机械设计基础课后习题答案

1/11第九章9-2.写出下列材料的名称，并按小尺寸试件查出该材料的抗拉强度σB(Mpa)、屈服极限σS (Mpa)、延伸率6(%):Q235,45,40MnB,ZG270-500,HT200,QT500-7,ZCuSn10P1,ZAlSi12.解：如图所示号抗拉强度屈服极限延伸率碳素结构钢5优质碳素结构钢40MnB合金结构钢ZG270-500铸钢灰铸铁QT500-7球墨铸铁7ZCuSn10P1铸造锡青铜3ZAlSi12铸造铝合金4ZCuSn10Pb1最大夹紧力F(计算时取安全系数S=2)并绘出应力分布图。2/11许用应力[σ]=σS=355=177.5MpaS2截面面积抗弯截面模量则最大夹紧力Abh=16x50=800mm2W=bh2=16x502=6666.67mm366σ=F+M=(F+90F)≤177.5AW8006666.67应力分布图如图所示合，活塞销中段与连杆孔为间隙配合。(1)绘制轴与孔的公差带图；(2)说明它们是哪一种基准制，为什么要采用这种3/11(2)同配合要求的孔相结合而形成不同的配合性质时，则宜采用基轴制，图中所示的活塞销，它与活塞孔的配合为过渡配合，而与连杆衬套的配合为间隙配合，如要采用基孔制，则要把活塞销加工成两头大中间小的阶梯轴，显然不利于加工及装配4/1110-12.试计算一起重器的螺杆和螺母的主要尺寸。已知起重量Fa=30KN,最大举起高解：选用梯形螺纹(1)根据耐磨性初选参数：∅=1.5，查表10-8，螺旋副的许用压强[p]=15~25Mpa,取[p]=20Mpa，则螺纹中径的设计公式为：d2≥0.8√∅]mm=0.8xmm=25.29mm查手册，选取梯形螺纹GB/5796.1-1986，选取公称直径d=28mm,中径d2=25.5mm,小径d1=23mm,螺距p=5mm.(2)初选螺母，初步计算螺母的高度则螺栓与螺母接触的螺纹圈数为:z=.65取z=822(3)校核耐磨性，螺纹的工作高度为：h=0.5p=0.5x5=2.5mmπhzd3.14x25.5x2.5x8则螺纹接触处的压强为：p=Fa=πhzd3.14x25.5x2.5x82合适5/11(4)校核螺杆稳定性，起重器的螺母端为固定端，另一端为自由端，故取μ=2，螺杆危险截面的惯性半径i=.75,螺杆的最大工作长度为L=550mm,则螺杆的长细比为：λ=μι=2x550=191.3>100i5.75(μι)2(2X550)2所以临界载荷为FC=EIπ2=3.142X2.06X105(μι)2(2X550)2取安全系数S=4，则:=368.7>Fa=30KN不会失稳(5)校核螺纹牙强度，对于梯形螺纹，则有：B=0.65p=0.65x5=3.25τ=Fa=30x103=15.9MpaπDbz3.14x23x3.25x8对于青铜螺母，取[τ]=30~40Mpa,τ<[τ],合适。11-3．单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮的材料为45钢调质处理，大齿轮的材料为ZG火，向转动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试验算此单级传动强度。(1)许用应力查教材表11-1,取小齿轮45钢调质的接触疲劳极限σHlim1=600Mpa,弯曲疲劳极限为σFE1=450Mpa；取大齿轮ZG270-500正火,接触疲劳极限6/11σHlim2=300Mpa,弯曲疲劳极限为σFE2=240Mpa；由表11-5，取SH=1.1;SF=1.25;则：S1.1[σH1]=σHlim1=600Mpa=545S1.1HS1.1[σH2]=σHlim2=300Mpa=273S1.1H[σF1]=σFE1=450Mpa=360FS1.25[σF2]=σFE2=450240Mpa=192S1.25F(2)按齿面接触强度验算，取载荷系数K=1.5(表11-3)，小齿轮上的转矩：T1=9.55X106XP=9.55X106X4N.mm=5.3x104N.mmn720d1=mz=4x25=100mm,u=Z2=73=2.92Z25=260Mpa<545Mpa<[σ]H1因此，接触强度满足要求(3)验算齿轮弯曲强度：查表11-8得出齿形系数Y=2.73Y=1.58Y=2.27Y=1.75Fa1Sa1Fa2Sa2因此：σ4Mpa<[σF1]7/11σ=σYFa2YSa2=20.4x2.27x1.75=18.8YFa1YSaYFa1YSa11.58x2.73弯曲强度满足要求综上所述，该齿轮传动满足强度要求。Mpa<[σ]F2动方向相同，从纸面向外；锥齿轮轴向力从小端指向大端，垂直向下；I8/11ΠΠz2=39,试计算蜗杆直径系数q,导程角γ及蜗杆传动的中心距)mmdfmqx2.4)mm=30.4mm9/11蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距:径向间隙:c=0.20m=0.20x4mm=0.8mm蜗轮的转向(2)蜗杆与蜗轮上作用力的大小和方向。解：(1)从图示看，这是一个左旋蜗杆，蜗杆主动，因此用左手握杆，四指指向n1方向，大拇指指向为蜗杆轴向力方向Fa1(垂直纸面向里)，Fa1与蜗轮圆周力平衡，因此蜗轮方向垂直纸面向外，作为蜗轮旋转的驱动力，因此蜗轮旋转方向为顺时针。蜗轮蜗杆10/11(2)由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为T2=T1ᵋη=T1ηz2=20x0.75x50=375N∙mz12蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即：F=F=2T1=2x20=800Nt1a2d150x10−3d=mz=4x50mm=200mm22F=F=2T2=2x375=3750Na1t2d2200x10−3蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即11/1113-1.一平带传动，已知两带轮直径分别为150mm和400mm，中心距为1000mm,小轮主动、转速为1460r/min。试求：(1)小