机械设计基础(第五版)课后习题答案(整理版)

1、完整版)至解 图 题图 题图 题图 题 解 解 解 解 解 解 解 解解 3解 3解 1224，和解 （ a21（ b b解顶 隙解由解 由得解 ；。解 得于解 、图 题 、 。图 题图图 题解 解 、 、 、 、解因解 （ ，解解 、。、。、11-1 解 1）由公式可知：轮齿的工作应力不变，则则，若，该齿轮传动能传递的功率11-2解 由公式可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系：设提高后的转矩和许用应力分别为、当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。11-3解 软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（ 1）许用应力查教材表 11-1 小齿轮 45 210230HBS取 220HB

2、S；大齿轮 ZG270-500 正火硬度：140，取 。查教材图 11-7查教材图 11-10查教材表 11-4 取，,，故：（ 2）验算接触强度，验算公式为：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得齿宽中心距齿数比则：、，能满足接触强度。（ 3）验算弯曲强度，验算公式：其中：齿形系数：查教材图 11-9 得、则 ：满足弯曲强度。11-4解 开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。（ 1）许用弯曲应力 查教材表 11-1 小齿轮45 210230HBS取 220HBS；大齿轮45 钢正火硬度：170，取 190HBS。查

3、教材图 11-10 得,查教材表 11-4，并将许用应用降低 30%故（ 2）其弯曲强度设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得取齿宽系数齿数，取齿数比齿形系数 查教材图 11-9 得、因故将代入设计公式因此取模数中心距齿宽11-5解 硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。（ 1）许用弯曲应力查教材表 11-1，大小齿轮材料 40Cr 表面淬火硬度：5256HRC，取 54HRC。查教材图 11-10 得，查材料图 11-7 得。查教材表 11-4，因齿轮传动是双向工作，弯曲应力为对称循环，应将极限值乘 70%。故（ 2）按弯

4、曲强度设计，设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得取齿宽系数齿数，取齿数比齿形系数 应将齿形系数较大值代入公式，而齿形系数值与齿数成反比，将小齿轮的齿形系数代入设计公式，查教材图 11-9 得因此取模数（ 3）验算接触强度，验算公式：其中：中心距齿宽，取满足接触强度。11-6解 斜齿圆柱齿轮的齿数 与其当量齿数之间的关系：（ 1）计算传动的角速比用齿数。（ 2）用成型法切制斜齿轮时用当量齿数（ 3）计算斜齿轮分度圆直径用齿数。选盘形铣刀刀号。（ 4）计算弯曲强度时用当量齿数查取齿形系数。11-7解 见题 11-7 解图。从题图中可看出，齿轮1 为左旋，齿轮2 为右旋。当齿轮

5、1 为主动时按左手定则判断其轴向力；当齿轮 2 为主动时按右手定则判断其轴向力。轮 1为主动 轮 2 为主动时图 11.2 题 11-7 解图11-8解 见题 11-8 解图。齿轮 2 为右旋，当其为主动时，按右手定则判断其轴向力方向；径向力总是指向其转动中心；圆向力的方向与其运动方向相反。图 11.3 题 11-8 解图11-9解 （ 1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮 3 的螺旋经方向应与齿轮2 的旋向同为左旋，斜齿轮 4 的旋向应与齿轮3 的旋向相反，为右旋。（ 2）由题图可知：、分度圆直径轴向力要使轴向力互相抵消，则：33 俄即11-10解 软齿面闭式齿轮传动应分别

6、校核其接触强度和弯曲强度。（ 1）许用应力查教材表 11-1 小齿轮 40MnB调质硬度：240280HBS取 260HBS；大齿轮 35SiMn调质硬度：200260HBS，取 230HBS。查教材图 11-7：；查教材图 11-10：查教材表 11-4 取；，故：（ 2）验算接触强度，其校核公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得齿宽中心距齿数比则：满足接触强度。（3）验算弯曲强度，校核公式：小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数齿形系数 查教材图 11-9 得、满足弯曲强度。11-11解 软齿面闭式齿轮传动应按接触强度设计，然后验算其弯曲强度：（ 1）许用应力查教材表 11-1 小齿

7、轮 40MnB调质硬度：240280HBS取 260HBS；大齿轮 45 210230HBS，取 220HBS。查教材图 11-7：；查教材图 11-10：查教材表 11-4 取；，故：（ 2）按接触强度设计，其设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得齿宽系数 取中心距齿数比将许用应力较小者代入设计公式则：取中心距初选螺旋角大齿轮齿数齿数比：，取模数，取螺旋角（ 3）验算其弯曲强度，校核公式：小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数齿形系数 查教材图 11-9 得、满足弯曲强度。11-12解 由题图可知：，高速级传动比低速级传动比输入轴的转矩中间轴转矩输出轴转矩11-13解 硬齿面闭式齿

8、轮传动应按弯曲强度设计，然后验算其接触强度。（ 1）许用应力查教材表 11-1 齿轮 40Cr 表面淬火硬度：5256HRC 取54HRC。查教材图 11-7：查教材图 11-10：查教材表 11-4 取，故：（ 2）按弯曲强度设计，其设计公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得齿宽系数 取大齿轮齿数齿数比：，取分度圆锥角小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数齿形系数 查教材图 11-9 得 、则平均模数：大端模数取（ 3）校核其接触强度，验算公式：其中：分度圆直径锥距齿宽则：取满足接触强度。11-14解 开式齿轮传动只需验算其弯曲强度（ 1）许用弯曲应力查教材表 11-1 小齿轮 45

9、210230HBS取 220HBS；大齿轮 ZG310-570 正火硬度：160200HBS 取 190HBS。查教材图 11-10：查教材表 11-4 取；，故：（ 2）校核弯曲强度，验算公式：其中：小齿轮转矩载荷系数 查教材表 11-3 得分度圆锥角小齿轮当量齿数大齿轮当量齿数齿形系数 查教材图 11-9 得、分度圆直径锥距齿宽系数平均模数则：满足弯曲强度。11-15解 （ 1）圆锥齿轮 2的相关参数分度圆直径分度圆锥角平均直径轴向力（ 2）斜齿轮 3 相关参数分度圆直径轴向力（ 3）相互关系因得：（4）由题图可知，圆锥齿轮 2 的轴向力指向大端，方向向下；斜齿轮 3 的轴向力方向指向上，

10、转动方向与锥齿轮 2 同向，箭头指向右。齿轮3 又是主动齿轮，根据左右手定则判断，其符合右手定则，故斜齿轮 3 为右旋。图 11.6 题 11-16 解图11-16解 见题 11-16 2 3 与其圆周力方向相反。13-1解 （ 1 ）（ 2 ）=2879.13mm（ 3 ）不考虑带的弹性滑动时，（ 4 ）滑动率时，13-2解（ 1 ）（ 2 ）=（ 3 ）=13-3解 由图 可知=图 13.6 题 13-3 解图13-4解 （ 1 ）=（ 2 ）由教材表 13-2 得=1400mm（ 3 ）13-5解由教材表 13-6 得由教材表 13-4 得： =0.17kW, 由教材表 13-3 得：=

11、1.92 kW, 由教材表 13-2 得：由教材表 13-5 得：取 z=313-6解 由教材表 13-6 得由图 13-15 得选用 A 型带由教材表 13-3 得选初选取=1979.03mm由教材表 13-2 得=2000mm由教材表 13-3 得：=1.92 ， 由教材表 13-4 得： =0.17kW 由教材表 13-2 得：，由教材表 13-5 得：取 z=413-7解 选用 A 型带时，由教材表 13-7 得，依据例 13-2 可知：，=2240mm ， a =757mm ，i =2.3 ，。由教材表 13-3 得=2.28 ， 由教材表 13-4 得： =0.17kW， 由教材表

12、 13-2 得：取 z =5由此可见，选用截面小的 A 型带较截面大的 B 型带，单根带的承载能力减小，所需带的根数增多。13-8 解略。13-9解 由教材表 13-9 得 p =15.875mm ，滚子外径15.875(0.54+cot15.875(0.54+cot=113.90mm=276.08mm=493.43mm13-10解 （） 由图 13-33得查教材表 13-11，得取由式（ 13-18）得P （ 2 ）由图 13-33 得可能出现链板疲劳破坏（ 3 ）由图 13-34 查得可用滴油润滑。13-11解（ 1 ）链轮齿数假定， 由教材表 13-10，取，选实际传动比链轮节数初选中心

13、距=取由教材表 13-13 查得 取估计此链传动工作位于图 13-33 所示曲线的左侧，由教材表13-11 得采用单排链，由教材图 13-33 得当=960r/min 时，08A 链条能传递的功率 满足要求，节距 p =12.7mm。（ 4 ）实际中心距（ 5）验算链速由式 13-19 得，符合原来假定。13-12解 （ 1）链速 v由教材表 13-9 得，10A 型滚子链，其链节距p=15.875mm，每米质量 q=1kg/m，极限拉伸载荷（单排）Q=21800N。速度，故应验算静强度。（ 2）紧边拉力离心拉力由于是水平传动， K y =7 ，则悬垂拉力紧边拉力根据式（ 13-19）可得所需

14、极限拉伸载荷所以选用 10A型链不合适。14-1解 I 为传动轴， II 、 IV 为转轴， III 为心轴。14-2解圆整后取 d=37 mm 。14-3解14-4解按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。14-5解 这两个轴都是心轴，只承受弯矩。两种设计的简化图如下：图 14.5 题 14-5 解图图 14.6 （ a ）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4 % 。得：图 14.6 （ b ）中，14-6解故。14-7解 由题可知， 若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（ i = , ）设：，则，14-8解 1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转

15、矩为：图 14.8 题 14-8 解图2. 轴的空间受力情况如图 14.8 （ a ）所示。3. 垂直面受力简图如图 14.8 （ b ）所示。垂直面的弯矩图如图 14.8 （ c ）所示。4. 水平面受力简图如图 14.8 （ d ）所示。水平面的弯矩图如图 14.8 （ e ）所示。B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：C 点右边的弯矩为：C 点 左 边的弯矩为：5. B 点和 C 点处的合成最大弯矩为：6. 转矩图如图 14.8 （ f ）所示，其中7 可看出， B 截面为危险截面，取。，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴 II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴

16、直径加粗 4% 后为：14-9解 该题求解过程类似于题 14-8 。在此略。14-10解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11解 1. 求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。2 计算减轻重量的百分率实心轴质量密度体积空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为 42.12% 。16-1解 由手册查得 6005 深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径，普通精度等级（0级）。主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，6级精度。只能承受径向载荷，适用于支承刚度大而轴承孔又能保证严格对中的场合，其径

17、向尺寸轻紧凑。7207CJ 角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径，接触角钢板冲压保持架，普通精度等级。既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，5级精度。能同时承受径向载荷和轴向载荷。适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置。16-2解 室温下工作查教材附表 1，；载荷平稳，球轴承（ 1）当量动载荷时在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是 90%。（ 2）当量动载荷时16-3解 室温下工作；载荷平稳，球轴承当量动载荷查教材附表 1，可选用轴承 6207（基本额定动载荷16-4解 （1）

18、计算当量动载荷）。查手册， 6313 的，查教材表 16-12，并插值可得，所以，当量动载荷（ 2）计算所需基本额定动载荷查教材表 16-9，室温下工作；查教材表 16-10 有轻微冲击，球轴承因所需的，所以该轴承合适。16-5解 选择轴承型号查教材表 16-9，工作温度125时，；载荷平稳，选用球轴承时，查教材附表 1，根据和轴颈，可选用球轴承 6408（基本额定动载荷）.选用滚子轴承时，查教材附表 1，根据和轴颈，可选用圆柱滚子轴承 N208（基本额定动载荷）。（ 2）滚子轴承的载承能力较大，并查手册可知其径向尺寸小。16-6解 （ 1）按题意，外加轴向力已接近，暂选的角接触轴承类型 70000AC。（ 2）计算轴承的轴向载荷 (解图见 16.4b)由教材表 16-13 查得，轴承的内部派生轴向力，方向向左，方向向右因，轴承 1 被压紧轴承 2 被放松（ 3）计算当量动载荷查教材表 16-12，查表 16-12 得，查