机械设计基础第二版陈晓南杨培林题解

1、机械设计基础第二版(晓南_培林)题解课后答案完整版从自由度，凸轮，齿轮，V带，到轴，轴承第三章部分题解3-5图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过 摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？解画岀该方案的机动示总图如习题3-5解图(a),其自由度为：F = 3/1- 2PS- P严33- 24-1= 0其中:滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结图3-37习题3-5图构组成原理上有错误。解决方法：增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。貝自由度

2、为：F = 3/j- 2P、 P产 34- 2*5-1 = 1将一个低副改为髙副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为：F = 3n- 2Ps P产 33-23-2 =1习题3-5解图(a)习题3-5解图习題3-5解图(c)3-6画出图3-38所示机构的运动简图(运动尺寸由图上量取)，并计算苴自由度。(a)机构模型(d)机构模型图3-38习题3-6图解(a)习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图的两种形式。 计算该机构自由度为：F = 3n- 2Ps-Pa = 33- 24-0=1M = 0.001 m nun/ =0.001 m mm解(

3、d)习题36(d)图所示机构的运动简图可画成习题36(d)解图(a)、习题36(d)解图(b)、习题34(d)解图 (C)等多种形式。1 计算该机构自由度为：F = 3h- 2P5-P4= 33- 24-0 =13-6(d)解图(a)习題3-6(d)解图(b)习題3-6(d)解图(c)习题3-7计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。解(a) F = 3/j- 2PS- Pi = 3*7 -2 10-0=1A、B、C、D为复合钱链原动件数目应为1说明：该机构为精确宜线机构。当满足BE=BC=CD=DE, AB=AD,AF=CF条件时，E点轨迹是精确直线，苴轨迹垂直于机架连

4、心线AF解(b) F = 3n- 2Ps - Pa = 35- 27 -0 = 1B为复合铁链，移动副E、F中有一个是虚约朿原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。剪切时剪刀的水平运动速度与被剪 物体的水平运动速度相等，以防止较厚的被剪物体的压缩或拉伸。解(c)方法一：将看作一个构件F = 3n- 2Ps- 3 10- 234-0 = 2B、C为复合铁链原动件数目应为2方法二：将FI、FH、片/看作为三个独立的构件F = 3n- 2Ps- Pa= 3 12- 217 -0 = 2B、C、F、H、/为复合绞链原动件数目应为2说明：该机构为剪板机机构，两个剪刀刀口安装

5、在两个滑块上，主动件分别为构件 AB和DE.剪切时仅有一个主动件运动，用于控制两滑块的剪切运动。而 另一个主动件则用于控制剪刀的开口度，以适应不同厚度的物体。解(d) F = (3-l)/?-(2-l)Ps= (3-1)3-(2-1)3 =1原动件数目应为1说明：该机构为全移动副机构(楔块机构)，英公共约束数为1,即所有构件均受到不能绕垂直于 图而轴线转动的约束。解(e) F = 3n- IPs- P4 = 33- 23-0 = 3 原动件数目应为 3说明：该机构为机械手机构，机械手头部装有弹簧夹手，以便夹取物体。三个构件分别由三个独立 的电动机驱动，以满足弹簧夹手的位姿要求。弹簧夹手与构件3

6、在机构运动时无相对运 动，故应为同一构件。3-10找出图342所示机构在图示位置时的所有瞬心。若已知构件1的角速度Wi，试求图中机构所示位 苣时构件3的速度或角速度(用表达式表示)。解(a) V3 = VP13 =Wl/pi3/,l4 ( *-)解(b) V3 = VP】3 =Wl/pi3P14 ( I )VP13 =W1/P13PI4 二W*PI3P34 ( f )解(d)/P13P!4( U )W3=W1第六章部分题解参考6- 9试根据图6-52中注明的尺寸判断各狡链四杆机构的类型。图6-52习題6-9图解(a) : /max +/mm = 110+ 40 =150 S/ * 90+ 70

7、 =160最短杆为机架该机构为双曲柄机构(b) V /max +/n.n = 120+ 45 = 165S/70+ 60 =130该机构为双摇杆机构(d) V /max+/nnn = 100+50 =150c,贝IJ四杆中c为最短杆，若有曲柄，则一立是CD杆。bd： /nux +/mln = b+ C WSI 其氽=d + d ba + rf-c = 17 + 21-8 = 30 b 42传力条件6-15设计一导杆机构。已知机架长度/i=100mm,行程速比系数K = l4,试用图解法求曲柄的长度。K/AS=m,ABt= 0.002 13 = 0.026 m = 26 mm （计算值:25.8

8、8 mm） 6-16设计一曲柄滑块机构。如图657所示,已知滑块的行程5 = 50 mm ,偏距e=10mmo行程速比系数K=1A.试用作图法求出曲柄和连杆的长度。/As=mMB= O.OOr23.5 = 0.0235 m = 23.5 mm （计算值：23.62 mm） he= m,B2C2= 0.00139.5 = 0.0395 m = 39.5 mm （计算值:39.47 mm）第七章部分题解参考7- 10任图7-31所示运动规律线图中，各段运动规律未表示完全，请根据给定部分补足其余部分（位移线 图要求准确画出，速度和加速度线图可用示意图表示）。图7-31习题7-10图解7-11 一滚子

9、对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心轮，其半径R = 30”，偏心距=5mm，滚 子半径门=10刖“，凸轮顺时针转动，角速度w为常数。试求：画岀凸轮机构的运动简图。作 岀凸轮的理论娜线、基圆以及从动件位移曲线$j图。解7-12按图7-32所示位移曲线，设计尖端移动从动件盘形凸轮的屎线。并分析最大压力角发生在何处（提 示：从压力角公式来分析）。V2 解由压力角计算公式：tana =（rh + s）wV va, “、w均为常数 S = 0* a =3max anux即j=0 j=300。，此两位置压力角a最大图732习题7-12图7-13设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮基圆半径灯

10、=40“，滚子半径n = 10/WM :凸轮 逆时针等速回转，从动件在推程中按余弦加速度规律运动，回程中按等加等减速规律运动，从动 件行程/心32/n/n :凸轮在一个循环中的转角为： = 150 j,= 30% = 120 “ = 60%试绘制从动 件位移线图和凸轮的廓线。解7-14将713题改为滚子偏垃移动从动件。偏距 = 20,试绘制其凸轮的廓线。 解c点接触到D点接触图733习題7-15图第八章部分题解参考8-23有一对齿轮传动，加=6 mm, zi=20 Z2=80, b=40 mm。为了缩小中心距,要改用m=4 mm的一对齿 轮来代替它。设载荷系数K、齿数ZK Z2及材料均不变。试

11、问为了保持原有接触疲劳强度，应取 多大的齿宽b?解 由接触疲劳强度：S/ = ZEZiiZe500KTi(u +1 )3S/abu载荷系数K、齿数乙、Z2及材料均不变a b = bdbm2 40 62即 ?H2= 42= 90 mmc8-25 一标准渐开线直齿圆柱齿轮，测得齿轮顶圆直径dh208mm,齿根圆直径必=172mm,齿数z=24, 试求该齿轮的模数加和齿顶高系数/厂。解/ 血=(z + 2ha)mda 若取加= 1.0 则 m =24208 + 2 1 = 8 mm/. m =z + 2/hiz + 2九*0.8 则 m = z +d2% = 24+208208 = 8.125 mm

12、 (非标，舍)若 取ha =答：该齿轮的模数=8 mm,齿顶髙系数V = 1.0o8-26 一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮(正常齿制)。已知模数”=4mm,齿数可=25, z2=125o 求传动比/,中心距心并用作图法际啮合线长和重合度e。解 / = Z2/1=125/25 = 5m4n =(Zi + Z2) = (25+125) = 300 mm22d = mz = 425 =100 mmd： = mz = 4 125 = 500 mm dm = mix cosa=45cos20= 93.97 mmdbl= /nz2cosa= 425cos20= 469.85 mm da =(Zi +

13、 2/?/)/n =(25+ 2* 1.0)*4 =108 mmda= (z2 += (125+ 2 1.0)4 = 508 mm52= 0.002 10.5 = 0.021 m = 21 mm (计算值：20.388 mm)e= = = =1.78 (计算值:1.73) ihp/ncosa 3.14 4cos208-29设在图854所示的齿轮传动中，zi=20,存20, $=30。齿轮材料均为45钢调质，HBSI=240, HBS2=260,HBS3=220.工作寿命为2500h.试确立在下述两种情况中，轮2的许用接触疲劳应力和许用弯曲疲劳应力讥轮1主动，转速为20r/min：轮2主动，转速

14、为20r/mina解 轮1主动：g 2=g r=i (轮2的接触应力为脉动循环，弯曲应力为对称循环)Ni= 60mg厶二 60 203 2500 = 3lOpl64 图 8-34： Kv = 1.0pl65 图 8-35：Zv： = 1.25 pl64 表 88 Smm = 1.255/mm = 1.0 (失效概率Wl/100) pl62图8-32(c)： Sf+ 0.7 230 =161MPa (轮齿受双向弯曲应力作用)pl63 图 8-33(c)： S/hin2= 480 MPaYsr= 2.0pl62 式 8-27： Sr = SfYYni 161 2 3.0 = 257.6MPaSf

15、mm1 .25pl62 式 8-28： sW2=九血Z“2= 480 125 = 600.0MPaSllmn1.0轮2主动：g H2=g F2=2 (轮2的接触应力和弯曲应力均为脉动循环)M= 60小g厶二 602022500= 6UOpl64 图 8-34： Y心 0.99pl65 图 8-35： Zv： = 1.2 pl64 表 8-8： Smm = I25, S”mm = lO(失效概率Wl/100) pl62 图 8-32(c)： s八血二 230 MPa pl63图 8-33(c)： s“远=480 MPaYsr= 2.0pl62 式 8-27： sn = SzKk小2= 2302

16、099 = 364.32MPaSr mm1.25pl62 式 8-28： s,l2 = %吨胆2= 4802 = 5760MPa1.08-30 一闭式单级宜齿圆柱齿轮减速器。小齿轮1的材料为40Cr,调质处理，齿面硬度250HBS：大齿轮 2的材料为45钢，调质处理，齿而硬度220HBSo电机驱动，传递功率P=10kW, n1=960r/nin,单 向转动，载荷平稳，工作寿命为5年(每年工作300天，单班制工作)。齿轮的基本参数为： =3mm,z1=25,勺=75,仞=65mim 6=60mm。试验算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。解几何参数计算：d = mz = 325 = 75 mm d

17、a =(Zi + 2hu )m = (25 +2 1.0)*3 = 81 mm ait = cos(dicosa/血i) = cos-l(75cos20/81) = 29.53 d2 = mz2 = 375 = 225 mm 九2=(Z2+ 2ha)fn = (75+ 21.0) 3 = 231 mma.ui = cos1 (di cosa/J*/2)= cos-,(225cos20/ 231) = 23.75 m 3a = (zi + Z2) = (25+ 75) =150 mm2 21 e =zi(tanaui - tanaC) + Z2(tanar2- tanaC)2P= 25z(tan

18、29.53- tan20) + 75tan23.75- tan20)J =1.712p u = z：/zi =75/25 = 3Hz = Zifh/zi = 25*960/75 = 320 r/min 载荷计算：pl52 表 8-5： Ki = 1.0卩二 p伽i 二p75960 = 3.77 m/s60000 60000 pl53表8-6：齿轮传动精度为9级，但常用为68级,故取齿轮传动精度为8级pl52图8-21：K、=l1860 0.8 fa =d 75pl54图8-24： Kb =1.07 (软齿面，对称布宜)pl54图 8-25：= 1.25K 二 KJCKbKa = 1.01181

19、07125 =1.58P10Ti = 9550 = 9550= 99.48 Nm m960 许用应力计算：M = 60mgL= 60960T(53008) = 6.9 10sM= 60血g 厶=60320T(530(r8) = 2310pl64 图 8-34： Ym = 0.88 , Yn2= 0.92 pl65 图 8-35： Zvi =0.98 , Zv2 = 0.94 pl64 表 8-8：弘讪=125, S,Zmln = 1.0 (失效概率S1/100) pl62 图 8-32(c)： smi = 220 MPa , Srnm：=270 MPa pl63 图 8-33(c)： S/fi

20、uni = 550 MPa , Sniimz = 620 MPaYsr= 2.0pl62 式 8-27： Sn = SnYsrYm = 220 2 0.88 = 309.76 MPaSrmin1.25Sfi = ShYtY = 2702 0.92 = 397.44 MPaSrmin1.25pl62 式 8-28： Shi = S/ZUmlZ.vi = 550 098 = 539 MPaSh mln1= Sh iimsZvz = 620 0.94 = 582.8 MPa1 ”Is I =IqJ耐=539 mmMPa 验算齿轮的接触疲劳强度:pl60 表 8-7： Ze = 189.8 MPa p

21、l61 图8- 31： Z = 2.5s”V【s“齿而接触疲劳强度足够 验算齿轮的弯曲疲劳强度：pl57 图 8-28： Ym= 2.64,2.26 pl58图 8-29： 1=1.6, 2 = 1.780.750.75pl58 式 8-23： Ye = 0.25 += 0.25 += 0.69e1.71pl58 式 8-22： Sr, = 2000AT 丫&必门人=2000 158 9948 264160.69 = 62.65 MPadbm75653S/2 = 2000K门 YraiY = 2000 1.5899.48 226178069 = 64.63 MPa 75603 SfVSfi齿轮

22、1齿根弯曲疲劳强度足够SRSn齿轮2齿根弯曲 疲劳强度足够第九章部分题解9- 6图9-17均是以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗轮(或蜗杆)的转向，蜗轮齿的倾斜方向，蜗杆、蜗轮 所受力的方向。图9-17习題9-6图解(虚线箭头表示判定得到的旋转方向)9-18已知一蜗杆传动，蜗杆主动,zi=4,蜗杆顶圆直径/ai=48mm,轴节 处=12.5664mm,转速 ；n=1440r/min,蜗杆材料为45钢，齿而硬度HRC245,磨削、抛光；蜗轮材料为锡青铜。试求该 传动的啮合效率。pA 12.5664角军 T/. m = 4 mmP PT 血二 + 2h；m:.水=仏 一2h：m = 48-2x1x4

23、= 40 mmg= arctan1/?) = arctan(4 = 21.801 d40dx 2pm 402pj440Vs = vi = 2000 z 60 = 200060= 3.248 m/s cosg cosgcos(21.801)()28-()()24 o.pl99 表 95：线性插值 f、=4.0-3.00.024+(4.0-3.248) = 0.027 j= arctan(/；) =1.547 h = tan9 = tan(21.801)= 0.927tan(g+|) tan(21.801 + 1.547)9-20手动绞车的简图如图9-19所示。手柄1与蜗杆2固接，蜗轮3与卷筒4固

24、接。已知z=8mm. 牛1、山=63mm、0=50,蜗杆蜗轮齿面间的当量摩擦因数后0.2,手柄1的臂长L=320mm,卷筒 4 直径 4=200mm,重物 H=1000Ne 求：(1) 在图上画岀重物上升时蜗杆的转向及蜗杆、蜗轮齿上所受各分力的方向：(2) 蜗杆传动的啮合效率：(3) 若不考虑轴承的效率，欲使重物匀速上升，手柄上应施加多大的力？(4) 说明该传动是否具有自锁性？图9-19习题9-20图解蜗杆的转向及蜗杆、蜗轮齿上所受各分力的方向如图63j, = n*tan/ = arctan(0.2) =11.310 tang tan(7.237)h= = 0.3785 tan(g+j,) t

25、an(7.237 +11.310)手柄上的力：FW Wd出 d200T = Fb= W= XV = U000 = 500 N2 2 d, mz28z50/= tan(g+jv) /. Ftl= FBtan(g+jv) = 500tan(7.237+11.310) =167.754 NFaFM叫 167.75463/= FL:. F =16.513 N22320或：T TTih :.2自锁性： gj.机构具有自锁性第十章部分题解参考10- 4在图10-23所示的轮系中，已知各轮齿数，3C为单头右旋蜗杆，求传动比加。10-6图10-25所示轮系中，所有齿轮的模数相等,且均为标准齿轮，若m=200r

26、/min, ”3=50r/min。求齿 数 也及杆4的转速“4。当1)1、3同向时；2) “1、“3反向时。m nt* y(Zj +z2) = y(z3 -Zy)解/ z2. =z- z2 =60-15-25 = 204 _ n - /?4 _ z込 _ 25x60ii3 =/h - /h ZiZzc 15 20/. H4 = (m +5/b)/6 设小为“ + 则 1) HH 刃3同向时:n4 = (m +53)/6 = (200+5*50)/6 = +75 r/min (川与 川同向)2)川、 ”3 反向时:”4 = (h +5加)/6 = (200-5z50)/6 = -8.33 r/m

27、in (H4 与 /n 反向)10-8图10-27所示为卷扬机的减速器，各轮齿数在图中示岀。求传动比解 1-2-3-4-7 周转轮系,5-6-7 定轴轮系 V /u7=忙 /n= - Z2Z1= - 52*78 = -169- ni Z1Z3242121 於刃57 =m is= ns7813 183川 276743.92(如与心同向)/ Zi7 =小 6310-9图1028所示轮系，各轮齿数如图所示。求传动比B = Hp nnuH = - zzil= -1890=5 解/ ih niash = /?- /jh = Z2Z3_= 33 90 = 55 fh - ?/? Z4Z2 873658=

28、0: iw = i = 6zm 3/4/=川”5 814” 一迎一658 =116 (山与砒同向)i =H4 IAH 3110-11图1030示减速器中，已知蜗杆1和5的头数均为1 (右旋)，zi(t=101,0=99, zt2=s沁= 100, Z5d =100,求传动比 /iho解宦轴轮系，1W4宦轴轮系，213-4-H周转轮系n z 99 /?*.* in = -= = 99 小=1 ( I ) /?2 Zi 199/i4c = nu = Z5cZ4c = 1001 00 = 1000()= 101/h ( t ) g ZiZ5 101110110000il/H4 = /?2 - HH_

29、= Z4 = -1= 1 (?I2C + /?4)IU - HH Z221 1 nlOln n： nn = (/?2 且厂二 FT:.Fi=2Fr=2z750 =1500 N211-14设V带传动的主动带轮转速n,=1450 r/min,传动比/=2,带的基准长度厶尸2500 mm,工作平稳, 一班制工作，当主动带轮基准直径分别为Jdi=140 mm和Jdl=180 mm时，试计算相应的单根B 型V带所能传递的功率，它们的差值是多少？解当 Jdi=140 mm 时：川別2T i = =：厶=皿I = Maa 917.5p253 表 11-3 :Pq =2.82 kW p255 表 11-4 :

30、KfL0-0,980.98+180-1707171.26-170) = 0.983 (线性插值)p255 表 15： KL = 1.03 p256 表 11-6： 反=2.6510 , p256 表 11-7： = 1.12 p257 表11- 8： Kxl.O1U1DPU= K旳(1-)二 2.65z10z1450l-) = 0.412 kWKi1.12Pi40= (Pq + DP)KK.= (2.82+ 0.412)0983103 = 3.27 kWJ1.0当 Jdi=180 mm 时：aap253 表 11-3：P0=4.39kWp255 表 114 K戶0.98-0.950.95 +

31、170-160 7167.44-160) = 0.972 (线性插值)Pi= (Po+DP)KK= (4.39+ 0.412/0.9723.03 二 4.81 kWKa1.0差值：DP =几紂-P, = 4.81-3.27 =1.54 kW2第十二章部分题解12- 7某自动机上装有一个单拨销六槽外槽轮机构，已知槽轮停歇时进行工艺动作，所需工艺时间为30 秒，试确左拨盘转速。解 六槽外槽轮机构两槽间夹角：2j2=360/6=60o主动拨盘对应转过角度：2a1=180o-2j2=120主动拨盘转过360-2a 1=240时，槽轮处于停歇阶段，所用时间为30秒，设拨盘匀速转动，则英转速:= 240

32、= 1.33 r/min3036012-9在牛头刨床的进给机构中，设进给丝杠的导程为5mm,而与丝杠固结的棘轮有28个齿。问该牛头 刨床的最小进给量是多少？解棘轮转过28个齿时，丝杠转一周，进给机构移动一个导程（5mm）故牛 头刨床的最小进给疑为：28= 0.18 mm1第十四章部分题解14-11在图1419中，行星轮系各轮齿数为z八、其质心与轮心重合，又齿轮1、2对其质心0“02的转动惯量为丿八丿2,系杆H对O,的的转动惯量为Jh,齿轮2的质量为加2,现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量Ao 解由公式(14-18)：J、= 3., ee/n- ae 片=6+ Z, (jasw.o-r

33、iuu.tee ew00 e Wi0 uu=Jiewwndvv0 + eeeeJ2ge0图14-19习题14-11图(1)求 W/z:/ia/z = Wi -W/zWi WsR li=儿 Wj = 0-W/W/= Zi Wi Zi + Z3Ven :Vol = /? W 1求W1Wi Wi求W2 :w： -W/Wj w -W/即:W： Z2 - Zie W0 uu7? , W = 0dv-r + m seg vco-r uu + 丿务aewwEmORhJw2 /.W/22：ae(j zi0Wiwwz - zZiZI(Z2 - Z3)V= 2/= 23W/W1Z2Zi + Z3Z2(zi + z

34、O*故 J 二 J +Jzi zdv +(/?/ Ri +J)aej Zi.ZiOv!iV0 Z +Z-T0 2/Qzi +Z3T0 e14- 15机器一个稳立运动循环与主轴两转相对应。以曲柄与连杆所组成的转动副A的中心为等效力的作 用点，等效阻力变化曲线FR 如图14-22所示。等效驱动力 耳为常数,等效构件（曲柄）的平均角速度值s产25 rad/s,不均匀系数归0.02,曲柄长 /o.4=0.5m,求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。r 丁 解 求 Frfl： T O（FiadsA = 0迟4：Fv/4pZm=807p/at+P/a4)2故 Fg=30N图14-22习題1415图作等效

35、（见习题14- 图）：求旳：力曲线、能量习题14-15解图1 图中： ah = -50p/o Nm、be = 30p/at Nm、cd =25p/% Nm、da = 45p/ Nm 故Wy = 50p/% = 50pO5 = 25p NmW、 25P2求 JF： Jr=2=2= 6.28 kgm wlvd 25 0.0214-19图14-26所示回转构件的各偏心质量”gl00g、忙=150g、加3=200g、“ylOOg,它们的质心至转动 轴线的距离分别为门=400mm、门=n=300mm、n=200mnn各偏心质量所在平面间的距离为li= /23= gOOmm,各偏心质量的方位角a12=12

36、O ay=60 aM=90%如加在平衡面和 厂中的平 衡质量加及加的质心至转动轴线的距离分别为F和”,且宀500mm,试求加和加的大小 及方位。图14-26习題14-19图解 T V衡而:= nurx = 100 400 = 40000 gmm加心门= 庐 +Mnuri =200+ 200 q5O 3OO = 30000 gmm h +/23 + 民 200+ 200+ 200 /u 200=20(X200 = 13333 gmm h +/n +/m 200+ 200+ 200 W 200厂平衡面:加心。门=tfhri =150300 =15000 gmm/l2+/2J+/M 200+ 200

37、+ 200m：ry=严200+ 2(X)，200 200 = 26667 gmm 去十仏心200+200+ 200图解法结果见习题14-19解图由解图可得：mM = 28.53000 = 28500 gmm （计算值:）mUrU = 383000 = 38000 gmm（ICrdC 38000 md = rndrd = 28500 = 57 g mU = m 1=也=76 grC 500500ad =114add =1162第十五章部分题解15-12已知气缸的工作压力在0-0.5 MPa间变化。气缸径D=500mnb气缸盖螺栓数目为16,接合而间采 用铜皮石棉垫片。试计算气缸盖螺栓直径。解汽缸

38、盖螺栓连接需要满足气密性、强度等要求p349表155：确怎螺栓力学性能：性能级别：8.8级，材料：35钢，800 MPa, s, = 640 MPa 注：性能等级与适用场合、经济性.制造工艺等有关.一般选用6.8或8.8级。汽缸最大载荷：Fq= pD-P = 5叫P 0.5 = 98175 N4 4刊98175螺栓工作载荷：F = = 6136 N 1616残余锁紧力：FU =1.5F =1.5 6136 = 9204 N 注:p346压力容器Fdd=（1.518）F螺栓 最大拉力：F.）= Fda+ F = 9204+ 6136 =15340N取安全系数：S = 2 注：压力容器一般使用泄力

39、矩扳手，p349用测力矩或泄力矩扳手，S=1.62许用拉应力：=：=640 = 320 MPa5 2螺栓直径： dv 4 1.3F（.=41315340 = &91 mmPls320p确立螺栓直径：查机械设计手册普通螺纹基本尺寸（GB/T196J003）选：M12, dR0106mm螺 栓疲劳强度校核：Op346 表 15-2：= 0.8 （铜皮石棉垫片）C1+C1应力幅： s.=O 2二082 6136 2= 30.60 MPaG+GpMp 10.106材料疲劳极限：s 1 = 0.32&= 032*800 = 256 MPap347 取： e =1 （表 15-3）. , = 1.25几二

40、2 （控制预紧力）、K汚 4.8 （表 15-4）许用应力輻：sd = eK、KSi= 1125T256 = 33.33 MPa届248Isv|s 訂安全15- 13 一托架用6个较制孔用螺栓与钢柱相联接，作用在托架上的外载荷Fq=5X104N3就图15-48所示 的三种螺栓组布豊形式，分析哪一种布置形式螺栓受力最小。图15-48习题1513图（托架与机架连接螺栓组三种不同布置方案）解外载荷向螺栓组中心简化，则各螺栓组受横向力&和旋转力矩7=300 Fq用?在横向力几作用下，各螺栓组中单个螺栓所受剪力：F =6在旋转力矩T作用下，各螺栓组中单个螺栓所受最大剪力分析： 图(a)：螺栓1、3、5受

41、剪力最大：7riTn300 100 34 3= Fm = Fe =222222 =22 =22 =八 + 心 + 门 + 厂 + A+ r63(八 + /s)3(100 3) + (50 3) 15图(b)：螺栓组中各螺栓受剪力相等：TnTn T300凡1Fdsnux = Fm = Fz = -= FbW =222222=2= Fq各螺栓组中受最大剪力螺栓上所受合力：图（a）：螺栓3受力最大:a= 30FflJ= ） = 0.612Ffi图（b）：螺栓4受力最大：FqFq FqFz=+= 0.5Fq6 63图（c）：螺栓3、4受力最大：结论：比较三种螺栓组布置形式中螺栓组中受最大剪力的螺栓可知

42、：图（b）布置形式螺栓受力最小15-14图1549是由两块边板焊成的龙门式起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱（工字钢）相 连接，支架所承受的最大载荷为20000N,试设计：（1）采用普通螺栓联接（靠摩擦传力）的螺栓直径d：（2）采用较制孔用螺栓联接（靠剪切传力）的螺栓直径d，设已知螺栓的t为28MPao图15-49习题15-14图解外载荷向螺栓组中心简化贝9：螺栓组受横向力Fr=20 kN螺栓组受旋转力矩 7=2Ox3OO=6xlO3 kNmmF 20在横向力作用下，单个螺栓受力：F0.flp349表155：确泄螺栓力学性能：性能级别：6.8级，材料：45钢，5= 600 MPa, s

43、. = 480 MPa 取安全系数：5=2 （控制预紧力）则许用应力：S = = 480 = 240 MPaS 2p343 式 15-9： d* 4U.3FC =413J08.12j（T二 27.31 mmPlsp240（2）采用绞制孔用螺栓连接（靠剪切传力）的螺栓杆剪切而直径doP p348式 15-20： t = Wt= 20.24 mm第十六章部分题解16-9设图1640中在轴上A段上装一齿轮，采用（H7/s7）配合：在B段上装两个圆螺母用以固左齿轮的轴向位置：在C段上装一向心球轴承。试选泄轴上/、小、门和B段螺纹的型式及其公称直径（外径）。图3-37习题3-5图解（1）轴头长度/：1

44、=28 nun （轴头长度应比零件轮毂宽度小12mm(2)直径Ji:Ji=24 mm (轴承圈山轴承径 +2r=17+2xl.5=20mm)(3)圆角/1:n=l mm (? = 1.5)(4)圆螺母：M27xl.5 外螺纹小径=25.376 mm（细牙螺纹防松性好，对轴消弱小。30mm公称直径外螺纹小径尸24mm）(5)退刀槽直径厶（225 mm （衣外螺纹小径）16-13已知图16-41中所示直齿轮减速器输岀轴在安装齿轮处的直径d=65mm,齿轮毂长85mm,齿轮和 轴的材料均为45钢。齿轮分度圆直径为J（=300mm,所受圆周力F；=8000N,载荷有轻微冲击。 试选择该处平键的尺寸。如

45、果轮毂材料为铸铁.则该平键所能传递的转矩T有多大？图16-41习題16-13图解（1）选择平键尺寸：p385 表 16& I J=65 mm键宽 bx键髙 /?=18xllV 键长 =毂长 U -（510）=85（510） =8075 mm/.取L=80 mm （满足标准键长）则键有效长度 心厶b=80-18=62mm键强度校核：F 4Tp385 式 16-12： Sp=WSpA dhlp385 表 16-9： sP =110 MPa （载荷有轻微冲击:卜訂=100120MPa） &300 &/ T= F, = 8000=1210 Nmm2 2I s/= 4T= 4 1.2：l（k = 108

46、.28 MPa dhl651162即键满足强度要求，平键尺寸Z?x/?xZl= 18x11x80（2）轮毂材料为铸铁时，该平键所能传递的最大转矩 心曲F 4Tp385 式 1612： Sp二二 WSp快 A dhlp385表16-9： Spr 55 MPa （载荷有轻微冲击：冷二5060MPa）贝ij： 応=dhl Sphtc = 65 11DZ 55 = 6.10zl（P Nmm=610 Nm4416- 15图1642所示为一直齿圆柱齿轮减速器输岀轴的示意图。有关尺寸如图所示。轴承宽度为20 mm： 齿轮宽度为50 mm,分度圆直径为20 mm,传递的功率N=55kW,转速n=300r/min试按弯扭 合成强度计算轴的直径并绘出轴的结构图图16-42习题1615图注：此题中分度圆直径应为200 mm.解（1）计算轴上作用的力P5.5转矩：T= 9550 = 9550= 175.08 Nmn300T175.08圆周力:F,= 2000 = 2000=1750.8 Nd200n750.8法向力：F严=1863.2 Ncosa cos20（2）作弯矩图和转矩图1863.