機(jī)械設(shè)計(jì)習(xí)題解答

1、教學(xué)日歷上規(guī)定的作業(yè)注：1、藍(lán)色字體表示已用word文檔制出；2、黑色字體是圖片，請(qǐng)改為word文檔（分給學(xué)生做）；3、沒(méi)有答案的部分，請(qǐng)將答案做出（寫(xiě)了“答案略”的題不做答案）一章12 什么是零件？什么是構(gòu)件？什么是部件？試各舉三個(gè)實(shí)例。答：零件是組成機(jī)器的不可拆的最小單元，可以分為通用零件和專用零件，例如：螺栓、齒輪、軸、彈簧。構(gòu)件是機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體，例如：連桿、曲軸。部件是機(jī)械的一部分，由若干裝配在一起的零件所組成，例如：發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)、車身、電氣設(shè)備。14 機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容是什么？答：主要是介紹整臺(tái)機(jī)器機(jī)械部分設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，重點(diǎn)討論一般尺寸和常用工作參數(shù)下的通用零件下的

2、設(shè)計(jì)，包括它們的基本設(shè)計(jì)理論和方法以及技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用等。具體內(nèi)容包括：1）總論部分機(jī)器及零件設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)計(jì)算理論，材料選擇，結(jié)構(gòu)要求，以及摩擦、磨損、潤(rùn)滑等方面的基本知識(shí)；2）聯(lián)接部分螺紋聯(lián)接，鍵、花鍵及無(wú)鍵聯(lián)接，銷聯(lián)接，鉚接，焊接，膠接與過(guò)盈聯(lián)接等；3）傳動(dòng)部分螺旋傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)以及摩擦輪傳動(dòng)等；4）軸系傳動(dòng)滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承，聯(lián)軸器與離合器以及軸等；5）其它部分彈簧，機(jī)座和箱體，減速機(jī)和變速器等。二章23 機(jī)械零件主要有哪些失效形式？常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有哪些？答： 機(jī)械零件主要失效形式有： 1） 整體斷裂過(guò)載、疲勞；2） 過(guò)大的殘余應(yīng)變應(yīng)力超過(guò)屈服極

3、限；3） 零件的表面破壞腐蝕磨損點(diǎn)蝕；4） 破壞正常的工作條件而引起的失效帶傳動(dòng)的打滑，共振，螺紋的松弛。常用的計(jì)算準(zhǔn)則主要有：1）強(qiáng)度準(zhǔn)則；2) 剛度準(zhǔn)則；3) 壽命準(zhǔn)則；4) 振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則；5）可靠性準(zhǔn)則。28 機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選擇材料的原則是什么？答： 機(jī)械零件設(shè)計(jì)中選擇材料的原則有：一，載荷及應(yīng)力的大小和性質(zhì)；二，零件的工作情況；三，零件的尺寸及重量；四，零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及工藝性；五，材料的經(jīng)濟(jì)性；六，材料的供應(yīng)狀況。29 指出下列材料的種類，并說(shuō)明代號(hào)中符號(hào)及數(shù)字的含義：HT150，ZG230450，65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSn10Pb5。答：

4、HT150為黑色金屬，“HT”代表灰鑄鐵，“150”代表最小抗拉強(qiáng)度為150MPa。ZG230450為黑色金屬，“ZG”代表鑄鋼，“230450”中“230”代表最小屈服強(qiáng)度為230 MPa，“450”代表最小抗拉強(qiáng)度為450 MPa。65Mn為黑色金屬（合金彈簧鋼），“65”代表含碳量為 0.65，“Mn”為加入合金元素。45為黑色金屬（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼），“45”代表含碳量為 0.45。Q235為黑色金屬（低合金高強(qiáng)度鋼），“Q”代表低合金高強(qiáng)度鋼，“235”代表屈服強(qiáng)度為235 MPa。40Cr為黑色金屬（合金調(diào)質(zhì)鋼）,“40”代表含碳量為 0.40，“Cr”代表加入的合金元素。20CrM

5、nTi為黑色金屬（合金滲碳鋼），“20”代表含碳量為0.20，“Cr”“Mn”“Ti”為加入的合金元素。ZCuSn10Pb5為有色金屬（鑄造錫青銅），“ZCuSn”代表鑄造錫青銅，“Sn”“Pb”為合金元素，“10”“5”為合金元素“Sn”“Pb”的含量分別為0.10、0.05。三章318 某材料的對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限-1=350MPa，屈服極限s=550MPa，強(qiáng)度極限=750MPa，循環(huán)基數(shù)N=5×106,m=9,試求對(duì)稱循環(huán)次數(shù)N分別為5×104、5×105、5×107次時(shí)的極限應(yīng)力。解：由公式得：當(dāng)N=5×104時(shí)，s=550MPa，已

6、發(fā)生塑性變形，因此認(rèn)為該點(diǎn)處于應(yīng)變疲勞區(qū)，所以取-1N =s=550MPa；N=5×105時(shí)，所以取-1N =452MPa；N=5×107時(shí)，<-1N=350MPa，所以取-1N =350MPa（或NN,處于無(wú)限壽命階段）五章題520 如圖所示，兩根梁用8個(gè)4.6級(jí)普通螺栓與兩塊鋼蓋板相聯(lián)接，梁受到的拉力F=28KN，摩擦系數(shù)f=0.2，控制預(yù)緊力，試確定所需螺栓的直徑。（解答見(jiàn)PPT習(xí)題，移植成word文檔）題522受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被連接件間采用橡膠墊片。已知預(yù)緊力F0=1500N，當(dāng)工作載荷F=1000N時(shí)，求螺栓受到的總拉力及被連接件之間的殘余預(yù)緊力。（

7、解答見(jiàn)PPT習(xí)題，移植成word文檔）題523 圖示凸緣聯(lián)軸器（GB/T58431986）的型號(hào)為YLD10，允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩T=630N·m，兩半聯(lián)軸器采用4個(gè)M12的鉸制孔螺栓聯(lián)接，螺栓規(guī)格為M12×60（GB/T271988），螺栓的性能等級(jí)為8.8級(jí)，聯(lián)軸器材料為HT200，試校核其聯(lián)接強(qiáng)度。題524鉸制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示，已知L=300mm，a=60mm，試求三個(gè)方案中，受力最大的螺栓所受的力各為多少？哪個(gè)方案較好？ （解答見(jiàn)PPT習(xí)題，移植成word文檔）六章題616 圖示減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器及圓柱齒輪之間分別用鍵聯(lián)接。已知：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T

8、1000N·m，齒輪材料為鍛鋼，凸緣聯(lián)軸器的材料為HT200，工作時(shí)有輕微沖擊，聯(lián)接處軸及輪轂的尺寸如圖示。試選擇鍵的類型和尺寸，并校核其聯(lián)接強(qiáng)度。八章題8-22一V帶傳動(dòng)傳遞的功率p=7.5KW，帶速 v=10m/s，測(cè)得緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即F1=2F2，試求緊邊拉力F1、有效拉力Fe和預(yù)緊力F0。題8-23 現(xiàn)設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)部分，該傳動(dòng)部分由普通V帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組成。齒輪傳動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪減速器。原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，額定功率P=11kW，轉(zhuǎn)速n1=1460r/min，減速器輸入軸轉(zhuǎn)速為400r/min，允許傳動(dòng)比誤差為±5%，該輸送機(jī)每天工作16小時(shí)，試設(shè)計(jì)

9、此普通V帶傳動(dòng)，并選定帶輪結(jié)構(gòu)形式與材料。 （答案略）九章題918 有一鏈傳動(dòng)，小鏈輪主動(dòng)，轉(zhuǎn)速n1=900r/min，齒數(shù)z1=25，z2=75?，F(xiàn)因工作要求，擬將大齒輪的轉(zhuǎn)速降低到n2250r/min，鏈條長(zhǎng)度不變，試問(wèn)：若從動(dòng)輪齒數(shù)不變，應(yīng)將主動(dòng)輪齒數(shù)減小到多少？此時(shí)鏈條所能傳遞的功率有何變化？若主動(dòng)輪齒數(shù)不變，應(yīng)將從動(dòng)輪齒數(shù)增大到多少？此時(shí)鏈條所能傳遞的功率有何變化？ 題921設(shè)計(jì)一輸送裝置用的鏈傳動(dòng)。已知傳動(dòng)的功率P=16.8KW，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min，傳動(dòng)比i=3.5，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作載荷沖擊較大，中心距a800mm，水平布置。 （答案略）十章題107 一對(duì)正確嚙合

10、的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪作減速傳動(dòng)時(shí)，如兩齒輪的材料、熱處理及齒面硬度相同，則齒根彎曲應(yīng)力_ 。（1）F1>F2 （2）F1 =F2 （3）F1 <F2答：（1）題1020 一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng),大、小齒輪齒面接觸應(yīng)力是否相等? 如大、小齒輪的材料及熱處理情況相同，則其許用接觸應(yīng)力是否相等?題1025 兩級(jí)展開(kāi)式齒輪減速器如圖所示。已知主動(dòng)輪1為左旋，轉(zhuǎn)向n1如圖所示，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Fa、徑向力Fr和圓周力Ft的方向。 題1034 一直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知Z1=20，Z2=60，m=4mm，

11、B1=45mm，B2=40mm，齒輪材料為鍛鋼，許用接觸應(yīng)力H1=500Mpa, H2=430Mpa， 許用彎曲應(yīng)力F1=340Mpa, F2=280Mpa,彎曲載荷系數(shù)K=1.85，接觸載荷系數(shù)K=1.4，求大齒輪所能傳遞的扭矩T2（不計(jì)功率損失）十一章題11-17 圖示為簡(jiǎn)單手動(dòng)起重裝置。若按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，提升重物G，試確定：1)蝸桿和蝸輪齒的旋向；2)蝸輪所受作用力的方向(畫(huà)出)；3)當(dāng)提升重物或降下重物時(shí),蝸輪齒面是單側(cè)受載還是雙側(cè)受載。 題11-25 試設(shè)計(jì)輕紡機(jī)械中的一單級(jí)蝸桿減速器，傳遞功率P1=8.5kW,主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1=1460r/min,傳動(dòng)比i=20,載荷平穩(wěn),單向工

12、作,長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),潤(rùn)滑情況良好,工作壽命Lh=15000h。 （答案略）十二章題1221 對(duì)已設(shè)計(jì)好的液體動(dòng)力潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，試分析在僅改動(dòng)下列參數(shù)之一時(shí)，將如何影響該軸承的承載能力。（1） 轉(zhuǎn)速由n=500r/min改為n=700r/min；（2） 寬徑比B/d由1.0改為0.8；（3） 潤(rùn)滑油由采用46號(hào)全損耗系統(tǒng)用油改為68號(hào)全損耗系統(tǒng)用油；（4） 軸承孔表面粗糙度由Rz=6.3µm改為Rz=3.2µm。12-21答（1） 由公式：，轉(zhuǎn)速增加，角速度增加，故承載能力提高；（2） 由公式：，B/d下降，Cp下降，承載能力下降。（3） 由公式：上升，承載能力上升。（4）

13、 粗糙度增加，會(huì)導(dǎo)致軸承溫升增加，粘度下降，承載能力下降。題1222在設(shè)計(jì)液體潤(rùn)滑軸承時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一后，可考慮采取什么改進(jìn)措施（對(duì)每種情況提出兩種改進(jìn)措施）?(1) 當(dāng)hmin<h時(shí)；(2) 當(dāng)條件p<p，v<v,pv<pv不滿足時(shí)；(3) 當(dāng)計(jì)算入口溫度ti偏低時(shí)。12-22答： （1） 方案1：設(shè)法增加hmin，增加，故可以加大D，或減少d； 方案2：設(shè)法減少h,即減少表面粗糙度 （2）方案1：從結(jié)構(gòu)著手，增加B（增加d雖可以使p降低，但卻引起v增加） 方案2：從材料著手，采用需用值大的材料 （3）主要是控制溫升方案1：加大間隙；方案2：降低粗糙度題1226

14、起重機(jī)卷筒軸采用兩個(gè)不完全液體潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承支承，已知每個(gè)軸承上的徑向載荷F=100kN，軸徑d=90mm，轉(zhuǎn)速n=90r/min。擬采用整體式軸瓦，試設(shè)計(jì)此軸承，并選擇潤(rùn)滑劑牌號(hào)。12-26答解：1.選取軸承寬徑比 選取寬徑比為1。 2.計(jì)算軸承寬度 B=（B/d）*d=90mm 3.計(jì)算軸頸圓周速度 4.計(jì)算軸承工作壓力 5.選擇軸瓦材料 查表12-2，在保證 的條件下，選材為ZCuSn10P1 6.初估潤(rùn)滑油動(dòng)力粘度 -1/3/107/60.06 Pa·s 7.計(jì)算相應(yīng)得運(yùn)動(dòng)粘度 取潤(rùn)滑油密度=900 Kg/m3 由式4-4得 =106 =66.6 cSt 8.選定平均溫度 現(xiàn)取平均溫度tm=50 oC 9.選牌號(hào)參定表4-1，選牌號(hào)為L(zhǎng)-An68十三章題13-2若一滾動(dòng)軸承的基本額定壽命為537000轉(zhuǎn)，則該軸承所受的當(dāng)量動(dòng)載荷 基本額定動(dòng)載荷。（1）大于 （2）等于 （3）小于13-2答：（1）大于 題13-23 如圖所示，軸上裝有一斜齒元柱齒輪，軸支承在一對(duì)裝的7209AC軸承上。齒輪輪齒上受到圓周力Fte=8100N，徑向力Fre=3