机械设计吕宏北京大学出版社课后习题答案

机械设计课后习题

第一章绪论习题答案

思考题

1.机器是由哪些基本部分构成？各部分作用是什么？ 2.什么是专用零件？什么是通用零件？试举例说明。

3.机械设计的研究对象是什么？学习时应注意哪些问题？ 4.机械零件的主要失效形式及设计准则是什么？ 5.设计机器应满足哪些基本要求？

1.答：机器是由原动机、传动装置和工作机三大部分组成。原动机是机械设备完成其工作任务的动力来源。传动装置是按执行机构作业的特定要求，把原动机的运动和动力传递给执行机构。执行机构也是工作部分，直接完成机器的功能。

2.答：通用零件：是以一种国家标准或者国际标准为基准而生产的零件称为通用零件，像垫片、螺母等等。 专用零件：是以自身机器标准而生产的一种零件，在国标和国际标准中均无对应产品的零件称为专用零件，比如，某厂为一台设备而专门生产的一些零件。

3.答：本课程是研究普通条件下，一般参数的通用零件的设计理论与设计方法。学习时应注意以下问题：尽量不要逃课??O(∩_∩)O

4.答：机械零件的主要失效形式有强度失效（因强度不足而断裂）、刚度失效（过大的变形）、磨损失效（摩擦表面的过度磨损），还有打滑和过热，联接松动，管道泄漏，精度达不到要求等等。

设计准则是：强度准则、刚度准则、耐磨性准则、振动稳定性准则、热平衡准则、可靠性准则

5.设计任何机器都必须满足如下要求 ① 使用要求 ② 经济性要求 ③ 安全性要求

④ 其他要求：环保要求、外观要求、体积重量要求等

第二章 带传动习题

1. 选择题

1) 带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，P;是因为V带_C_.

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机械设计课后习题

A.强度高 B.尺寸小 C.有楔形增压作用 D.没有接头 2) 带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带 A 处 A.进入主动轮 B.进入从动轮 C.退出主动轮 D.退出从动轮

3) 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为_D_. A.带的材料不符合虎克定律 B.带容易变形和磨损 D.带在带轮上打滑 D.带的弹性滑动 4)带传动打滑总是__1__.

(1)在小轮上先开始 (2)在大轮上先开始 (3)在两轮上同时开始 5) V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_2___.

(1)使结构紧凑 (2)限制弯曲应力(3)保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 (4)限制小带轮上的包角

6) 带传动的主要失效形式之一是带的__3__。

(1)松弛 (2)颤动 (3)疲劳破坏 (4)弹性滑动 7) 带传动正常工作时，紧边拉力F1和松边拉力F2满足关系 2 。 （1）F1=F2 （2）F1- F2= F2.思考题

1) 在设计带传动时为什么要限制带速v、小带轮直径dd1和带轮包角?1？

答：带速大则离心拉应力大，所以限制v＜30m/s；小带轮直径d1小则弯曲拉应力大，

造成工作应力过大在交变应力作用下，带将产生疲劳破坏；一般要求带轮包角α≥120°，以防带与带轮接触弧长不足，带在轮上打滑。

2) 为了避免带的打滑，将带轮上与带接触的表面加工的粗糙些以增大摩擦力，这样处理是否正确，为什么？

答：不可以。由于带传动工作时存在弹性滑动，粗糙表面将加速带的疲劳破坏。

3) 何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？

答：弹性滑动：带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小，应变小。当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。这两个过程使带在带轮上产生弹性滑动。弹性滑动不能避免。

（3） F1 +F2 =F0

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机械设计课后习题

打滑：由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。打滑能避免。

4) 为何V带传动的中心距一般设计成可调节的?在什么情况下需采用张紧轮?张紧轮布置在什么位置较为合理?

答： 由于V带无接头，为保证安装必须使两轮中心距比实际的中心距小，在安挂完了以后，在调整到正常的中心距。另外，由于长时间使用，V带会因疲劳而伸长，为保持必要的张紧力，应根据需要调整中心距。

当中心距不能调整时可用张紧轮把带张紧。张紧轮一般布置在松边靠近靠近大带轮处。

5) 一般带轮采用什么材料?带轮的结构形式有哪些?根据什么来选定带轮的结构形式?

答：一般带轮采用铸铁材料。带轮的结构形式有实心式、腹板式、孔板、式椭圆剖面的轮辐式。根据带轮的基准直径d的大小确定。

3 .设计计算题

1) 单根普通V带传动，能传递的最大功率P=10KW，主动轮的转速n1 =1450r／min，主动轮、从动轮的基准直径分别为dd1＝180mm，dd2＝350mm，中心距a＝630mm，带与带轮间的当量摩擦系数fv＝0.2，试求紧边拉力F1和松边拉力F2。

2)设计一带式输送机的传动装置，该传动装置由普通V带传动和齿轮传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功率P =11 kW，转速n1 =1460 r／min，减速器输入轴转速为400 r／min，允许传动比误差为±5％，该输送机每天工作16小时，试设计此普通V带传动，并选定带轮结构形式与材料。 解：

1．计算功率PC

由表2.10查得工作情况系数KA?1.2，故PC?KAPC?1.2?11?13。2 kW

2．选取普通V带型号

根据PC?13.2 kW，n1?1460 r/min，由图2-17确定选用B型。 3．确定小带轮和大带轮基准直径d1、d2,并验算带速v

由表2.4,d1应不小于125mm，现取d1 =140mm，? = 1%，由式(2-16)得

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机械设计课后习题

d2?n11460d1(1??)??140?(1?0.01)?505.89mm n2400由表2.4取直径系列值d2 = 500 mm。 大带轮转速:

n2?n1d1(1??)1460?140?（1?0.01)??404.7r/min

d2500其误差小于|5%|，故允许。 验算带速v

v??n1d160?1000?3.14?1460?140?10.7m/s

60?1000在5～25 m/s范围内，带速合适。 4．确定带长和中心距并验算小带轮包角

由0.7(d1?d2)< a0< 2(d1?d2)得：448 < a0<1280

初步选取中心距a =700 mm，由式(2-1)得带长

(d2?d1)2L0?2a0?(d1?d2)?24a0?3.14(500?140)2?2?700??(140?500)?24?700?2451.1mm

由表2.2选用基准长度Ld = 2500 mm。由式(2-24)可近似计算实际中心距

a?a0?Ld?L02500?2451.1?700??748.9mm 22验算小带轮包角?1，由式(2-2)得

?1?180??d2?d1?57.3??152.4?120?合适 a5．确定V带根数z

传动比

i?n11460??3.6 n2404.7P0 =2.83 kW，由表2.7查得 ?P0 = 0.46 kW K? =0.945，由表2.2查得 KL =1.03，

由表2.5查得

由表2.9查得 由式(12-27)得

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机械设计课后习题

Z?Pc[P0]?PC(P0??P0)K?KL

?13.2?4.125

(2.83?0.46)?0.945?1.03取Z = 5 根。 6 确定初拉力

由表2.1查得 q = 0.17 kg/m，由式(2-28)得单根V带的张紧力

F0?500Pc2.5500?13.22.5(?1)?qv2?(?1)?0.17?10.72 ZvK?5?10.70.945?222.5N7．求压轴力FQ 由式(2-29)，压轴力为

FQ?2ZF0sin?12?2?5?222.5?sin152.4?2160.8N 29．带轮结构设计（略）

第三章链传动习题

1．选择题

1）链传动设计中，一般大链轮最多齿数限制为Zmax＝120，是为了____。 （1）减小链传动运动的不均匀性 （2）限制传动比

（3）减少链节磨损后链从链轮上脱落下来的可能性 （4）保证链轮轮齿的强度 2）链传动中，限制小链轮最少齿数的目的之一是为了____。

（1）减少传动的运动不均匀性和动载荷 （2）防止链节磨损后脱链

（3）使小链轮轮齿受力均匀 （4）防止润滑不良时轮齿加速磨损 3）设计链传动时，链节数最好取____。

（1）偶数 （2）奇数 （3）质数 （4）链轮齿数的整数倍 4）链传动中，链条的平均速度v＝____。 (1)

?d1n160?1000 (2)

?d2n260?1000 (3)

z1n1pz1n2p (4)

60?100060?10005）多排链排数一般不超过3或4排，主要是为了____。

（1）不使安装困难 （2）使各排受力均匀 （3）不使轴向过宽 （4）减轻链的质量 6）链传动不适合用于高速传动的主要原因是_________。 （1）链条的质量大 （3）容易脱链

（2）动载荷大 （4）容易磨损

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机械设计课后习题

7）链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大时，宜选用____。 (1)大节距单排链 （2）小节距多排链 （3）小节距单排链 （4）大节距多排链 2．思考题

1）为什么链传动的平均传动比准确、瞬时传动比不准确？ 2）链传动产生动载荷的原因及影响因素有哪些？ 3）链传动的失效形式及设计准则是什么？

4）链传动中为什么小链轮的齿数不宜过少？而大链轮的齿数又不宜过多？

5) 套筒滚子链已标准化，链号为20A的链条节距p等于多少？有一滚子链标记为：10A-2×100GB1243.1-1997，试说明它的含义？

3．设计计算题

1) 设计一往复式压气机上的滚子链传动。已知电动机转速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，压气机转速n2=320 r/min，载荷变动较大，希望中心距不大于650 mm（要求中心距可以调节）。

2) 某单列套筒滚子链传动由三相异步电机驱动，传递的功率P=22kW 。主动链轮转数n1=720r/min，主动链轮齿数Z1=23，从动链轮齿数Z2=83。链条型号为12A，链节距p=19.05mm，如果链节数LP=100，两班制工作。采用滴油润滑，试验算该套筒滚子链是否满足要求？若不满足如何改进？

第三章 链传动答案

1． 选择题

1)(3) 2)(1) 3）(1) 4） （3） 5）（2） 6）（2） 7）（2） 2．思考题(略) 3．设计计算题

1) 设计一往复式压气机上的滚子链传动。已知电动机转速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，压气机转速n2=320 r/min，载荷变动较大，希望中心距不大于650 mm（要求中心距可以调节）。

解 计 算 与 说 明 1．选择链轮齿数Z1、Z2 根据传动比i=960/320=3，查表3.6，小链轮齿数Z1=23 ，则大链轮齿数Z2=69。 2．确定计算功率PC 由于往复式压气机载荷变动较大，由表3.3查得工况系数KA=1.5 PC= KAP=331.5=4.5kW 3．计算中心距及链节数 1）初定中心距 a。=(30~50)p 取a。= 40p 2）确定链节数Lp PC=4.5kW 2a0z1?z2z?zp2?40p23?6969?232p??(21)2???()p22?a0p22?40p Z1=23 Z2=69。 主 要 结 果 Lp??127.3答案仅供参考

机械设计课后习题

取链节数Lp=128 4．计算额定功率 1）查齿数系数Kz=1.23（表3.5） 2）选单排链 多列数系数Km= 1（表3.4） 3）长度系数KL=1.08 （图3.13按曲线1查） 4）计算额定功率P0? Lp=128 Kz=1.23 Km= 1 KL=1.08 P0=3.39 kW 5．确定链条节距 根据额定功率P。和转数n查图3.12选择滚子链型号为08A 由表3.1查得 链节距 p=12.7 mm 1）链条长度 L=Lp． 2）计算实际中心距 pz?zz?zz?za?[(Lp?12)?(Lp?12)2?8(21)2]4222?12.723?6923?69269?232 [(128?)?(128?)?8()]4222??512.25mm?PC4.5??3.39 kW KZKKL1.23?1?1.08p=12.7 mm 6．确定链长和中心距 p/1000 =1.626m L =2.032m a=512.25mm a＜650mm,符合设计要求。 7．计算压轴力FQ 链速 v?z1n1p23?960?12.7??4.67 m/s 60?100060?10001000P1000?4.5??963.59 N V5.84v?4.67m/s 工作拉力 F?压轴力FQ?1?2F?1?2?1412.6?1156.3 N 8．润滑方式选择 根据链速v?4.67 m/s和链节距飞溅润滑。 9．结构设计（略） FQ?1156.3N p=12.7 mm，按图3.15查得润滑方式为油浴或

第四章 齿轮传动习 题（答案）

1．选择题

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机械设计课后习题

1）一般开式齿轮传动的主要失效形式是 3 。

（1）齿面胶合  （2）齿面疲劳点蚀 （3）齿面磨损或轮齿疲劳折断 （4）轮齿塑性变形

2）高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 1 。 （1）齿面胶合 （2）齿面疲劳点蚀 （3）齿面磨损 （4）轮齿疲劳折断 3）材料为45钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为 2 。

（1）（45～50）HRC （2）（220～270）HBW （3）（160～180 ）HBW （4）（320～350）HBW 4）齿面硬度为（56～62）HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为 3 。

（1）齿坯加工、淬火、磨齿、滚齿  （2）齿坯加工、淬火、滚齿、磨齿 （3）齿坯加工、滚齿、渗碳淬火、磨齿 （4）齿坯加工、滚齿、磨齿、淬火 5）齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在 2 。

（1）跑合阶段  （2）稳定性磨损阶段 （3）剧烈磨损阶段 （4）齿面磨料磨损阶段 6）对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 4 。 （1）按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 （2）按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 （3）只需按接触强度设计 （4）只需按弯曲强度设计

7）一对标准直齿圆柱齿轮，已知z1=18，z2=72，则这对齿轮的接触应力 3 。 （1）?H1??H2 （2）?H1??H2 （3）?H1??H2 （4）?H1??H2 8）一对标准渐开线圆柱齿轮要正确啮合时，它们的 2 必须相等。 （1）直径 （2）模数 （3）齿宽 （4）齿数 9）设计闭式硬齿面齿轮传动时，若直径一定，则应取较少齿数，使模数增大以 2 。 （1）提高齿面接触强度  （2）提高齿根弯曲疲劳强度 （3）减少加工切削量，提高生产率 （4）提高抗塑性变形能力

10）在直齿圆柱齿轮设计中，若中心距保持不变，而把模数增大，则可以 2 。 （1）提高齿面接触强度  （2）提高轮齿的弯曲强度 （3）弯曲与接触强度均可提高 （4）弯曲与接触强度均不变 11）当 4 ，则齿根弯曲强度增大。

（1）模数不变，增多齿数 （2）模数不变，减小中心距 （3）模数不变，增大直径 （4）齿数不变，增大模数 12）轮齿弯曲强度计算中齿形系数与 3 无关。

（1）齿数 （2）变位系数

（3）模数 （4）斜齿轮的螺旋角 13）齿轮传动在以下几种工况中 3 的齿宽系数可取大些。 （1）悬臂布置 （2）不对称布置 （3）对称布置 （4）同轴式减速器布置 14）直齿圆锥齿轮传动强度计算时，是以 3 为计算依据的。

（1）大端当量直齿圆锥齿轮  （2）齿宽中点处的直齿圆柱齿轮 （3）齿宽中点处的当量直齿圆柱齿轮 （4）小端当量直齿圆锥齿轮

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机械设计课后习题

2．简答题

1）齿轮传动有哪些主要优、缺点？ 答：

（1）效率高 在常用的机械传动中，齿轮传动的效率最高。一对圆柱齿轮传动的效率一般在98％以上，高精度齿轮传动的效率超过99%。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高

1％，也有很大的经济意义。

（2）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的结构尺寸一般较小。 （3）工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作可靠，寿命长，这也是其他机械传动所不能比拟的。

（4）传动比准确、恒定 无论是瞬时还是平均传动比，传动比准确、恒定往往是对传动的一个基本要求。齿轮传动获得广泛的应用，也就是因其具有这一特点。

（5）适用的速度和功率范围广 传递功率可高达数万千瓦，圆周速度可达150m/s(最高300m/s)，直径能做到10m以上。

（6）要求加工精度和安装精度较高，制造时需要专用工具和设备，因此成本比较高。 （7）不宜在两轴中心距很大的场合使用。 2）轮齿的失效形式有哪些？闭式和开式传动的失效形式有哪些不同？ 答：

齿轮传动的失效形式：1.轮齿折断；2.齿面点蚀；3.齿面胶合；4.齿面磨损；5.齿面塑性变形

闭式软齿面齿轮传动其主要失效形式是疲劳点蚀 闭式硬齿面齿轮传动其主要失效形式是轮齿的折断

开式齿轮传动的主要失效形式是磨损

3）齿面点蚀常发生在什么部位？如何提高抗点蚀的能力？ 答：

点蚀首先出现在靠近节线的齿根面上，然后再向其他部位扩展。

齿面抗疲劳点蚀的能力主要取决于齿面硬度，齿面硬度越高抗疲劳点蚀的能力越强。 4）轮齿折断通常发生在什么部位？如何提高抗弯疲劳折断的能力？ 答：

轮齿折断一般发生在齿根部位。

为提高齿轮的抗折断能力，可适当增大齿根过渡圆角的半径，消除该处的加工刀痕，以降低应力集中作用；增大轴及轴承的刚度，以减小齿面上局部受载的程度；正确地选择材料和热处理形式使齿面较硬齿芯材料具有足够的韧性；以及在齿根处施加适当的强化措施（如喷丸、辗压）等。

5）齿面胶合通常发生在什么工况下？产生的原因是什么？可采取哪些防止措施？ 答： 在高速重载的传动中和低速重载传动中常发生齿面胶合。 在高速重载的传动中，常因齿面间相对滑动速度比较高而产生瞬时高温而导致润滑失效和在低速重载传动中，由于齿面间的润滑油膜不易形成是齿面胶合产生原因。

采用粘度大的润滑油，减小模数，降低齿高，降低滑动系数，采用抗胶合能力强的润滑油等，均可防止或减轻齿轮的胶合。

6）外啮合齿轮传动中，齿面塑性流动的结果分别使哪个齿轮出现凹槽和凸脊？ 答：

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机械设计课后习题

由于在主动轮齿面的节线两侧，齿顶和齿根的摩擦力方向相背，因此在节线附近形成凹槽；从动轮则相反，由于摩擦力方向相对，因此在节线附近形成凸脊。

7）齿轮材料的选择原则是什么？常用齿轮材料和热处理方法有哪些？ 答：

（1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。对于要满足质量小、传递功率大和可靠性高要求的齿轮，必须选择机械性能高的合金钢；对于一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，往往选择铸钢或铸铁等材料；对于功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。

（2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，选用圆钢作毛坯。

齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氮化和表面淬火。采用渗碳工艺时，应选用低碳钢或低碳合金钢作为齿轮材料；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。

（3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮；合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮，飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。

（4）考虑配对两齿轮的齿面硬度组合，对金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持（25～50）HBW或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差，且速度又较高时，在运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。

8）软齿面和硬齿面的界限是如何划分的？设计中如何选择软、硬齿面？ 答：

齿面的硬度大于350HBW或38HRC，称为硬齿面齿轮传动；轮齿工作面的硬度小于等于350HBW或38HRC，称为软齿面齿轮传动。

对结构尺寸没有要求的齿轮传动用软齿面齿轮传动；对结构尺寸小的齿轮传动用硬齿面齿轮传动。

9）齿轮传动中，为何引入动载荷系数KV？减小动载荷的方法有哪些？ 答： 齿轮传动不可避免地会有制造及装配的误差，轮齿受载后还要产生弹性变形。这些误差及变形实际上将使啮合轮齿的基圆齿距pb1与pb2不相等。因而轮齿就不能正确地啮合传动，瞬时传动比就不是定值，从动齿轮在运转中就会产生角加速度，于是引起了动载荷或冲击。为了计及动载荷的影响，引入了动载系数KV。

提高制造精度，减小齿轮直径以降低圆周速度，均可减小动载荷。 10）齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据是什么？一般闭式软齿面齿轮需进行哪些强度计算？

答： 齿面接触疲劳强度计算的理论依据是接触强度计算，保证接触处的最大接触应力?Hmax不超过齿轮的许用应力??H?；

齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据是弯曲强度计算，应使齿根危险剖面处的弯曲应力不超过齿轮的许用弯曲疲劳应力 。

一般闭式软齿面齿轮需按齿面接触疲劳强度进行设计计算，验算齿根弯曲疲劳强度。

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机械设计课后习题

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机械设计课后习题

3.3解：（1）选用A型平键，由轴径d?80mm查表可得：

平键截面尺寸为：b?22mm，h?14mm；

由齿轮轮毂宽度B?150mm，取键长L?140mm；

其标记为：键22?140GB/T1096-2003。 （2）验算平键的挤压强度：

齿轮与轴的材料均为45钢，工作中有轻微振动，

许用挤压为：???p???100~120MPa

A型平键工作长度为：l?L?b?140?22?118mm

4T4?2000?103?p???60.53MPa

dhl80?14?118显然?p????p??，选用该平键合理，挤压强度足够。 3.4解：（1）选用A型平键，由轴径d?70mm查表可得： 平键截面尺寸为：b?20mm，h?12mm；

由蜗轮轮毂宽度B?150mm，取键长L?140mm；

其标记为：键20?140GB/T1096-2003。 （2）验算平键的挤压强度：

蜗轮材料均为铸铁，工作中有轻微振动，

许用挤压为：???p???50~60MPa

A型平键工作长度为：l?L?b?140?20?120mm

4T4?1580?103?p???62.7MPa>??p? ??dhl70?12?120选用该平键挤压强度不够。

这时可使轴与蜗轮轮毂之间为过盈配合，以便承担一部分转矩，也可改用花键联接。

第7章 滚 动 轴 承

习 题 参 考 答 案

1．选择题

1）中等转速正常润滑的滚动轴承的主要失效形式是__（1）__。 (1) 疲劳点蚀 (2) 塑性变形 (3) 胶合 2）按基本额定动载荷选定的滚动轴承，在预定的使用期限内其失效概率最大为__(3)__。 (1) 1% (2) 5% (3) 10% (4) 50%

3）外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为__(3)__。 (1) 对称循环交变应力 (2) 静应力

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机械设计课后习题

(3) 不稳定的脉动循环交变应力 (4) 稳定的脉动循环交变应力

4）角接触球轴承承受轴向载荷的能力，随公称接触角α的增大而__（1）__。 (1) 增大 (2) 减少 (3) 不变

5）滚动轴承的接触式密封是__（1）__。

(1) 毡圈密封 (2) 油沟式密封 (3) 迷宫式密封 (4) 甩油密封

6）滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行__（1）__。 (1) 疲劳寿命计算 (2) 静强度计算 (3) 极限转速验算

7）下列四种轴承中，__（2）__必须成对使用。

(1) 深沟球轴承 (2) 圆锥滚子轴承 (3) 推力球轴承 (4) 圆柱滚子轴承 2．简答题 略

3．设计计算题

1）根据工作条件，某机器传动装置中，轴的两端各采用一个深沟球轴承，轴径为

轴的转速n?2000r/min，每个轴承径向载荷Fr?2000N，一般温度下工作，d?35mm，

??8000h，试选用轴承。 载荷平稳，预期寿命Lh解

根据题意查表fp?1； ft?1

P?fpFr?Fr ??3

则轴承基本额定动载荷的计算值为

??P?60nLhC????ft?106?1?F?rft???60nLh??6?10?1??60?2000?8000??2000???106??13?19.73kN

查手册6207轴承的基本额定动载荷Cr?25.5kN?19.73kN，满足要求。

因此选用6207轴承。

2）一工程机械的传动装置中，根据工作条件决定采用一对角接触球轴承，面对面布置（如下图所示）。初选轴承型号为7210AC （α=25?），已知轴承所受载荷Fr1=3000N，Fr2=1000N，轴向外载荷FA=800N，轴的转速n=1460r/min轴承在常温下工作，运转中受中等冲击（fp??10000h。=1.4），轴承预期寿命Lh（Cr=40.8kN C0r=30.5kN） 试问：

（1）说明轴承代号的意义

（2）计算轴承的内部轴向力S1，S2 及轴向力Fa1 ，Fa2 （3）计算当量动载荷P1，P2

（4）计算轴承寿命，说明所选轴承型号是否恰当？

答案仅供参考

机械设计课后习题

解

（1）略

（2）查表轴承的内部轴向力S?0.68Fr； e?0.68； ft?1

S1?0.68Fr1?2040N S2?0.68Fr2?680N

S2?FA?1480N?S1?2040N 且两轴承为面对面安装 所以2轴承被“压紧”，1轴承被“放松”，

Fa2?S1?FA?2040N?800N?1240NFa1?S1?2040N（3）

Fa1Fr1?20403000?0.68?e

查表 X1?1,Y1?0 P1?fpFr1?4200N

Fa2Fr2?12401000?1.24?e?0.68

查表 X2?0.41,Y2?0.87 P2?fp(X2Fr2?Y2Fa2)?2084.32N （4）因为P1?P2 所以 L10h106ftC3??10000h ?()?10465h?Lh60nP1所选轴承型号恰当。 4．结构改错题 略

第八章 滑动轴承习 题

1．选择题

1) 径向滑动轴承的偏心率应当是偏心距与_ 2___之比。

（1）半径间隙 （2）相对间隙 （3）轴承半径 （4）轴颈半径 2) 保持其它条件不变，在合理范围内增大滑动轴承的宽径比B／d，滑动轴承的承载能力会_3___。

（1）减小 （2）增大 （3）不变 （4）可能增大也可能减小

答案仅供参考

机械设计课后习题

3)温度对润滑油粘度的影响是随着温度的升高润滑油的粘度__3__。 （1）提高 （2）不变 （3）降低 4)含油轴承是采用__3__制成的。

（1）硬木 （2）硬橡皮 （3）粉末冶金 （4）塑料

5)两相对滑动的接触表面,依靠吸附油膜进行润滑的摩擦状态称为__4__。 （1）液体摩擦 （2）干摩擦 （3）混合摩擦 （4）边界摩擦 6)在非液体润滑滑动轴承中，限制p值的主要目的是_1___。

（1）防止轴承衬材料过度磨损 （2）防止轴承衬材料发生塑性变形

（3）防止轴承衬材料因压力过大而过度发热 （4）防止出现过大摩擦阻力矩 7)设计动压径向滑动轴承时，若宽径比B／d取得较大，则__2__。

（1）轴承端泄量小，承载能力高，温升低（2）轴承端泄量小，承载能力高，温升高 （3）轴承端泄量大，承载能力低，温升高（4）轴承端泄量大，承载能力低，温升低 2．思考题

1)什么是润滑油的油性和粘度？

答：润滑油能在金属磨擦表面形成吸附膜的性能称为油性。粘度是表示润滑油粘性的指标，即流体抵抗变形的能力，它表征油层间内摩擦阻力的大小。

2)滑动轴承有哪些主要类型？其结构特点是什么？用来承受轴向载荷。 答：滑动轴承有推力滑动轴承和径向滑动轴承两大类。推力滑动轴承用来承受轴向载荷。 其轴颈端面与止推轴瓦组成摩擦副。由实心轴颈、空心轴颈和多环轴颈结构。

径向滑动轴承被用来承受径向载荷。径向滑动轴承的结构形式主要有整体式和剖分式两大类。

3)具备哪些条件才能形成流体动压润滑？ 答：形成动压油膜的必要条件是：

（1）相对滑动表面之间必须形成收敛形间隙（通称油楔）；

（2）要有一定的相对滑动速度，并使润滑油从大口流入，从小口流出； （3）间隙间要充满具有一定粘度的润滑油。

为安全运转，考虑到轴颈和轴瓦的制造和安装误差及变形等因素，一般要求

S?hmin?2，这也是形成液体动压润滑的充分条件。

RZ1?RZ24)在设计液体润滑轴承时，如果条件p?[p],v??v?,pv??pv?不满足或计算入口温度t1偏

低时，可考虑采取什么改进措施？

答：应另选材料改变[p]或增大B，重新计算。

5）剖分式滑动轴承一般由哪些零件组成？其剖分面为什么通常设计成阶梯形？

答：剖分式滑动轴承一般由由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦和双头螺柱等组成。根据所受载荷的方向，剖分面应尽量取在垂直于载荷的直径平面内，通常为180°剖分。为防止轴承盖和轴承座错位并便于装配时对中，轴承盖和轴承座的剖分面均制成阶梯状。

6）轴瓦的材料有哪些？应满足哪些基本要求？

答：轴瓦材料可分为三大类：金属材料，粉末冶金材料和非金属材料。 对轴瓦材料的要求如下：

（1）足够的疲劳强度和抗压强度，以保证轴瓦在变载荷作用下有足够的寿命和防止产生过大的塑性变形；

（2）有良好的减摩性、耐磨性，即要求摩擦系数小，轴瓦磨损小； （3）较好的抗胶合性，以防止因摩擦热使油膜破裂后造成胶合；

（4）要有较好的顺应性和嵌藏性，顺应性是指轴瓦顺应轴的弯曲及其他几何误差的能

答案仅供参考

机械设计课后习题

力，嵌藏性是指轴瓦材料容纳进润滑油中微小的固体颗粒，以避免轴瓦和轴颈被刮伤的能力；

(5）对润滑油要有较好的吸附能力，以易于形成边界膜； (6）轴瓦材料应具有良好的导热性；

(7) 选择轴瓦材料还要考虑经济性、加工工艺性、塑性和耐腐蚀性等。

3．设计计算题

混合摩擦向心滑动轴承，轴颈直径d=100mm，轴承宽度B=120mm，轴承承受径向载荷Fr=150000N，轴的转速n=200r/min，轴颈材料为淬火钢，设选用轴瓦材料为ZCuSb10Pb1，试进行轴承的校核设计计算，看轴瓦选用是否合适。 解：轴瓦材料为ZSnSb11Cu6，查表表8.1得

[p] =25 Mpa [v] = 80 m/s [pv] = 20 MPa2m/s 轴承宽径比B/d =120/100=1.2 1）平均压强p p?2）轴承速度v ?dn3.14?100?200v???1.05< [v]

60?100060?10003）pv值

pv?12.5?1.05?13.125<[pv]

F150000??12.5MP< [p] B?d0.12?0.1所以轴瓦选用合适。

第9章 联轴器、离合器

习 题 参 考 答 案

1．选择题

1）万向联轴器的主要缺点是 （3）_。

(1) 结构复杂 (2) 能传递的转矩小 (3) 从动轴角速度有周期变化

2）要求被连接轴的轴线严格对中的联轴器是_（1）__。

(1) 凸缘联轴器 (2) 滑块联轴器 (3) 弹性套柱销联轴器

3）多盘式摩擦离合器的内摩擦盘有时做成碟形，这是为了__（3）__。 (1)减轻盘的磨损 (2)提高盘的刚性 (3)使离合器分离迅速 (4)增大当量摩擦系数 4）离合器与联轴器的不同点为__（2）__。

(1)过载保护 (2)可以将两轴的运动和载荷随时脱离和接合 (3)补偿两轴间的位移

5）齿轮联轴器属于__（2）__。

(1)刚性联轴器 (2)无弹性元件的挠性联轴器 (3)有弹性元件的挠性联轴器

6）在下列四种类型的联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及缓和冲击、吸收振动的 是__（4）__。

(1)凸缘联轴器 (2)齿轮联轴器

答案仅供参考

机械设计课后习题

(3)万向联轴器 (4)弹性柱销联轴器 2．思考题 略

3．设计计算题

1）带式运输机中减速器的高速轴与电动机采用弹性套柱销联轴器。已知电动机功率P=11kW,转速n=970r/min,电动机轴直径为42mm,减速器的高速轴的直径为35mm，试选择电动机与减速器之间的联轴器型号。

解

1． 计算名义转矩

T?9550P11?9550?108.3N?m n9702．确定计算转矩

Tca?KT

查表9.1得：K=1.5。所以，计算转矩

Tca?KT?1.5?108.3N?m?162.45N?m

3．型号选择

由标准中选取弹性套柱销联轴器LT6，该联轴器的许用转矩为250N2m，联轴器材料为钢时，许用转速为3800r/min，联轴器材料为铁时，许用转速为3300r/min，轴孔直径为

32～42mm之间，故选择合适。

2）某增压油泵根据工作要求选用一电动机，其功率P=7.5kW，转速n=960r/min，电动机外伸端轴的直径d=38mm，油泵轴的直径d=42mm，试选择电动机和增压油泵间用的联轴器。

解

1．选择联轴器的类型 考虑轴的转速较高，启动频繁，载荷有变化，宜选用缓冲性能较好，同时具有可移性的弹性套柱销联轴器。

2．计算名义转矩

T?9550P7.5?9550?74.6N?m n9603．确定计算转矩

Tca=KT

查表9.1得：K=1.7。所以，计算转矩

Tca?1.7?74.6?126.8N?m

4．型号选择

由标准中选取联轴器型号为LT6，该联轴器的许用转矩为250N2m，许用最大转速为3800r/min，轴径为32～42mm之间，故选择合适。

第十章 连接

答案仅供参考

机械设计课后习题

1

1）（1） 2）（1） 3）（1） 4）（3） 5）（3） 6）（2） 7）（2） 8）（1） 2

1）60°、连接、30°传动

2）螺纹升角小于螺旋副的当量摩擦角 3）普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹 4）传动效率高

5）螺纹升角；螺纹副的当量摩擦角

6）螺旋副间的摩擦阻力矩、螺母环形端面与被连接件（或垫圈）支承面间的摩擦阻力矩 7）剪切、挤压

8）横向、压溃或被剪断

9）改善螺纹牙间的受力分布不均，提高联接强度。 10）摩擦、机械、破坏螺旋副运动关系 3 1） 螺纹类型 特点和应用 牙型为等边三角形，牙型角α=60°，同一公称直径的普通螺纹，按螺普通螺纹 连接螺纹 圆柱管螺纹 距大小的不同分为粗牙和细牙。细牙螺纹螺距小、升角小、自锁性较好，强度高。但不耐磨，易滑扣；一般连接都用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的场合。 牙型为等腰三角形，牙型角为α=55°，管螺纹为英制细牙螺纹，公称直径为管子的内径。圆柱管螺纹用于水、煤气、润滑和电缆管路系统中。 牙型为等腰三角形，牙型角为α=55°，圆锥管螺纹多用于高温、高压或密封性要求高的管路系统中。 牙型为正方形，牙型角为α=0°。其传动效率较其他螺纹都高，但牙矩形螺纹 根强度弱，螺纹磨损后难以补偿，使传动精度降低，目前已逐渐被梯形螺纹所代替。 传动螺纹 牙型为等腰梯形，牙型角为α=30°。与矩形螺纹相比，传动效率略低，梯形螺纹 但其工艺性好，牙根强度高，对中性好。磨损后还可以调整间隙；它是最常用的传动螺纹。 牙型为不等腰梯形，其工作面牙型斜角β=3°，其非工作面牙型斜角锯齿形螺纹 为30°。它兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根强度高的特点，但它只能用于单向受力的螺纹连接或螺旋传动中。 圆锥管螺纹 2）??tan?

tan(???v)答案仅供参考

机械设计课后习题

螺纹升角；螺纹副的当量摩擦角；

3）螺栓连接

（1）普通螺栓连接

被连接件不太厚，螺杆带钉头，螺杆穿过被连接件上的通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中保持不变。普通螺栓连接结构简单，装拆方便，可多次装拆，应用较广。

（2）铰制孔用螺栓连接

孔和螺栓杆多采用基孔制过渡配合（H7/m6、H7/n6），能精确固定被连接件的相对位置，并能承受横向载荷，也可作定位用，但孔的加工精度要求较高。

双头螺柱连接

这种连接适用于结构上不能采用螺栓连接的场合，例如被连接件之一较厚不宜制成通孔，且需要经常拆卸时，通常采用双头螺柱连接。拆卸时只需拆螺母，而不必将双头螺柱从被连接件中拧出。

螺钉连接

这种连接适用于被连接件之一较厚的场合，其特点是螺钉直接拧入被连接件之一的螺纹孔中，不用螺母。但如果经常拆卸容易使螺纹孔磨损，因此多用于不需经常装拆且受载较小的场合，

紧定螺钉连接

紧定螺钉连接是利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置，如图10.4所示，并可传递不大的轴向力或扭矩。

a） b）

图10.4 紧定螺钉连接

特殊连接

（1）地脚螺栓连接

地脚螺栓连接，机座或机架固定在地基上，需要用结构特殊的地脚螺栓，其头部为钩形结构，预埋在水泥地基中，连接时将地脚螺栓露出的螺杆置于机座或机架的地脚螺栓孔中，然后再用螺母固定。

（2）吊环螺钉连接

吊环螺钉连接，通常用于机器的大型顶盖或外壳的吊装。例如，减速器的上箱体，为了吊装方便，可用吊环螺钉连接。

4）在静载荷作用下，连接螺纹都能满足自锁条件即螺纹升角ψ小于或等于当量摩擦角ρv。此外，螺母、螺栓头部等支承面上的摩擦力也有防松作用。但在冲击、振动或变载荷的作用下，螺旋副间的摩擦力可能减小或瞬时消失。这种现象多次重复后，就会使连接松脱。在高温或温度变化较大的情况下，由于螺纹连接件和被连接件的材料发生蠕变和应力松弛，也会使连接中的预紧力和摩擦力逐渐减小，最终将导致连接松动。

螺纹连接一旦出现松脱，轻者会影响机器的正常运转，重者会造成严重事故。因此，为了防止连接松脱，保证连接安全可靠，设计时必须采取有效的防松措施

常用防松方法举例

答案仅供参考

机械设计课后习题

防松 方法 使螺纹副中有不随连接载荷而变的压力，因此始终有摩擦力矩防止相对转动。压力摩防可由螺纹副纵向或横结构简单，使用方限制，因此在冲击、振动时防松效果受到影响，常用于一般不重要的连接。 两螺母对顶拧紧，旋合部分的螺杆受拉而螺母受压，从而使螺纹副纵向压紧。 擦 向压紧而产生。 松 便，但由于摩擦力受到利用拧紧螺母时，垫圈被压平后的弹性力使螺纹副纵向压紧。 利用螺母末端椭圆口的弹性变形箍紧螺栓，横向压紧螺纹。 防松原理、特点 防松实例 机防利用便于更换的使用方便，防松安槽形螺母拧紧后用开口销插人螺母槽与螺栓尾部的小孔中，并将销尾部掰开，阻止螺母与螺杆的相对运动。 将垫片折边约束螺母，而自身又折边被约束在被连接件上，使螺母不能转动。同时，螺栓的钉头要被卡住，使螺栓不能转动。 利用钢丝使一组螺栓头部互相制约，当有松动趋势时，金属丝更加拉紧。 械 金属元件约束螺旋副。 松 全可靠。 破坏螺纹副关系 焊住 冲点 把螺纹副转变为非运动副，从而排除相对转动的可能，属于不可拆连接。 胶接：在螺纹副间涂黏合剂，拧紧螺母后黏合剂能自动固化，防松效果好。 5）（1）预紧2防松3加垫圈4换螺母

答案仅供参考

机械设计课后习题

6）（1改善螺纹牙间载荷分布不均匀状况（静强度） 2减小应力幅（疲劳强度） 3减小应力集中（静强度） 4减小附加应力（疲劳强度）

5采用合理的制造工艺（疲劳强度）

7）拧紧力矩越大，螺栓所受的预紧力就越大。如果预紧力过大，螺栓就容易过载拉断，直径小的螺栓更容易产生这种情况。因此，对于需要预紧的重要螺栓连接，不宜选用小于M12的螺栓。必须使用时，应严格控制其拧紧力矩。

采用测力矩扳手或定力矩扳手控制预紧力的方法，操作简单，但准确性较差（因拧紧力矩受摩擦系数波动的影响较大）。为此，对于大型连接，可利用液力预拉螺栓，或加热使螺栓伸长到需要的变形量，然后再把螺母拧紧

8）铆接工艺简单、抗振、耐冲击、牢固可靠，但一般结构笨重，铆接时噪音很大，影响工人健康和环境安宁。随着焊接技术的发展，压力容器、罐等许多设备的铆接已被焊接代替；螺栓、焊接结构应用广泛，目前铆接主要用于桥梁、建筑、造船、重型机械、飞机制造以及少数焊接技术受限制的场合。

焊接的结构强度大、刚度高、重量轻、密封性好、成本低、生产周期短、可靠性好、施工简便。因此，在机器制造中，大量采用焊接技术。如船体、锅炉、各种容器等都采用焊接结构。焊接技术广泛应用于石油化工、船舶、建筑、航空、航天以及海洋工程中。

胶接与铆接、焊接相比，具有工艺简单、无需复杂设备、变形小、应力分布均匀、便于不同材料的连接、可用于极薄金属片的连接、质量轻、外观平整、绝缘性好、耐腐蚀以及密封性能好等优点。在机械制造中，胶接主要应用于以下几方面：①大型结构件的连接；②金属切削刀具的制作；③模型的制造；④紧固与密封件的胶接；⑤设备维修时破损件的修复。 4

1) 总拉力 F0= F′+F=2000N 剩余预紧力F''?F'?Fmax=

c1?c2(F'?F'')c2

c21000c2F?1000?c1?c2c1?c2

2) 计算转矩

T= F t3D/2=400*250=100000N2m 计算每个螺栓的预紧力

2*1.2*105=5333N F??f?D0?z2*0.15*1502Kf?T螺纹直径 d?4*1.3*F?12.1

π[?]选M16

3) 在轴向载荷作用下,每个螺栓所受工作拉力为 F1=Q/4=4000N

计算每个螺栓的预紧力

F0?Kf*Rz*f?(1?c1)F1=13000N c1?c2每个螺栓的总拉力为

答案仅供参考

机械设计课后习题

F?F0?c1F1?14000N c1?c2许用应力:640/2=320MPa 螺纹直径 d?4*1.3*F?8.5

π[?]4) 许用应力:360/3=120MPa 预紧力为 由公式d?4*1.3*F π[?]求出预紧力：F0=5083.7N

最大牵引力与预紧力关系公式为F0?最大牵引力为R=1271N 5）所受弯矩为

T=P*3000=20000*3000=6*107 每个螺栓所受预紧力为

1.2*6*107=0.1061*107 F1??f?r?z4*0.16*106Kf?TKf*Rz*f

所受横向载荷为20000N 预紧力为

F2?Kf*Rz*f=3.75*104

总预紧力为 1098500N 螺栓小径为 d?4*1.3*F=123mm

π[?]

第11章 弹簧 习 题

1．选择题

1）圆柱螺旋弹簧的旋绕比是 的比值。

（1）弹簧丝直径d与中径D2 （2）中径D2与弹簧丝直径d （3）弹簧丝直径d与自由高度H0 （4）自由高度H0与弹簧丝直径d 2）旋绕比C选得过小则弹簧 。

（1）刚度过小，易颤动 （2）易产生失稳现象

（3）尺寸过大，结构不紧凑 （4）卷绕困难，且工作时内侧应力大

3）圆柱螺旋弹簧的有效圈数是按弹簧的 要求计算得到的。

答案仅供参考

机械设计课后习题

（1）刚度 （2） 强度 （3） 稳定性 （4） 结构尺寸 4）采用冷卷法制成的弹簧，其热处理方式为 。

（1）低温回火 （2）淬火后中温回火 （3） 渗碳淬火 （4）淬火 5）采用热卷法制成的弹簧，其热处理方式为 。

（1）低温回火 （2）淬火后中温回火 （3）渗碳淬火 （4）淬火

2．思考题

1) 弹簧主要功能有哪些？试举例说明。 2) 弹簧的卷制方法有几种？各适用什么条件？

3) 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧受载时，弹簧丝截面上的最大应力发生在什么位置？最大应力值如何确定？为何引入曲度系数k1？

4) 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧强度和刚度计算的目的是什么？ 3．设计计算题

1) 试设计一液压阀中的圆柱螺旋压缩弹簧。已知：弹簧的最大工作载荷Fmax=350N，最小工作载荷Fmin=200N ，工作行程为13mm，要求弹簧外径不大于35mm，载荷性质为Ⅱ类，一般用途，弹簧两端固定支承。

2）设计一圆柱螺旋拉伸弹簧。已知：弹簧中径D2≈12mm，外径D<18mm；当载荷F1=160N，弹簧的变形量λ1=6mm，当载荷F2=350N，弹簧的变形量λ2=16 mm 。

第11章 习 题 答 案

1．选择题

1）（2） 2）（4） 3）（1） 4）（1） 5）（2）

1．弹簧主要有哪些功能？试举例说明。

答：弹簧的主要功能有（1）缓冲和减振，如车辆中的缓冲弹簧、联轴器中的吸振弹簧；（2）控制运动，如内燃机中的阀门弹簧、离合器中的控制弹簧；（3）储蓄能量，如钟表中的弹簧；（4）测力，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。

2．弹簧的卷制方法有几种？适用条件？

答：弹簧的卷绕方法有冷卷法和热卷法。弹簧丝直径在8mm以下的用冷卷法，直径大于8mm的用热卷法。

3．圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧受载时，弹簧丝截面上的最大应力在什么位置？最大应力值如何确定？为何引入曲度系数k 1？

答：最大应力发生在弹簧丝剖面内侧，最大应力可以近似地取为

?max?k18FD2???πd3?

4C?10.615?k1??4C?4C??8FD2式中

?d3是直杆受纯扭转时的切应力，但由于弹簧不是直杆受纯扭转的情况，所以应

引入k1。 k1，可理解为弹簧丝曲率和切向力对切应力的修正系数.

答案仅供参考

机械设计课后习题

4．圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧强度和刚度计算的目的是什么？

答：弹簧强度的目的是为了求出弹簧丝直径，刚度计算的目的是为了求出弹簧圈数。

6． 试设计一液压阀中的圆柱螺旋压缩弹簧。已知：弹簧的最大工作载荷Fmax=350N，最小工作载荷Fmin=200N工作行程为13mm，要求弹簧外径不大于35mm，载荷性质为Ⅱ类，一般用途，弹簧两端固定支承。 解：

1、选择材料并确定其许用应力

选用碳素弹簧钢丝C级，初定簧丝直径d=4mm，查表得弹簧钢丝的拉伸强度极限σB=1520Mpa，由于载荷性质为Ⅱ类，其许用切应[τ]=0.4σB=0.431520=608MPa，切变模量G=8.03104MPa。

2、弹簧丝直径计算

现选取旋绕比C=7，曲度系数：

3、初步计算弹簧丝直径：

d?1.6FmaxKC350?1.21?7?1.6?3.53 [?]608比原取值小，原取值合理，所以取弹簧钢丝标准直径d =4mm，弹簧中径标准值D2=d

3C=437=28mm，则弹簧外径D = D2+d=28+4=32mm<35mm。

4、刚度计算

弹簧刚度为k=△F/λ=(350-200)/13=11.5N/mm 弹簧圈数：

取n=11圈， 总圈数

取弹簧两端的支承圈数分别为1圈，则 n1=n+2=11+2=13 5、确定节距

p=(0.28~0.5) D2=(0.25~0.5)328mm =(7~14)mm 取p=10mm 6、确定弹簧的自由、安装和工作高度 弹簧两端并紧、磨平的自由高度为：

自由高度 H0 = n p +（n1-n-0.5）d = 11?10+(13-11-0.5) ?5=117.5mm 7、验算稳定性

弹簧长径比b=H0/ D2=117.5/28=4.19<5.3。满足不失稳要求 8、其余几何尺寸参数及工作图从略。

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机械设计课后习题

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