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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