机械设计(第八版)课后习题答案及解析(参考答案及解析)

...wd......wd......wd...3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限，取循环基数，，试求循环次数N分别为7000、25000、620000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。[解]3-2材料的力学性能为，，，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。[解]得，即根据点，，按比例绘制该材料的极限应力图如以以以下图所示3-4圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB=420MPa，精车，弯曲，βq=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。[解]因，，查附表3-2，插值得，查附图3-1得，将所查值代入公式，即查附图3-2，得；按精车加工工艺，查附图3-4，得，，则根据按比例绘出该零件的极限应力线图如以以以下图3-5如题3-4中不安全截面上的平均应力，应力幅，试分别按①②，求出该截面的计算安全系数。[解]由题3-4可知〔1〕工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数〔2〕工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数5-3分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力若何得出当气缸内的最高压

力提高时，它的最大应力，最小应力将若何变化解：最大应力出现在压缩到最小体积时，最小应力出现在膨胀到最大体积时。当汽缸内的最高压力提高时，它的最大应力增大，最小应力不变。5-4图5-49所示的底板螺栓组联承受外力FΣ作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大堡证联接安全工作的必要条件有哪些5-9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的剩余预紧力。采用橡垫片密封，取螺栓的相对刚度螺栓的总拉力：剩余预紧力为：5-10图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。汽缸内的工作压力P=0~1MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。10-1试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力〔用受力图表示各力的作用位置及方向〕。[解]受力图如以以以下图：10-2如图，ABC的材料为中碳钢调制，其硬度：齿轮A为240HBS，B:260HBS，C:220HBS，试确定齿轮B的许用接触应力和许用弯曲应力.假定：1〕齿轮B为“惰轮〞〔中间轮〕齿轮A为主动轮，齿轮C为从动轮，设;2)齿轮B为在主动轮，齿轮A和齿轮C均为从动，设10-3对于做双向传动的齿轮来说，她的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循环特性在做强度计算时应若何考虑10-4齿轮的精度等级与齿轮的选材及热处理方法有什么关系10-5要提高齿轮的抗弯疲劳强度和齿面抗点蚀能力有那些关系措施10-7某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动，，两齿轮的齿数为，8级精度，小齿轮材料为〔调质〕，大齿轮材料为45钢〔调质〕，寿命20年〔设每年300工作日〕，每日两班制，小齿轮相对其轴的支承为对称布置，试计算该齿轮传动所能传递的功率。[解]〔1〕齿轮材料硬度查表10-1，根据小齿轮材料为〔调质〕，小齿轮硬度217~269HBS，大齿轮材料为45钢〔调质〕，大齿轮硬度217~255HBS〔2〕按齿面接触疲劳硬度计算①计算小齿轮的分度圆直径②计算齿宽系数③由表10-6查得材料的弹性影响系数，由图10-30选取区域系数④由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。⑤齿数比⑥计算应力循环次数⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数⑧计算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数⑨由图10-26查得⑩计算齿轮的圆周速度计算尺宽与齿高之比计算载荷系数根据，8级精度，查图10-8得动载荷系数由表10-3，查得按轻微冲击，由表10-2查得使用系数由表10-4查得{按=1查得}由，，查图10-13得故载荷系数由接触强度确定的最大转矩〔3〕按弯曲强度计算①计算载荷系数②计算纵向重合度③由图10-28查得螺旋角影响系数④计算当量齿数⑤查取齿形系数及应力校正系数由表10-5查得⑥由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。⑦由图10-18取弯曲疲劳寿命。⑧计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数⑨计算大、小齿轮的，并加以对比取⑩由弯曲强度确定的最大转矩〔4〕齿轮传动的功率取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值即第十一章蜗杆传动p272习题答案11-1试分析图11-26所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。[解]各轴的回转方向如以以以下图所示，蜗轮2、4的轮齿螺旋线方向均为右旋。蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向如以以以下图11-3设计用于带式输送机的普通圆柱蜗杆传动，传递效率，传动比，由电动机驱动，载荷平稳。蜗杆材料为20Cr，渗碳淬火，硬度。蜗轮材料为，金属模铸造。蜗杆减速器每日工作8h，要求工作寿命为7年〔每年按300工作日计〕。[解]〔1〕选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆〔ZI〕。〔2〕按齿面接触疲劳强度进展设计①确定作用蜗轮上的转矩T2按，估取效率，则②确定载荷系数K因工作载荷平稳，故取载荷分布不均匀系数；由表11-5选取使用系数；由于转速不高，无冲击，可取动载系数，则③确定弹性影响系数蜗轮为铸锡磷青铜与钢蜗杆相配，故④确定接触系数假设，从图11-18中可查得⑤确定许用接触应力由表11-7中查得蜗轮的基本许用应力应力循环系数寿命系数则⑥计算中心距取中心距，因，故从表11-2中取模数，蜗杆分度圆直径。此时，从图11-18中查取接触系数，因为，因此以上计算结果可用。〔3〕蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸①蜗杆蜗杆头数，轴向齿距；直径系数；齿顶圆直径；齿根圆直径；分度圆导程角；蜗杆轴向齿厚。②蜗轮蜗轮齿数；变位系数验算传动比，此时传动比误差，是允许的。蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆直径〔4〕校核齿根弯曲疲劳强度①当量齿数根据，从图11-19中可查得齿形系数②螺旋角系数③许用弯曲应力从表11-8中查得由制造的蜗轮的基本许用弯曲应力寿命系数④校核齿根弯曲疲劳强度弯曲强度是满足的。〔5〕验算效率；与相对滑动速度相关从表11-18中用插值法查得，，代入式得大于原估计值，因此合格13-1试说明以下各轴承的内径有多大哪个轴承公差等级最高哪个允许的极限转速最高哪个承受径向载荷能力最高哪个不能承受径向载荷N307/P462073020751301[解]N307/P4、6207、30207的内径均为35mm，51301的内径为5mm；N307/P4的公差等级最高；6207承受径向载荷能力最高；N307/P4不能承受径向载荷。13-5根据工作条件，决定在轴的两端用的两个角接触球轴承，如图13-13b所示正装。轴颈直径，工作中有中等冲击，转速，两轴承的径向载荷分别为，，外加轴向载荷，作用方向指向轴承1，试确定其工作寿命。[解]〔1〕求两轴承的计算轴向力和对于的角接触球轴承，按表13-7，轴承派生轴向力，两轴计算轴向力〔2〕求轴承担量动载荷和由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为对轴承1对轴承2因轴承运转中有中等冲击载荷，按表13-6，取，则〔3〕确定轴承寿命由于题目中没给出在轴承的具体代号，这里假设选用7207AC，查轴承手册得基本额定载荷，因为，所以按轴承1的受力大小验算13-6假设将图13-34a中的两轴承换为圆锥滚子轴承，代号为30207。其他条件同例题13-2，试验算轴承的寿命。[解]〔1〕求两轴承受到的径向载荷和将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面〔以以以下图b〕和水平面〔以以以下图a〕两个平面力系。其中：图c中的为通过另加转矩而平移到指向轴线；图a中的亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上〔上诉转化仔图中均未画出〕。由力分析可知：〔2〕求两轴承的计算轴向力和查手册的30207的，，两轴计算轴向力〔3〕求轴承担量动载荷和由表13-5查得径向动载荷系数和轴向动载荷系数为对轴承1对轴承2因轴承运转中有中等冲击载荷，按表13-6，取，则〔4〕确定轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。13-7某轴的一端支点上原采用6308轴承，其工作可靠性为90%，现需将该支点轴承在寿命不降低的条件下将工作可靠性提高到99%，试确定可能用来替换的轴承型号。[解]查手册得6308轴承的基本额定动载荷。查表13-9，得可靠性为90%时，，可靠性为99%时，。可靠性为90%时可靠性为99%时即查手册，