机械设计习题解答

机械设计习题解答《教学日历上规定的作业》注：1蓝色字体表示已用 文档制出；2黑色字体是图片，请改为 文档；3没有答案的部分，请将答案做出一章一什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。答：零件是组成机器的不可拆的最小单元，可以分为通用零件和专用零件，例如：螺栓、齿轮、轴、弹簧。构件是机器中每一个独立的运动单元体，例如：连杆、曲轴。部件是机械的一部分，若干装配在一起的零件所组成，例如：发动机底盘、车身、电气设备。一机械设计课程研究的内容是什么？答：主要是介绍整台机器机械部分设计的基本知识，重点讨论一般尺寸和常用工作参数下的通用零件下的设计，包括它们的基本设计理论和方法以及技术资料、标准的应用等。具体内容包括：）总论部分—一机器及零件设计的基本原则，设计计算理论，材料选择，结构要求，以及摩擦、磨损、润滑等方面的基本知识；）联接部分一一螺纹联接，键、花键及无键联接，销联接，铆接，焊接，胶接与过盈联接等；3传动部分一一螺旋传动，带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动以及摩擦轮传动等；4轴系传动一一滑动轴承、滚动轴承，联轴器与离合器以及轴等；5其它部分一一弹簧，机座和箱体，减速机和变速器等。一字二章一机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？答：机械零件主要失效形式有：）整体断裂一一过载、疲劳；）过大的残余应变一一应力超过屈服极限；3零件的表面破坏一一腐蚀磨损点蚀；）破坏正常的工作条件而引起的失效一一带传动的打滑，共振，螺纹的松弛。常用的计算准则主要有：1强度准则；刚度准则；寿命准则；振动稳定性准则；5可靠性准则。一机械零件设计中选择材料的原则是什么？答：机械零件设计中选择材料的原则有：一，载荷及应力的大小和性质；二，零件的工作情况;三，零件的尺寸及重量；四，零件的结构复杂程度及工艺性；五，材料的经济性；六，材料的供应状况。指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义答： 为黑色金属，“”代表灰铸铁，“”代表最小抗拉强度为 M一为黑色金属，“”代表铸钢，“一”中“”代表最小屈服强度为 ，“”代表最小抗拉强度为。 为黑色金属，“”代表含碳量为％，“”为加入合金元素。为黑色金属，“”代表含碳量为％。 为黑色金属，“”代表低合金高强度钢，“”代表屈服强度为 。为黑色金属“o代表含碳量为%，“”代表加入的合金元素。 为黑色金属，“”代表含碳量为％,“”“”"”为加入的合金元素。为有色金属，“ ”代表铸造锡青铜，“"""为合金元素，“o“”为合金元素“"“”的含量分别为%、％。—**三章一 某材料的对称循环弯曲疲劳极限。 5屈服极限。 ，强度极限。B 0循环基数试求对称循环次数分别为XoXTOC\o"1-5"\h\zX次时的极限应力。解：公式 得：＞。 ,已发生塑性变形，因此认为该点处于当X时， 应变疲劳区，所以取。 。 ；X时， 4所以取。 ；。 ，所以取。五章题一如图所示，两根梁用个级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力 8摩擦系数，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。题—受轴向载荷的紧螺栓联接，被连接件间采用橡胶垫片。已知预紧力 ，当工作载荷时，求螺栓受到的总拉力及被连接件之间的残余预紧力。题一 图示凸缘联轴器的型号为D允许传递的最大转矩 •m两半联轴器采用个的铰制孔螺栓联接，螺栓规格为 X,螺栓的性能等级为级，联轴器材料为 ，试校核其联接强度。口n——解：1计算单个螺栓的工作剪力.确定许用应力联轴器的材料为铸铁 , 0设联轴器工作时受变载荷，查表 ，取。螺栓的性能等级为级， ，查表1取5许用应力[ .验算连接强度查手册，铰制孔用螺栓 X8光杆部分的直径，光杆部分的长度为一2 ，因此连接处的最小挤压高度 ，公式，接合面的挤压应力公式，螺栓杆的剪切应力 满足强度条件。一解：题一0，试求三个方案中，受力最大铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？八章题—图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别用键联接。已知：轴传递的转矩= •m齿轮材料为锻钢，凸缘联轴器的材料为 ，工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂的尺寸如图示。试选择键的类型和尺寸，并校核其联接强度。

.许用挤压应力错误，应当为.许用挤压应力错误，应当为一解：1确定联轴器处键的类型和尺寸选型平键，根据轴径 ，查表 得键的截面尺寸为： 。 2取键长。键的标记为：键X 。2校核连接强度联轴器的材料为铸铁，查表,取5 6b挤压应力 ，公式满足强度条件。.确定齿轮处键的类型和尺寸。选型平键，根据轴径 。查表得键的截面尺寸为： 5 4取键长0键的标记为：键X 00校核连接强度齿轮和轴的材料均为钢，查表，取 ，am挤压应力 5公式 满足强度条件。八章题一带传动传递的功率,带速0测得紧边拉力是松边拉力的两倍，即 ，试求紧边拉力、有效拉力和预紧力。

取）型号为型。解：公式，带传动取）型号为型。解：公式，带传动的有效拉力 公式，有效拉力。因此，带的松边拉力和紧边拉力分别为; 公式，带的初拉力题现设计一带式输送机的传动部分，该传动部分普通带传动和齿轮传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功率1转速 ,减速器输入轴转速为 ，允许传动比误差为土，该输送机每天工作小时，试设计此普通带传动，并选定带轮结构形式与材料。九章题—有一链传动，小链轮主动，转速 ,齿数= 。现因工作要求，拟将大齿轮的转速降低到^ /链条长度不变，试问：⑴若从动轮齿数不变，应将主动轮齿数减小到多少？此时链条所能传递的功率有何变化？⑵若主动轮齿数不变，应将从动轮齿数增大到多少？此时链条所能传递的功率有00何变化？—答：1从动轮齿数不变，则主动小链轮齿数变为= 取=0小链轮的齿数从减少到1齿数系数增大，根据公式，在相同的计算功率的情况下，链传动所能传递的功率下降。、主动轮齿数不变，则从动大链轮齿数变为=大链轮的齿数从增加到。其他参数不变，公式可知，在相同的计算功率 的情况下，链传动所能传递的功率不变。题—设计一输送装置用的链传动。已知传动的功率,主动轮转速 ，传动比n1 m水平布置。原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距十章题—一对正确啮合的渐开线标准齿轮作减速传动时，如两齿轮的材料、热处理及齿面硬度相同，则齿根弯题一图空心轴比实心轴减轻重量％解:空心轴比实心轴减轻重量％解:TOC\o"1-5"\h\z.计算小锥齿轮轴的支反力 ；• •; ;解得1 , ,5 2a2计算小锥齿轮轴的弯矩和扭矩题解一图题—试指出图示斜齿圆柱齿轮轴系中的错误结构，并画出正确结构图。题一图题解一图一答：①处两轴承应当正装；②处应有间隙并加密封圈；③处应有轴肩；④处键不能伸入盖端，轴的伸出部分应加长；⑤处齿轮不能保证夹紧；⑥处应有轴肩定位；⑦处应加调整片；⑧处套筒直径应减小，以便拆轴承。改正图从略。题解一图《教学日历上规定的作业》注：、蓝色字体表示已用 文档制出；、黑色字体是图片，请改为 文档；3没有答案的部分，请将答案做出一章一什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。答：零件是组成机器的不可拆的最小单元，可以分为通用零件和专用零件，例如：螺栓、齿轮、轴、弹簧。构件是机器中每一个独立的运动单元体，例如：连杆、曲轴。部件是机械的一部分，若干装配在一起的零件所组成，例如：发动机底盘、车身、电气设备。一机械设计课程研究的内容是什么？答：主要是介绍整台机器机械部分设计的基本知识，重点讨论一般尺寸和常用工作参数下的通用零件下的设计，包括它们的基本设计理论和方法以及技术资料、标准的应用等。具体内容包括：）总论部分—一机器及零件设计的基本原则，设计计算理论，材料选择，结构要求，以及摩擦、磨损、润滑等方面的基本知识；）联接部分—一螺纹联接，键、花键及无键联接，销联接，铆接，焊接，胶接与过盈联接等；）传动部分—一螺旋传动，带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动以及摩擦轮传动等；4轴系传动一一滑动轴承、滚动轴承，联轴器与离合器以及轴等；5其它部分一一弹簧，机座和箱体，减速机和变速器等。一字二章一机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？答：机械零件主要失效形式有：）整体断裂一一过载、疲劳；）过大的残余应变一一应力超过屈服极限；3零件的表面破坏一一腐蚀磨损点蚀；）破坏正常的工作条件而引起的失效一一带传动的打滑，共振，螺纹的松弛。常用的计算准则主要有：1强度准则；刚度准则；寿命准则；振动稳定性准则；）可靠性准则。一机械零件设计中选择材料的原则是什么？答：机械零件设计中选择材料的原则有：一，载荷及应力的大小和性质；二，零件的工作情况;三，零件的尺寸及重量；四，零件的结构复杂程度及工艺性；五，材料的经济性；六，材料的供应状况。一指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义： ， 一 ，答： 为黑色金属，“”代表灰铸铁，“”代表最小抗拉强度为 M一为黑色金属，“”代表铸钢，“一”中“”代表最小屈服强度为 ，“”代表最小抗拉强度为。 为黑色金属，“”代表含碳量为％，“”为加入合金元素。为黑色金属，“5代表含碳量为％。 为黑色金属，“”代表低合金高强度钢，“”代表屈服强度为 。为黑色金属“0代表含碳量为％，“r代表加入的合金元素。 为黑色金属，“”代表含碳量为％,"r"“”"”为加入的合金元素。为有色金属，“ ”代表铸造锡青铜，“"""为合金元素，“o“”为合金元素“"“”的含量分别为%、％。—**三章TOC\o"1-5"\h\z一某材料的对称循环弯曲疲劳极限。 5屈服极限。 ，强度极限。B 0循环基数oX 试求对称循环次数分别为X、X、X次时的极限应力。解：公式 得：＞。 ,已发生塑性变形，因此认为该点处于当X时， 应变疲劳区，所以取。 。 ；X时， 4所以取。 ；5所以取1五章题一如图所示，两根梁用个级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力 8摩擦系数，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。题—受轴向载荷的紧螺栓联接，被连接件间采用橡胶垫片。已知预紧力 ，当工作载荷时，求螺栓受到的总拉力及被连接件之间的残余预紧力。题一 图示凸缘联轴器的型号为D允许传递的最大转矩 •m两半联轴 器采用个的铰制孔螺栓联接，螺栓规格为 X0螺栓的性能等级为级，联轴器材料为 ，试校核其联接强度。口n——解：.计算单个螺栓的工作剪力.确定许用应力联轴器的材料为铸铁, 0设联轴器工作时受变载荷，查表，取。螺栓的性能等级为级， ，查表，取5许用应力[ .验算连接强度查手册，铰制孔用螺栓 X8光杆部分的直径，光杆部分的长度为一的，因此连接处的最小挤压高度 ，公式，接合面的挤压应力公式，螺栓杆的剪切应力 满足强度条件。一解：题一0 ，试求三个方案中，受力最大铰制孔用螺栓组联接的三种方案如图所示，已知的螺栓所受的力各为多少？哪个方案较好？八章题—图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别用键联接。已知：轴传递的转矩= •m齿轮材料为锻钢，凸缘联轴器的材料为 2工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂的尺寸如图示。试选择键的类型和尺寸，并校核其联接强度。TOC\o"1-5"\h\z2许用挤压应力 错误，应当为 .一解：1确定联轴器处键的类型和尺寸选型平键，根据轴径 ，查表 得键的截面尺寸为： 。 2取键长。键的标记为：键X 12校核连接强度联轴器的材料为铸铁，查表,取5 6b挤压应力 ，公式满足强度条件。.确定齿轮处键的类型和尺寸。选型平键，根据轴径 。查表得键的截面尺寸为： 5 4取键长。键的标记为：键X --校核连接强度齿轮和轴的材料均为钢，查表 ，取 1am挤压应力 5公式 满足强度条件。八章题一带传动传递的功率,带速-测得紧边拉力是松边拉力的两倍，即 ，试求紧边拉力、有效拉力和预紧力。取）型号为型。一解：公式，带传动的有效拉力 公式，有效拉力。因此，带的松边拉力和紧边拉力分别为； 公式，带的初拉力题现设计一带式输送机的传动部分，该传动部分普通带传动和齿轮传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功率1转速0减速器输入轴转速为，允许传动比误差为土，该输送机每天工作小时，试设计此普通带传动，并选定带轮结构形式与材料。九章题—有一链传动，小链轮主动，转速 0齿数= 。现因工作要求，拟将大齿轮的转速降低到^ /链条长度不变，试问：⑴若从动轮齿数不变，应将主动轮齿数减小到多少？此时链条所能传递的功率有何变化？⑵若主动轮齿数不变，应将从动轮齿数增大到多少？此时