最全機械設(shè)計基礎(chǔ)王大康主編課后答案

1、習(xí)題復(fù)習(xí)10-1.在圖10-15輪系中，已知Z1=15，Z2=25，Z3=15， Z4=30，Z5=15，Z6=30，求 的大小和方向。 i16 解： 的方向如右圖所示： i1 6n1 Z 2 * Z 4 * Z 6 i16 = = n6 Z1 * Z 3 * Z 5=25 * 30 * 30 15 *15 *1520 3習(xí)題復(fù)習(xí)10-2.圖10-16輪系中，各齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪、標(biāo)準(zhǔn)安 裝，已知齒輪1、2、3的齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3， 求模數(shù)相同時的Z4及 i14 。解：由已知條件知：a12 = m ( z1 + z 2 ) m ( z 3 + z 4 ) = = a34 2 2 z4 =

2、z1 + z2 + z31z2 z4 z ( z + z + z3 ) i14 = ( 1) = 2 1 2 z1 z3 zz1 32 z1 z3 + z1 z2 + z2 = z1 z3習(xí)題復(fù)習(xí)10-4.圖10-18所示為NGW型行星齒輪減速器，Z1=20、 Z2=31、Z3=82，n1=960r/min，求 i1H和 n H 。 解：H n1 nH Z 2 Z3 82 i13 = = ( )( ) = n3 nH Z1 Z 2 20將n1 = 960r / min, n3 = 0代入上式得 960 nH 82 = nH 20 960 * 20 則nH = = 188.24 r / min

3、82 + 20i1 H n1 960 = = = 5.1 n H 188.2411-1.按載荷分類，軸有哪幾種類型？它們各承受什么 載荷？ 答：根據(jù)所承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、傳動軸和 心軸三類。 轉(zhuǎn)軸既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩； 傳動軸主要承受轉(zhuǎn)矩，不承受或承受很小的彎矩； 心軸只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩。習(xí)題復(fù)習(xí)11-2.若軸的強度不足或剛度不足時，可分別采取哪些 措施？ 答：軸的強度不足時通常采取以下兩種方式提高強度： （1） 減小軸的應(yīng)力集中 多數(shù)轉(zhuǎn)軸在變應(yīng)力作用下工作，易發(fā)生疲勞破壞， 所以，軸肩處應(yīng)有較大的過渡圓角；軸的直徑變化應(yīng) 盡可能小；當(dāng)靠軸肩定位零件的圓角半徑過小時，可 采用內(nèi)凹

4、圓角或加裝隔離環(huán)；鍵槽端部與軸肩的距離 不宜過小，以免損傷軸肩處的過渡圓角和增加重疊應(yīng) 力集中源的數(shù)量；盡可能避免在軸上受載較大的軸段 切制螺紋。習(xí)題復(fù)習(xí)提高表面質(zhì)量 包括降低表面粗糙度；對重要的軸可采用滾壓、噴 丸等表面強化處理；表面高頻淬火熱處理；滲碳、氰 化、氮化等化學(xué)處理。 軸的剛度不足時，可適當(dāng)增加軸的直徑和減小支撐跨 距或懸臂梁。習(xí)題復(fù)習(xí)11-3.當(dāng)量彎矩式 Me = M 2 + (T )2中，為什么要引入？ 值 應(yīng) 如 何 確 定 ？ 答：根據(jù)第三強度理論引入，是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對于對稱循環(huán)變化的轉(zhuǎn)矩，取 = 1 b 是軸在對稱循環(huán)狀態(tài)下的需用彎曲應(yīng)力對于脈動循環(huán)

5、變化的轉(zhuǎn)矩，取 = 1 b 0 b 1 b 1 b=1 0.6習(xí)題復(fù)習(xí)對于不變的轉(zhuǎn)矩，取 = +1 b 1 b 0.3當(dāng)轉(zhuǎn)矩變化規(guī)律不易確定或情況不明，取 0.6.習(xí)題復(fù)習(xí)11-4 .一傳動軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，傳遞的 最大功率P=50kw，轉(zhuǎn)速n=400r/min，該軸的直 徑為多少？ 解：45鋼，調(diào)制處理，傳動軸只承受轉(zhuǎn)矩，可取 45 T = 30MPa （ T 指的是材料的許用切應(yīng)力）9.55 *10 6 P 由軸的抗扭強度條件： T = T 3 0.2d n習(xí)題復(fù)習(xí)d39.55 X 10 6 P = 3 0.2d n39.55 *10 6 *50 = 58.4mm 0.2*400

6、*30 取 該 軸 直 徑 應(yīng) 大 于 或 等 于 58.4mm.課后習(xí)題11-5.一轉(zhuǎn)軸在危險截面d=60mm處受不變的轉(zhuǎn)矩T = 1.5 *10 3 N m,彎矩 M = 0.75 *10 3 N m, 軸的材料為45鋼,調(diào)制處理,該軸是否滿足強度要求?解:由題該軸材料為45鋼且經(jīng)過調(diào)制處理，查表11-1，得 b = 650 （ b：抗拉強度極限）， 再由表11 3可得： -1 b = 50MPa （ 1 b 是軸在對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力）習(xí)題復(fù)習(xí)對于不變的轉(zhuǎn)矩 ,取 0.3M 2 + ( T ) 2 (0.75 *10 3 ) 2 + (0.3 *1.5 *10 3 ) 2 e =

7、 = 3 0.1d 0.1* 60 3 = 40.5 M Pa 1 b = 50 M Pa因此該軸滿足強度條件。習(xí)題復(fù)習(xí)11-6.試設(shè)計單級直齒圓柱齒輪減速器中的主動軸， 見圖11-18.減速器用電動機直接驅(qū)動，電動機 功率P=7.5KW,轉(zhuǎn)速 n1=970r/min, 主動軸上直齒輪的模數(shù)m=2.5, 齒數(shù)z1=22,輪轂寬度為65mm, 聯(lián)軸器輪轂寬度為70mm.假設(shè) 采用直徑系列為2的深溝球軸承， 單向轉(zhuǎn)動。習(xí)題復(fù)習(xí)解：1.選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力： 選用45鋼并經(jīng)正火處理， 由表11-1查得 b = 600MP， a 由表11-3查得需用彎曲應(yīng)力 1b =55MP a 2.按扭矩強度

8、計算最小直徑: 由表11-2取得A=120,代入式11-2得P 7.5 3 = 120 = 23.73mm d A n 9703因有鍵槽，將軸徑增大3%，即 23.73*103%=24.44 圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取d=25mm。 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）確定各軸段的直徑 按結(jié)構(gòu)和強度要求做成階梯軸，外伸端直徑為 25mm.為使聯(lián)軸器能軸向定位，在軸的外伸 端做一軸肩，所以通過軸承端蓋、右軸承和套 筒的軸段直徑取35mm.習(xí)題復(fù)習(xí)據(jù)題意選用兩個6207型滾動軸承，故左軸 承的軸徑也是35mm。安裝齒輪的軸頭直徑 取為40mm，軸環(huán)外徑取為50mm，考慮到 軸環(huán)的左側(cè)面與滾動軸承內(nèi)圈的端面相接，軸 肩高

9、度應(yīng)低于軸承內(nèi)圈，故軸環(huán)左端呈錐形， 按軸承安裝尺寸的要求，左軸承處的軸肩直徑 為42mm，軸肩圓角半徑為1mm。齒輪與聯(lián) 軸器處的軸環(huán)、軸肩的圓角半徑為2mm.習(xí)題復(fù)習(xí)2)確定各軸段的長度 齒輪輪轂寬度是65mm，故取安裝齒輪 的軸頭長度為63mm；由軸承標(biāo)準(zhǔn)查得6207 63mm 6207 軸承寬度為17mm，因此取左端軸徑長度為 17mm；根據(jù)齒輪端面、軸承端面與箱體內(nèi) 壁應(yīng)保持一定得距離，取軸環(huán)和套筒寬度均 為20mm；有結(jié)構(gòu)草圖可知，跨距17 l=（ 2* + 2*20 + 65）=122mm 2習(xí)題復(fù)習(xí)右邊的35mm軸段長度應(yīng)根據(jù)減速箱體結(jié)構(gòu)、 軸承蓋形式以及箱外旋轉(zhuǎn)零件至端蓋間的

10、距離 要求等綜合確定，現(xiàn)取為 2+20+17+50=87mm，其中50mm為右軸承右 端面至聯(lián)軸器端面的軸段長度。安裝聯(lián)軸器的 軸頭長度根據(jù)聯(lián)軸器尺寸取為68mm。 3）軸上零件的周向固定 聯(lián)軸器及齒輪處均采用A型普通平鍵聯(lián)接，由 機械設(shè)計手冊查得鍵的尺寸為寬度X高度X長度 （bXhXL),聯(lián)軸器處為（8X7X40)mm，齒輪處 為（12X8X50)mm.習(xí)題復(fù)習(xí)軸的結(jié)構(gòu)草圖習(xí)題復(fù)習(xí)4.按彎扭合成強度計算 （1）畫出軸的結(jié)構(gòu)簡圖和軸的受力圖， 并確定軸上的作用力習(xí)題復(fù)習(xí)從動軸上的轉(zhuǎn)矩為 P 7.5 T = 9550 * = 9550 * = 73.8N m n 970 作用在齒輪上的圓周力 F

11、t 、徑向力 Fr為2T 2T 2 * 73.8 Ft = = = = 2684N 3 d1 mz1 2.5* 22*10Fr = Ft tan 20 o = 977 N習(xí)題復(fù)習(xí)（2）水平彎矩M (圖d) 、支撐反力（圖c）：HRHA = RHB M HCl 122 *10 3 = R HA * = 1342 * = 81 .86 N m 2 2Ft 2684 = = = 1342 N 2 2習(xí)題復(fù)習(xí)（3）垂直面內(nèi)彎矩圖（圖f） Fr RVA = RVB = = 488.5N 2 3l 122*10 MVC = RVA * = 4習(xí)題復(fù)習(xí)12-1.摩擦狀態(tài)有哪幾種？各有何特點？答：按相對運動表

12、面的潤滑情況，摩擦可分為以下幾種狀態(tài)： （1）干摩擦：兩摩擦表面間不加任何潤滑劑而直接接觸的摩擦。 摩擦功損耗大，磨損嚴(yán)重，溫升很高，會導(dǎo)致軸瓦燒毀。 （2）邊界摩擦：兩摩擦表面間有潤滑油存在，在金屬表面間形成一層 薄的油膜，即邊界油膜。 邊界摩擦不能完全消除但能有效地減輕磨損。 （3）液體摩擦：兩摩擦表面間有充足的潤滑油，一定條件下能形成足 夠厚的潤滑油膜將兩金屬表面完全隔開。 理想的潤滑狀態(tài)，摩擦因數(shù)很小。 （4）混合摩擦：兩摩擦表面間的摩擦狀態(tài)介于邊界摩擦和液體摩擦之間。 可有效地降低摩擦，降低磨損。習(xí)題復(fù)習(xí)12-2.滑動軸承的材料應(yīng)滿足哪些要求？ 答：軸瓦是滑動軸承的關(guān)鍵零件，根據(jù)軸瓦

13、的失效形式分析， 對軸承材料的基本要求是：要有足夠的強度；良好的減磨 性；良好的塑性、順應(yīng)性和嵌入性；良好的導(dǎo)熱性和抗膠 合性。習(xí)題復(fù)習(xí)12-3.選擇滾動軸承類型時應(yīng)考慮哪些因素？ 答：選擇滾動軸承的類型，應(yīng)考慮軸承所承受載荷的大小、 方向和性質(zhì)，轉(zhuǎn)速的高低，調(diào)心性能要求，軸承的裝拆以 及經(jīng)濟(jì)性等。習(xí)題復(fù)習(xí)12-4.試說明下列軸承代號的含義：6241、6410、30207、 5307/P6、7208AC/P5、7008C/P4、6308/P53、N307/P2. 答：6241深溝球軸承，尺寸系列為02，內(nèi)徑代號為41，表 示內(nèi)徑d=41*5=205mm，公差等級為P0級。 6410深溝球軸承，

14、尺寸系列為04，內(nèi)徑代號為10，表示 內(nèi)徑d=10*5=50mm，公差等級為P0級。 30207圓錐滾子軸承，尺寸系列為02，內(nèi)徑代號為07， 表示內(nèi)徑d=7*5=35mm，公差等級為P0級。習(xí)題復(fù)習(xí)5307/P6推力球軸承，尺寸系列為03，內(nèi)徑代號為07， 表示內(nèi)徑d=7*5=35mm，公差等級為P6級。 7208AC/P5角接觸球軸承，尺寸系列為02，內(nèi)徑代號為 08，表示內(nèi)徑d=8*5=40mm，接觸角 =25，公差等級為P5 級。 7008C/P4角接觸球軸承，尺寸系列為00，內(nèi)徑代號為 08，表示內(nèi)徑d=8*5=40mm，接觸角 =25公差等級為P4 級。習(xí)題復(fù)習(xí)6308/P53推力

15、球軸承，尺寸系列為03，內(nèi)徑代號為08，表 示內(nèi)徑d=8*5=40mm，公差等級為P5級,游隙代號為C3組。 N307/P2圓柱滾子軸承，尺寸系列為03，內(nèi)徑代號為 07， 表示內(nèi)徑d=7*5=35mm，公差等級為 P2 級。習(xí)題復(fù)習(xí)12-5.一非液體摩擦徑向滑動軸承，軸頸直徑d=20mm， 寬徑比B/d=1，軸頸轉(zhuǎn)速n=1460r/min，軸瓦材料為 ZCuAl10Fe3，試問它可以承受的最大徑向載荷是多 少？ 解：由軸瓦材料查表12-2得： p =20MPa， =5m/s， v pv =15MPam/s 由B/d=1，d=20mm,得B=20mm 習(xí)題復(fù)習(xí)由公式 P =FmaxF P 可得

16、 Bd = Bd P = 200* 200* 20 = 8*105 NFn Pv 可得: : B * 1 91 0 0再由公式 P v =Fmax =200*19100* Pv n200*19100*15 = = 39246N 1460最大徑向載荷為39246 N .習(xí)題復(fù)習(xí)12-6.根據(jù)工作要求決定選用深溝球軸承，軸承的徑向載 荷Fr=5500N,軸向載荷Fa=2700N,軸承轉(zhuǎn)速 n=2560r/min，運轉(zhuǎn)有輕微沖擊，若要求軸承能工作 4000h，軸頸直徑不大于60mm,試決定該軸承的型號。解：深溝球軸承，=3； 運轉(zhuǎn)有輕微沖擊，查表12-10，取fp=1.2； 常溫下工作，查表12-9

17、，得ft=1.0習(xí)題復(fù)習(xí)假定軸承型號為6312 查手冊6312型軸承的基本額定動載荷Cr=81800N Cor=51800N 由 1 4 .7 F a 1 4 .7 * 2 7 0 0C0r=51800= 0 .7 6 6查表12-12可得e0.265又由Fa 2700 = = 0.49 e 5500 Fr查表12-12得X=0.56 Y= 1.67習(xí)題復(fù)習(xí)P=0.56*5500+1.67*2700=7589N 由公式Lh =1 6 6 6 7 f t C 可得 ( ) n fpPLh n 1.2*7589 4000*2560 1 C= ( ) = ( ) 3 = 77419 N ft 166

18、67 1 16667 fpPCCr=81800N 6312型軸承符合要求，可以選用。習(xí)題復(fù)習(xí)12-7. 圖12-24b為一對反裝的7207AC角接觸球軸承，分 別受徑向載荷：Fr1=1040N,Fr2=3390N,外加軸向載 荷Fa=870N,指向軸承1，轉(zhuǎn)速n=1800r/min，有中等 沖擊，常溫下工作，試確定軸承的壽命。解： 7207AC角接觸球軸承，=25 （1）計算內(nèi)部軸向力S 由表12-13查得 S=0.68Fr S1=0.68Fr1=0.68*1040=707.2N S2=0.68Fr2=0.68*3390=2305.2N S1、S2的方向見下圖習(xí)題復(fù)習(xí)2.計算軸承所受的軸向載荷 S1+Fa=(707.