求。第11章軸11.2下圖所示為某減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖，試指出其設(shè)計(jì)錯(cuò)誤并畫出正確的結(jié)構(gòu)與裝配圖。解：（1）左端的軸承端蓋與箱體間沒(méi)有加調(diào)整墊片。左端的軸承端蓋不能與軸直接接觸。左端的軸承端蓋與軸之間應(yīng)加密封氈圈。左端的軸承與軸的配合長(zhǎng)度太長(zhǎng)，不易安裝。左端的軸承的內(nèi)圈高度與套簡(jiǎn)的高度相同，不易拆御。齒輪相配合的軸套左端應(yīng)略小于齒輪寬度，以便定位可靠。右端軸承無(wú)軸向定位。右端的軸承端蓋與箱體間應(yīng)加調(diào)整墊片。軸承安裝錯(cuò)誤:應(yīng)將兩軸承由圖示的反安裝型改為正安裝，否則軸向力無(wú)法傳到機(jī)座上。左軸端的鏈槽太長(zhǎng)，不應(yīng)在軸承端蓋部位。由題意作出軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖如下圖所示。第13章螺紋連接與螺旋傳動(dòng)思考題1.常用螺栓材料有哪些?選用螺栓材料時(shí)主要應(yīng)考慮哪些問(wèn)題?2.松螺栓連接和緊螺栓連接的區(qū)別是什么?計(jì)算中應(yīng)如何考慮這些區(qū)別?3.實(shí)際應(yīng)用中絕大多數(shù)螺紋連接都要預(yù)緊，試問(wèn)預(yù)緊的目的是什么?4.擰緊螺母時(shí)，擰緊力矩了要克服哪些摩擦阻力矩?這時(shí)螺栓和被連接件各受什么載荷作用?5.為什么對(duì)于重要的螺栓連接要控制螺栓的預(yù)緊力？預(yù)緊力的大小由哪些條件決定?控制預(yù)緊力的方法有哪些?6.螺紋連接松脫的原因是什么?試按3類防松原理舉例說(shuō)明螺紋連接的各種防松措施。7.設(shè)計(jì)螺栓組連接的結(jié)構(gòu)時(shí)一般應(yīng)考慮哪些方面的問(wèn)題?8.螺栓組連接承受的載荷與螺栓組內(nèi)螺栓的受力有什么關(guān)系?若螺栓組受橫向載荷，螺栓是否一定受到剪切?9.對(duì)于常用的普通螺栓，預(yù)緊后螺栓承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力，但是為什么只要將軸向拉力增大30％就可以按純拉伸計(jì)算螺栓的強(qiáng)度?10.對(duì)于受軸向載荷的緊螺栓連接，若考慮螺栓和被連接件剛度的影響，螺栓受到的總拉力是否等于預(yù)緊力與工作拉力F之和?為什么?11.提高螺紋連接強(qiáng)度的常用措施有哪些?12.對(duì)于受變載荷作用的螺栓，可以采取哪些措施來(lái)減小螺栓的應(yīng)力幅?13.螺栓中的附加彎曲應(yīng)力是怎樣產(chǎn)生的?為避免產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，從結(jié)構(gòu)或工藝上可采取哪些措施?習(xí)題13.1試分析圖示緊定螺釘連接和普通螺栓連接擰緊時(shí)各連接零件(螺栓、螺母、螺釘)的受力，并分別畫出其受力圖。若圖a為M10螺釘，=6mm，=5.6kN，螺紋副間的摩擦因子=0.15，螺釘?shù)锥伺c零件間的摩擦因子=0.18，試判斷最大應(yīng)力發(fā)生在哪個(gè)截面處(列出必要的公式)?13.2起重卷筒與大齒輪間用雙頭螺柱連接，起重鋼索拉力50kN，卷筒直徑400mm，8個(gè)螺柱均勻分布在直徑=500mm的圓周上，螺栓性能等級(jí)4.6級(jí)，接合面摩擦因子0.12，可靠度系數(shù)1.2。試確定雙頭螺柱的直徑。普通螺栓，橫向載荷13.3圖示氣缸蓋連接中，已知?dú)飧變?nèi)壓力在之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mm，螺栓分布在直徑=650mm的圓周上，為保證氣密性要求，剩余預(yù)緊力=1.8F。試設(shè)計(jì)此螺栓組連接。普通螺栓，軸向載荷13.4螺栓組連接的3種方案如圖所示，外載荷及尺寸相同，試分析確定各方案中受力最大螺栓所受力的大小，并指出哪個(gè)方案比較好。普通螺栓，橫向載荷，旋轉(zhuǎn)力矩解：比較：方案一：————差方案二：方案三：誰(shuí)好？由結(jié)論：1）當(dāng)時(shí)，方案三最好。2）當(dāng)時(shí)，方案二最好。13.5如圖13.39所示，厚度的鋼板用3個(gè)鉸制孔用螺栓緊固于18號(hào)槽鋼上，已知9kN，鋼板及螺栓材料均為Q235，許用彎曲應(yīng)力=158MPa，許用切應(yīng)力＝98MPa，許用擠壓應(yīng)力=240MPa。試求鋼板的厚度和螺栓的尺寸。鉸制孔用螺栓,橫向載荷，旋轉(zhuǎn)力矩13.6有一受軸向力的緊螺栓連接，已知螺栓剛度N／mm，被連接件剛度N／mm，預(yù)緊力9000N，螺栓所受工作載荷F=5400N。要求：(1)按比例畫螺栓與被連接件的受力與變形關(guān)系線圖；(2)在圖上量出螺栓所受總拉力及剩余預(yù)緊力，并用計(jì)算法驗(yàn)證；(3)若工作載荷在0與5400N之間變化，螺栓危險(xiǎn)剖面的面積為，求螺栓的應(yīng)力幅。

機(jī)械原理作業(yè)第一章結(jié)構(gòu)分析作業(yè)1.2解：F=3n－2PL－PH=3×3－2×4－1=0該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，修改方案如下圖：1.2解：（a）F=3n－2PL－PH=3×4－2×5－1=1A點(diǎn)為復(fù)合鉸鏈。（b）F=3n－2PL－PH=3×5－2×6－2=1B、E兩點(diǎn)為局部自由度,F、C兩點(diǎn)各有一處為虛約束。（c）F=3n－2PL－PH=3×5－2×7－0=1FIJKLM為虛約束。1.3解：F=3n－2PL－PH=3×7－2×10－0=11）以構(gòu)件2為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－7、6－5、4－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖a)。2）以構(gòu)件4為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－7、6－5、2－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖b)。3）以構(gòu)件8為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由2－3－4－5一個(gè)Ⅲ級(jí)桿組和6－7一個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖c)。(a)(b)(c)

第二章運(yùn)動(dòng)分析作業(yè)2.1解：機(jī)構(gòu)的瞬心如圖所示。2.2解：取作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖所示。1.求D點(diǎn)的速度VD而，所以2.求ω13.求ω2因，所以4.求C點(diǎn)的速度VC2.3解：取作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。1.求B2點(diǎn)的速度VB2VB2=ω1×LAB=10×30=300mm/s2.求B3點(diǎn)的速度VB3VB3＝VB2＋VB3B2大??？ω1×LAB？方向⊥BC⊥AB∥BC取作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：，所以由圖a量得：BC=123mm,則3.求D點(diǎn)和E點(diǎn)的速度VD、VE利用速度影像在速度多邊形，過(guò)p點(diǎn)作⊥CE，過(guò)b3點(diǎn)作⊥BE，得到e點(diǎn)；過(guò)e點(diǎn)作⊥pb3，得到d點(diǎn),由圖量得：，，所以，；4.求ω35.求6.求aB3＝aB3n＋aB3t＝aB2＋aB3B2k＋aB3B2τ大小ω32LBC？ω12LAB2ω3VB3B2？方向B→C⊥BCB→A⊥BC∥BC取作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得：，,所以7.求8.求D點(diǎn)和E點(diǎn)的加速度aD、aE利用加速度影像在加速度多邊形，作∽,即，得到e點(diǎn)；過(guò)e點(diǎn)作⊥，得到d點(diǎn),由圖量得：，，所以，。2.7解：取作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。一、用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法進(jìn)行分析1.求B2點(diǎn)的速度VB2VB2=ω1×LAB=20×0.1=2m/s2.求B3點(diǎn)的速度VB3VB3＝VB2＋VB3B2大小？ω1×LAB？方向水平⊥AB∥BD取作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得：，所以而VD=VB3=1m/s3.求4.求aB3＝aB2n＋aB3B2τ大小？ω12LAB？方向水平B→A∥BD取作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得：，所以。二、用解析法進(jìn)行分析第三章動(dòng)力分析作業(yè)3.1解：根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊1、2所受全反力的方向如圖a所示，圖b中三角形①、②分別為滑塊2、1的力多邊形，根據(jù)滑塊2的力多邊形①得：，由滑塊1的力多邊形②得：，而所以3.2解：取作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示；取作機(jī)構(gòu)力多邊形，得：，，，，，3.2解：機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示由圖b)中力多邊形可得：所以3.3解：機(jī)構(gòu)受力如圖所示由圖可得：對(duì)于構(gòu)件3而言則：，故可求得對(duì)于構(gòu)件2而言則：對(duì)于構(gòu)件1而言則：，故可求得3.7解：1.根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊1所受全反力的方向如圖a所示，圖b為滑塊1的力多邊形，正行程時(shí)Fd為驅(qū)動(dòng)力，則根據(jù)滑塊1的力多邊形得：，則夾緊力為：2.反行程時(shí)取負(fù)值，為驅(qū)動(dòng)力，而為阻力，故，而理想驅(qū)動(dòng)力為：所以其反行程效率為：當(dāng)要求其自鎖時(shí)則，，故，所以自鎖條件為：3.10解：1.機(jī)組串聯(lián)部分效率為：2.機(jī)組并聯(lián)部分效率為：3.機(jī)組總效率為：4.電動(dòng)機(jī)的功率輸出功率：電動(dòng)機(jī)的功率：第四章平面連桿機(jī)構(gòu)作業(yè)4.1解：1.①d為最大，則故②d為中間，則故所以d的取值范圍為：2.①d為最大，則故②d為中間，則故③d為最小，則故④d為三桿之和，則所以d的取值范圍為：和3.①d為最小，則故4.3解：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示，其為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。4.5解：1.作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示；由圖量得：，，，，所以，行程速比系數(shù)為：2.因?yàn)樗援?dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)，C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是擺轉(zhuǎn)副。3.當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)，A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副。4.7解：1.取作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示；由圖量得：，故行程速比系數(shù)為：由圖量得：行程：2.由圖量得：，故3.若當(dāng)，則K=1，無(wú)急回特性。4.11解：1.取，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。2.由圖中量得：，，。4.16解：1.取，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。2.由圖中量得：，。3.圖中AB’C’為的位置，由圖中量得，圖中AB”C”為的位置，由圖中量得。4.滑塊為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置為AB1C1和AB2C2兩個(gè)。4.18解：1.計(jì)算極位夾角：2.取，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。3.該題有兩組解，分別為AB1C1D和AB2C2D由圖中量得：，；，。第五章凸輪機(jī)構(gòu)作業(yè)5.1解：圖中(c)圖的作法是正確的，(a)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程的位置應(yīng)該與凸輪的轉(zhuǎn)向相反,圖中C’B’為正確位置；(b)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過(guò)程的位置應(yīng)該與起始從動(dòng)件的位置方位一致，圖中C’B’為正確位置；(d)的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件的位移不應(yīng)該在凸輪的徑向線上量取，圖中CB’為正確位置。5.4解：如圖所示。5.5解：凸輪的理論輪廓曲線、偏距圓、基圓如圖所示；最大行程h=bc=20mm、推程角、回程角；凸輪機(jī)構(gòu)不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)失真，因?yàn)橥馆喞碚撦喞€為一圓。5.7解：所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示。5.13解：1)理論輪廓為一圓，其半徑R’=50mm；2)凸輪基圓半徑；3)從動(dòng)件升程h=50mm；4)推程中最大壓力角5)若把滾子半徑改為15mm，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有變化，因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與滾子半徑無(wú)關(guān)。第六章齒輪機(jī)構(gòu)作業(yè)6.1解：1）2），查表得6.2解：1.，2.取則，6.4解：6.5解：1），；2）3）4）5),6.9解：1.2.3.4.