机械设计16章答案

机械设计基础答案

10-1证明当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具有自锁性。

当

时，螺纹副的效率

10-2解由教材表10-1、表10-2查得

，粗牙，螺距

，细牙，螺距

后

答

螺纹升角

中径

ww

w.

粗牙螺距螺纹升角

普通螺纹的牙侧角

螺纹升角

对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。

10-3解查教材表10-1得

khd

中径

小径

，螺纹间的摩擦系数

课

，中径

所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于50%。

案

网

，

机械设计基础答案

当量摩擦角

拧紧力矩

由公式

可得预紧力

查教材表9-1得35钢的屈服极限

拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。

ww

w.

10-4解（1）升角

当量摩擦角

工作台稳定上升时的效率：（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩

khd

课

后

拉应力

网

答

案

机械设计基础答案

（3

）螺杆的转速

（4）因速下降，

，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷

需制动装置。其制动力矩为

10-5解查教材表9-1得Q235的屈服极限

khd

的小径

得

，螺钉个数

，取可靠性系数

课

查教材表10-6得，当控制预紧力时，取安全系数

ww

w.

由许用应力

查教材表10-1得

由公式

预紧力

由题图可知

作用下等

螺杆的功率

后

答

案

网

，

机械设计基础答案

牵曳力

10-6解此联接是利用

第 十 六 章 轴

本章学习的基本要求： 熟练掌握的内容 1、轴的功用、类型、特点及应用；2、轴的扭转强度和弯扭合成强度计算； 3、轴的结构设计及提高轴的强度的措施。

本章的重点： 轴的结构设计和强度计算。本章的难点： 轴的结构设计。 作业：Page318 16.5 应该注意： 轴的结构设计要与滚动轴承的组合结构设计等联 系起来考虑。作者：朱理

第 十 六 章 轴

16.1 概述 16.1.1 轴的功用及分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴——传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有

类 型

按轴的形状分有

带式运 输机

电动机 减速器 转轴作者：朱理

第 十 六 章 轴

16.1 概述 16.1.1 轴的功用及分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴——传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有 传动轴——只传递扭矩

类 型

按轴的形状分有发动机 传动轴 后桥

作者：朱理

第 十 六 章 轴

16.1 概述 16.1.1 轴的功用及分类

功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴——传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有 传动轴——只传递扭矩 类 心轴——只承受弯矩 型

按轴的

8-1解：依题意该转子的离心力大小为

该转子本身的重量为

则，即该转子的离心力是其本身重量的倍。

8-2答：方法如下：

（1）将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；

（2）将转子顺时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后，在转子上画过轴心的铅垂线

1；

（3）将转子逆时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后画过轴心的铅垂线2；

（4）做线1和2的角平分线，重心就在这条直线上。

8-3答：（1）两种振动产生的原因分析：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出

功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用

力，使得机座产生振动。而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断

变化的离心力所产生的。（2）从理论上来说，这两种振动都可以消除。对于周期性速度波动，只要使输

入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机

座振动。对于回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。（3）从实践

上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。因为实际中不可能使输入功和

6-1 齿轮啮合传动应满足哪些条件？

答：齿轮啮合传动应满足：1.两齿轮模数和压力角分别相等；2.??BBp1b2?1，即实际啮

合线B1 B2大于基圆齿距pb。3. 满足无侧隙啮合，即一轮节圆上的齿槽宽与另一轮节圆上的齿厚之差为零。

6-2 齿轮的失效形式有哪些？采取什么措施可减缓失效？

答：1.轮齿折断。设计齿轮传动时，采用适当的工艺措施，如降低齿根表面的粗糙度，适当增大齿根圆角、对齿根表面进行强化处理（如喷丸、辗压等）以及采用良好的热处理工艺等，都能提高轮齿的抗折断能力。

2.齿面点蚀。可采用提高齿面硬度，降低表面粗糙度，增大润滑油粘度等措施来提高齿面抗点蚀能力。

3.齿面磨损。减小齿面粗糙度、保持良好的润滑、采用闭式传动等措施可减轻或避免磨粒磨损。

4.齿面胶合。可适当提高齿面硬度及降低表面粗糙度，选用抗胶合性能好的材料，使用时采用粘度较大或抗胶合性较好的润滑油等。

5.塑性变形。为减小塑性变形，应提高轮齿硬度。 6-3 现有4个标准齿轮：m1=4mm，z1=25；m2=4mm，z2=50；m3= 3mm，z3=60；m4=2.5mm ，z4=40。试问：（1）哪两个齿轮的渐开线形状相同？（2）哪两个齿轮能正确啮合？（3）哪两个齿

8-1解：依题意该转子的离心力大小为

该转子本身的重量为

则，即该转子的离心力是其本身重量的倍。

8-2答：方法如下：

（1）将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；

（2）将转子顺时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后，在转子上画过轴心的铅垂线

1；

（3）将转子逆时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后画过轴心的铅垂线2；

（4）做线1和2的角平分线，重心就在这条直线上。

8-3答：（1）两种振动产生的原因分析：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出

功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用

力，使得机座产生振动。而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断

变化的离心力所产生的。（2）从理论上来说，这两种振动都可以消除。对于周期性速度波动，只要使输

入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机

座振动。对于回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。（3）从实践

上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。因为实际中不可能使输入功和

（一）

6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽之间就存在有（C）。 (A) 压紧力 (B) 轴向力 (C) 摩擦力

7.链“B18X80”的含义是（B型键宽度b=18mm，长度L=80mm）。

8.螺纹联接是指（利用螺纹零件把需要固定在一起的零件固连起来),螺旋传动是指（利用螺纹零件实现回转运动转换成直线运动）。

9.螺纹的公称直径是指它的（外径），螺纹“M12X1.5”的含义为（细牙螺纹外径12mm，螺距1.5）。

10.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需要经常装卸的情况下,宜采用(B),用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用（D）。

(A) 螺栓联接 (B) 双头螺栓联接 (C) 螺钉联接 (D) 三角形细牙螺纹

11.某调整螺纹，采用双头粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移动12mm，则螺杆应转（2）圈。

12.国标规定，三角带有（Y Z A B C D E）七种类型，代号‘B2240’表示（B型基准长度2240mm）。

13.带传动的主动轮直径d1=180mm，转速n1=940r/min，从动轮的直径为d2=710，转速n2=233r/min,则其弹性滑动系数ε

第三章 机械零件的疲劳强度设计

1，机械零件的疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？

答：a安全-寿命设计：在规定的工作期间内，不允许零件出现疲劳裂纹，一旦出现，即认为失效。b破损-安全计算：允许零件存在裂纹并缓慢扩展，但须保证在规定的工作周期内，仍能安全可靠地工作。

2,机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

答：第一阶段是零件表面上应力较大处的材料发生剪切滑移，产生初始裂纹，形成疲劳源，可以有多个或数个；第二阶段是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲劳断裂。

4 什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？ 答：应力循环基数（No），即在疲劳试验曲线上对应于接触强度极限的应力循环次数。一般碳钢：10*6—10*7 高硬度合金钢：10X10*7—25X10*7.

5按疲劳曲线（σ—N）设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N<10*4时，（σ—N）曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？

答：在循环特征r下的变应力，经过N次循环后，材料不发生破坏。不适用。疲劳极限较高，接近屈服极限，几乎与循环次数的变化无关。一般可按照静应力强度计算。

7 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？

答：1）应力集中，零

《机械设计基础》作业答案

第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1

1－2

1－3

1－4

1－5

自由度为：

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?7?(2?9?1?0)?1?21?19?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?1 ?11－6

自由度为

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?9?(2?12?1?0)?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?8?2?11?1?24?22?1?11－10

自由度为：

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?10?(2?14?1?2?2)?1?30?28?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?1?2?27?24?2?11－11

F?3n?2PL?PH?3?4?2?4?2 ?21－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

?1?P14P13??3?P34P13

?1P34P134?? ?3P14P131

1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设?1?10rad/s，求构件3的速度v3。

v3?vP13??1P14P13?10?200?2000mm/s

1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持

第三章 机械零件的疲劳强度设计

1，机械零件的疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？

答：a安全-寿命设计：在规定的工作期间内，不允许零件出现疲劳裂纹，一旦出现，即认为失效。b破损-安全计算：允许零件存在裂纹并缓慢扩展，但须保证在规定的工作周期内，仍能安全可靠地工作。

2,机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

答：第一阶段是零件表面上应力较大处的材料发生剪切滑移，产生初始裂纹，形成疲劳源，可以有多个或数个；第二阶段是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲劳断裂。

4 什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？ 答：应力循环基数（No），即在疲劳试验曲线上对应于接触强度极限的应力循环次数。一般碳钢：10*6—10*7 高硬度合金钢：10X10*7—25X10*7.

5按疲劳曲线（σ—N）设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N<10*4时，（σ—N）曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？

答：在循环特征r下的变应力，经过N次循环后，材料不发生破坏。不适用。疲劳极限较高，接近屈服极限，几乎与循环次数的变化无关。一般可按照静应力强度计算。

7 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？

答：1）应力集中，零

《机械设计基础》作业答案

第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1

1－2

1－3

1－4

1－5

自由度为：

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?7?(2?9?1?0)?1?21?19?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?1 ?11－6

自由度为

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?9?(2?12?1?0)?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?8?2?11?1?24?22?1?11－10

自由度为：

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?10?(2?14?1?2?2)?1?30?28?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?1?2?27?24?2?11－11

F?3n?2PL?PH?3?4?2?4?2 ?21－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

?1?P14P13??3?P34P13

?1P34P134?? ?3P14P131

1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设?1?10rad/s，求构件3的速度v3。

v3?vP13??1P14P13?10?200?2000mm/s

1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持