机械设计课后答案

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1、XI已知材料的对称循环省曲疲劳极限循环基数叫=1I,试计算 循环次藐&分别为S000, 30000, 6。叩00诙时，材料的有限寿命弯曲疲劳极限。槌.J I 当ASOOO时二河=441.7MPaV8000当.30000 时J-i已矢溟合金钢的机械性能为/ =jT翎 现次 片=0。,试鲤制此材料的极限应方医L解；4 5_4&U E “E故T = = To2 =jSj3MPi材料的极限应力图如下2- 3已知一经过精车加工的圆轴轴肩尺寸m D = 70mm: -d = 60rnm: r = 3mm,材料为碳钢，其强 度极限叫=500炒,试计算轴肩处的甯曲应力淙舍零响系数弦H解：k根据方程式5 ,轴肩

2、处的弯曲应力综合影响系数j2. 查表定系教-=- = i.i7 , d 60d查附图M(h)得弯曲时圆角的有效应力集中系数虹=1.77 ；查附图M得零件的尺寸系敬以=0.78;查附图2-8得零件的加工表面窟量系数二0.9 ;3. 计算综合影响系数将查得的各系数代人上式得弯曲应力综合易晌系数！K = 1,77 =2.520笑迎.93-4已知一经过粗车加工的圆轴轴肩尺寸；D=7Gmm, d=55mm, r=3皿 如果使用题蔓中的材料，其强度极限试绘制成轴的极限应力图-解：1 .根据已知条件确定脉动循环疲劳极限，由由平均应力折算为应力幅的系数,52x460 Et = 767MP&得任二0 1 + *

3、1 + 0.22. 确定驾曲应力编合影响系数因 = = 1.27 , m 1* - 旦1.25x190剪切强度条件故选择钗制孔螺栓直径如10mm,（4）所需普通螺栓直径4x1.3x 2371S = 2216V 3.14x303.14x30故选择肾通螺栓直径，第一系列： M3山H l=26.221otlh3- 3图3-45所示为普通螺栓连接，采用2个M10的螺栓，螺栓的许用应力 = 160MPa,被连接件接台面间的摩瘵系数了 = 02 若职防滑系数、=12试计算该 连接允讦的最大静载荷-解：1）螺栓的预紧力= 3.14x8.376x160 =677gN4x1.34x1.32）螺栓允许的最大裁荷妈

4、1-2题3g图3-9图34&所示气缸压强p = L5MPa,气缸内径血气缸与气缸盖的螺栓分布圆直径A=300mmn为保证紧密性要求，螺栓间距不得大于80mm,试选择螺栓材料和 螺栓数目，并确定螺栓的公称直径（气41与气缸盖间按无垫片计算）。解：1）试选螺栓数目Z=So2）螺桂组联接的总工作拉力%”苴二也竺主3）单个蜴栓的工作拉力4）单个螺栓的总投力根据保证紧瑾性要求，取残余硕紧力=1.6FnQ = Q+F =捉乂盗5 = 15037.5N5）确定螺栓直径试选螺栓的性能善级为5,8黑45号钢其屈服极限= 420MPa,考虑控制顼紧力,取安全系数强15则许用应力。=冬=竺=2弗迹所需螺栓小径乩为

5、s 1.5号土冬巨竺二顼洒枷3.14x280故选择M12的蜴栓，其小径舍适。3- 10图示的吊车跑道托架，用4只普通螺栓安装在钢制横梁上。试选择螺栓材料，并确定该 螺栓的公称直径。图中长度单位mm。解；1）在工作载荷的作用下螺栓蛆联接承受以下的力和倾值力矩的作用 轴巾I力（作用于螺栓组形心，垂直向下倾覆力矩（顺时针方向）M = 3SO=25QOOX380=3500000 N - imi2）在轴向力F的作用下，各螺栓所受的工作拉力为F = 25000 = 6250n443）在机覆力矩业的作用下，右侦啊螺栓受到加载作用，故右侧两螺栓所受的轴向工作拉 力为ML 9500000x2604x260=希=

6、艾 1 ?J N2-1故右侧螺栓所受的轴向工作拉力为 = 1 + = 6250+ 9135 = 153S5N4）螺栓所受的总拉力为按工作载荷不稳定考虑，取技余预紧力Q； = 1.。占=Q = +K = 15 兑 5莓=3Q77QN5）醇定蜴栓直径选择螺栓材料的性能等级为5.E既，45号钢，查国家标准GB30PS11-82得屈服拔限= 420MPa,并查得安全系数 A1.5（按控制/紧力考虑），故螺栓材料的许用应力CT = = = 280MPan蝶栓危险截面的直径（蝶欧小径妃 为 s 1.5,、Mxl.se Mxl,3x30770i f - J二 13.49mm* 珂bV 3.14x280按粗牙

7、螺纹标准（GEm81）选用螺纹公称直径d=场皿1,其螺纹小径L=13.S35 13.49mm,41平键联接有哪些失效形式，平键的尺寸b X h X L如何确定？答：平键联接的失效形式有:静联接时较弱零件工作面被压溃和键被剪断；动联接时工作面的磨 损。b X h X L （键宽、键高和键长）的确定。b X h是根据轴直径d查国家标准（GB1095 79 ）确定.L是根据轮毂宽度B查国家标准（GB1095 79 ）确定。42某齿轮与轴采用普通平键联接.已知传递转矩T =900N - m，轴直径d=80mm，齿轮轮 毂宽度B =130mm，轴的材料为45号钢，轮毂材料为铸铁，载荷有轻微冲击。试确定键

8、的尺 寸，并校核键联接的强度。解：1）确定曜的尺寸根据轴直径由国家标准（G81叫679）查得曜宽4=2细坦，曜高/i=14tnmn假设轴的圆甬半径片故根据轮莪宽度日=13血血，确定键的标准长度匚=1101。2）键联接的强度计算根据平健联接的挤压强度条件2TxlO3mi 迎 14 r口 =s 如中心距过大时，易因载荷变动引起带的颤动。如中心距迎小，导致包角降低了传动能力。如果空间尺寸无特别限制时，建议按以下范围初选中心距咖0.7饱 W 以（2+Z57。与带传动比较，链传动有哪些特点？答：链传动兼有齿轮传动和带传动的特点.与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比；作 用在轴上的压力小；能在高温、

9、低速重载条件下工作。5- 8.SS节数马为什么宜取隅数？舞轮齿数为什么常取奇数？答:当链节数为偶数时,接头处正好是内外链板相接，可将一侧外链板与销轴做成固定的接头，装 配后用开口销或弹性锁片将另一侧链板锁住。当链节数为奇数时，必须采用折曲的过渡链节。由 于过渡链节的链板受到附加弯矩作用，其强度仅为正常链节的80%左右,所以在一般情况下链 节数取偶数为宜。链轮齿数选用奇数齿，这样，当与偶数链节相啮合时，磨损比较均匀。5-9。链传动产生运动不均匀性的原因是什么？影响链速变化的主要参数是什么？答：由于链条围轮后形成多边形，致使链条中心线在运动中交替与链轮分度圆相切和相割，使链 速周期性变化.影响链速

10、变化的主要参数是链轮齿数和节距.5- 10.卷传动有哪些失效形式？哪种失效形式限定了能沦齿数120?答：链传动的主要失效形式：1 .铰链的磨损2.链条的疲劳破坏3。铰链的胶合。铰链的磨损511。链传动中心距的大小受哪些因素限制？常用的范围是多少？答；中心距小，传动尺寸紧春 但小链轮包角会减小，导致啮舍齿数少-另外，晅涟条的谜 节转折频率比长链条的高，因而加剧了链条的磨损和疲劳。中心距大些，上述间题得到减缓, 但中心距过大时，会因社条的伸长使松也垂度过大，产生抖动和冲击。所以，初选中心距 成一般在（3050 ）夕之间，使小能轮包角大于苴矶乙运输带图 5-28 5-12 ffi5 12.某带式输送

11、机传动装置如图5一我所击，已知Di=L40miibMi=?dOr/min!带传动中心距&约为就Omm,带长L240mmn 4根E型侦带，按规定的初拉力张紧。单 既工作，载荷变动小，运输机输送带速度v=1.4m/s,设电动机容量和减速器及工作机传动 能力足鲍。试间：1. 拉力F可以达到多大？（取V带侍动款率您=0阳 齿轮减速器戒率肇=0,航 运输 机工作机构=口定，不计胶轴器效率-）旗加输送带上载荷不斐（F不变 为提高输送带谚度，使v =l.SnVSf拟将从动轮直 径b减小至02=350 中心距口加大至其它参数不变，说明这样变动是 否可行？1.z_ r f由表5-d查俾/?“ = 2.。8上御

12、由表57查E=L!由表510查得艮=2.6494X 10-则：=3.21由表 511 查 r=1.1373AF =2.6494x10 x9S0x(l-) = 0.31W”1.1373=130-。：珥必时=152 .2 由表5-9 17=0.925 a由表53登程K = LD则：=4(2,08 + 0.31)x0.925x1.=时3幻矿输出功率 U = 8.03x0.950.96x0.92 = 6.74KW输送拉力F二= rix4-Sxl-s = n. 3 3 r0.95x0.96x0.92咬=0.31kWLXLisa -xJ7.3a = 1S3.47 口11.33则需要带的根数为：z= 4.9

13、 4(2.08 + 0.31) xO.%xl.O所以：这样的变动不合适。5-13.C61E$床的床头箱输入轴与电机之间用普通V带传动，传动布置如图529所示。 已知电机功率A5.5kW,转速m=1440r/mm）传动比传动中心距说中如mm,斯班制 工作，试设计此带传动解：误计讦每内K1 .确J7Z决i 1以中尸户一M矛| 1 1表 3-7 吉片-1 .1-P 1 .1 3 .315 OS- l.W卫；企抨寸*型M：彳艮布 厂甲rtrrji % 丁u卅”3.毋淳带中,工J3由毛 q4 , m:曲厂 垣诡 厂4 r .也f 一1 4ti耳偷互_咕-LF7屈0 1U.Zra/n60 x LOOO带主

14、在 jWd顼亘1 “ 世干如zf氐， 旌痒合3吉，-Qj = tOj 294mm志 n 芭 皆出Ei卅料，导册 白十专用：51 点？&云华/|另:扪I-J 同沸皇册 白 在丰列取职U- = 2S：CiirLTL-4专 j木=#耳卫口 u LUI 了 U +fg.确定 中-L EE &TTI带址J：艮i 1等f牛中j共有P艮宅中，匕也 E可芥D1也中山由弘bUK 汽一1 -l：L7 C 玖十功 J VaoWN CJ彳吊卫日=41CL1： I. W 氏口 W 3=40 t E-Lt E-L711 Vizc3o=SU OirLtrL棺 L：工一：r+ 距，: _，标 /JI / ill illafi

15、点的调整涎;田:点_= 点 0.0 1 3JL.i 7 3 3；rELtri点mk= 疏 t- O .O2-JLnfc = 妄_54xuxl5.验询 帝轮H用* 1土尹二一-.吐1 1卜小一* 尸_】&！： lI云口 - =a&句用定V丑F齐艮壹住F七一*】-/ = WG% + 八 kUJrh志 曰 当掉、一工一罗二RWw - 丁二一叽 1 -rh志 n - J.U 山,怛住 一/.白斗9斗工lu-1td 击 311 查得M-1-13T3 2. IJ-1 9-1 .-. 1 0-J .-.1-1-1 or 11 j O. d-11iVv-1. 1 女了由表;P立行匕=口.必山志53宣辎U =

16、L 口千七入去申艮为公丈蕈袒PLD.5日m 一 = 一 1 .7匚与+A耳 J 气-w-1 s 目。Q=stl= 2 3 :2-q-2sinL = 99 .帝轮充构准讦CJP.白口3KWv-IO Bttl-/sJ?i= 14OiTLrrLJX SSOjtlftlJI .L 22-=4CI IfLtE-L(ij=7 87mm&1=16P ,:,32氏= W：2M纭=河425- 14.设计手扶拖拉机上的V带传动（图5-30 .已知柴油发动机额定功率 MHP=5.96kW,甑定转谏?ii=l况的口血，传动比i=L5,结构上要求中心距口在60&-700mm 之间，大带轮直径易妇5血um每天工作时间少于

17、山小时载荷芟动辕大，允许转谏误差 5%a解：il 11 K l-J .白.1 .的走设I-十其t也:已_F =M：F由再57 SJt 1 -2_F=1 M * 5.M=7.152 kW曰迅r带型与用良括 由图 57 畋用32V帝口3 .在珍卅轮6- d由再 5占, 在理型 V卅d .L 75x0X0 . 应瓯二七A d也笠3：布i王甘.= 打23 = 1 0.3iti/sGO :-： 1OOLI卅也在 -：25Mh之司 止不5321氐 6 盘抨台-JE.一 1 35* =5 rrun.受寻击 J3名白LU白打而亍在辛Tttia世圭歹U .甘fLi=F白勺*n向，q、回塑至空沱:宜 i55i.n

18、.itijtlhi七件 谅年斗耳耳 _ q O33 l 土5、414|.丽 B1，舟旷女扪帝诳讦集仟中9殳白区白7=P4距皿SSEWTKDi曲中，!晅口q尊3 1BO ：3 C 6 十 6、玄衣 V 卫JD1七d J才导-4D zrLtEi M 由口 M 1 1 OxrLm.主JJigte1：和=了 ； 口上mm_C_ j = 2 -za -+-r_Dp -+ _D J -h -2l 22旦lull&土 gi3 j 12. . B 2sQ xnxn .中口 二 cin -i 4 = 7 37mxn_C= Lfli田咬苗E ：a ，一 c= - 1 -S JL_b 一 -i49xrLm点3:=

19、点 + O .O3JL Srj2irurL二岐尊一1 尊 N =十 八3 UK M11 1=3= 3 t5 击iF口一 3.22 KW广心 一 Z .”J 1土养 31O 尊非？M.-卫一MS* LO J11 1=3= 5 -11 吉= 一 LM 了己3? N_gA4 - 1 U- - LJGUC 1 _L_) U. L： 1KVV由* , *Mcn *土 养 33 1.03代入乖相冼公T ,旧1 II 1- L：孩 -1-工耳，UqC3.32 + ; 1：H：I .9E5 :：-：: 1 J：I3职工一m 咐舍表 5 EI隹吞m，轮1皆癖y日确定切拉哉5rfTTT. 一: I 氏 _ 500

20、 玉1J 1 tv -4jj 日口 . mgXin;: _ % n n n 二t * i k + n i / . lj 11-4 - _ : ”：斗 rDm x。”i 、n 口舟“ -i.-l-W tLJTIYl ll FirirFr-l2 ,m二气：Tim 号一Tj x 彳 x tai * i 二 i i o 5i-i -帝手也希叶勺弟11 产=7.1531W宜=1_口 5itl_/：_7l= ISOttlttl= iOOmjn_JL. 23001TLtTL玄TSTmma】一 1(54口主=m32-4K5- 15. 531为搅拌机传动简图。已知电动机功率 A1CI以矶 转速?=1450r/m

21、in,侦带传 动比村1也每天工作16小时，试设计此带传动-解：il il 声内宣沾卑1 .确定十以i率F.rtr族 7 占代-L.i 户一1 1 ,- 1 n-i 1 kw讦riwr.和“i . Fh备 1 七一? wm=inmivtfm.也再带中eu、.二切dn快 ，专耿巴型w卅CE-iqm0，&仗匕_u” 选s-iJiLiitm” ghJF项至、W 勾之力2一一1门占S ：=-=： 1 布旧在:司，也不过Is氏，d 珏序MS，27- ? /=3.1所以机构具有自锁性3) 如图所示效率：叩=tany/tarQ/十啊尸0。疗；传动比：i =m/i =位T = GD/2 = 1500*200/2

22、 =15a000KmmTi = T1= 15a000/(0.297 + 62S146Nmm因为=m为=5毋2=31。mm：.Ftl = 2Ti/L = Fa2= 181 NFal =Ft2= 2T 危=席汹Frl =FN = Ft2 何W=352 N712 .图717所示单级圆柱蜗杆传动.已知m=8mm , d 1 =80mm , z 1 =2 , i =20 , 蜗杆转速n =1450r / min，由电动机直接驱动，单向转动，载荷平稳，间歇工作，预期寿命 为10000h .蜗杆采用45钢，表面淬火，齿面硬度45HRC，蜗轮采用ZcuSn10Pb1，砂模铸 造试:计算蜗杆传动所能传递的功率P 1 ;计算蜗杆轴上各分力大小；画出蜗杆、蜗轮受力方 向。FaiFnnl v解=1).求Fitan-y =m Zi/(Ji=8+2/80=0.2,贝lj 片 11.31.滑动速度此=里=一翌色=d.l?m/s5查表1网心=1.或 cosy 60x lOOOcos所以寸=0.95堡一=0.95*0.9=0.36恕以+ i又= m/ =1450/20=72.5应力循环沃数N2=E施诳2CF725*100mT35XlM查表1U-4得。质=2皿 贝U 。页=跖叫谊恐 *200=166.4 MPa