*2212arccos[cos /(2cos )]at an z z h α=α+β= ''1122[(tan tan )(tan )]/2at t a t z z πα=α-α+α-α=ε 1tan /d z πβ=β=εΦ Z ==ε 1t d ≥= 11 601000t d n v π==? 1d t b d ==Φ H A V H H K K K K K αβ== 11t d d == 11cos /n m d z =β= nt m ≥arctan(tan cos )b t β=βα= 2/cos v b αα=β=εε 0.250.75/v Y α=+=εε 1120Y βββ=-=° ε 311/cos v z z =β= 322/cos v z z =β=
111 []Fa sa F Y Y =σ 222 []Fa sa F Y Y =σ nt m ≥= 11/cos nt d m z =β= 11 601000d n v π==? 1d b d ==Φ **(2)an n nt h h c m =+= /b h = F A V F F K K K K K αβ== n nt m m == 12()2cos n z z m a +==β 12()arccos 2n z z m a +β== 11cos n m z d ==β 22cos n m z d ==β 1d b d ==Φ H H E Z Z Z β= =εσ
212223 212cos F Fa sa F d n K T Y Y Y Y m z β β==εσΦ
第三章 机械零件的强度 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 5180936 9 10111 =???==--N N ζζN MPa 3.324105.210 51809469 20112 =???==--N N ζζN MPa 0.227102.610 518095 69 30113 =???==--N N ζζN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 0 12ζζζΦζ-=- ζ Φζζ+=∴-121 0 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-ζΦζζ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
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 2.14554 ==d D ，067.045 3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=ζζζq 查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则 35.211191.0175.069.1111k =???? ? ?-+=???? ??-+=q ζζζζββεK ()()() 35 .267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按
第三章 机械 零件的强度p45 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳 极限MPa 1801=-σ，取循环基数6 0105?=N ，9=m ，试求循环次数 N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 518093 6 9 10111=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学 性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0(' A )0,260(C 得)2 33.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D ' 按比例绘制该材料的极限应力图 如下图所示 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 2.14554 ==d D ，067.045 3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例 绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截 面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ （1）C r = 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）C σ=m 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 第五章 螺纹连 接和螺旋传动p101 习题答案
第三章 机械零件的强度 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 518093 6 9 10111=???==--N N ζζN M P a 3.32410 5.210518094 6 9 20112=???==--N N ζζN M P a 0.227102.610 518095 69 30113=???==--N N ζζN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260 (C 0 12ζζζΦζ-= - ζ Φζζ+= ∴-121 M P a 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-ζΦζζ 得)2 33.283,2 33.283(D ' ，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260 (C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示 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 2.14554 ==d D ，067.045 3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=ζζζq 查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=???? ??-+=q ζζζζββεK ()()() 35 .267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按①C r =②C ζ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====ζζK Φζζ （1）C r = 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 28.220 2.03035.2170 m a 1-=?+?=+= ζΦζK ζS ζζca （2）C ζ=m 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
第三章 机械零件的强度p45 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ， 9=m ，试求循环次数 N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿 命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310 710 5180936 9 10111 =???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.22710 2.610 51809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 0 012σσσΦσ -=-Θ σ Φσσ+=∴-1210 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
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2.145 54==d D ，067.045 3 == d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附 图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ
第三章 机械零件的强度 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ， 9=m ，试求循环次数 N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿 命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 5180936 9 10111=???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.22710 2.610 51809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ -= -Θ σ Φσσ+=∴-1210 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
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2.145 54==d D ，067.045 3 == d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图 3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ
？ 第五章 螺纹连接和螺旋传动 受拉螺栓连接 1、受轴向力F Σ 每个螺栓所受轴向工作载荷：z F F /∑= z ：螺栓数目； F ：每个螺栓所受工作载荷 2、受横向力F Σ 每个螺栓预紧力：fiz F K F s ∑> f ：接合面摩擦系数；i ：接合面对数；s K ：防滑系数； z ：螺栓数目 3、受旋转力矩T 每个螺栓所受预紧力：∑=≥ n i i s r f T K F 10 s K ：防滑系数； f ：摩擦系数； — 4、受翻转力矩M 螺栓受最大工作载荷：∑=≥ z i i L ML F 1 2max max m ax L ：最远螺栓距离 受剪螺栓连接 5、受横向力F Σ（铰制孔用螺栓） 每个螺栓所受工作剪力：z F F /∑= z ：螺栓数目； 6、受旋转力矩T （铰制孔用螺栓） 受力最大螺栓所受工作剪力：∑=≥ z i i r Tr F 1 2 max max m ax r ：最远螺栓距离 螺栓连接强度计算 { 松螺栓连接：[]σπσ≤= 4 2 1d F 只受预紧力的紧螺栓连接：[]σπσ≤= 4 3.1210 d F 受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接： 受轴向静载荷：[]σπσ ≤= 4 3.1212 d F 受轴向动载荷：[]p m b b a d F C C C σπσ≤?+= 21 2 受剪力的铰制孔用螺栓连接剪力： 螺栓的剪切强度条件：[]σπτ ≤= 4 /20d F 螺栓与孔壁挤压强度：[]p p L d F σσ≤= min 螺纹连接的许用应力 许用拉应力： []S S σσ= 许用切应力： []τ στS S =
第十章 齿轮传动 习题答案 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] 受力图如下图： 补充题：如图（b ），已知标准锥齿轮m m N 1042,3.0,50,20,5521??=====T Φz z m R ，
标准斜齿轮 24,63==z m n ，若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消，β应为多少？并计算2、 3齿轮各分力大小。 [解] （1）齿轮2的轴向力： ()22 2 222222sin tan 5.012sin tan 2sin tan δαz Φm T δαdm T δαF F R t a -== = 齿轮3的轴向力： βz m T ββz m T βd T βF F n n t a sin 2tan cos 2tan 2tan 3 3 333333=??? ? ??== = 3232,20,T T αF F a a =?==Θ ()βz m T δαz Φm T n R sin 2sin tan 5.0123 3222 =-∴ 即()2 2 35.01sin tan sin z Φm δαz m βR n -= 由5.220 50tan 122=== z z δΘ 928.0sin 2=∴δ 371.0cos 2=δ ()()2289.050 3.05.015928 .020tan 2465.01sin tan sin 223=??-?????=-= ∴z Φm δαz m βR n 即?=231.13β （2）齿轮2所受各力： ()() 3.765kN N 10765.350 3.05.01510425.012235 22222=?=??-???=-==z Φm T dm T F R t 0.508kN N 10508.0371.020tan 10765.3cos tan 33222=?=????==δαF F t r kN 272.1N 10272.1928.020tan 10765.3sin tan 33222=?=????==δαF F t a kN 420cos 10765.3cos 3 22=? ?== αF F t n 齿轮3所受各力：
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，3'为单头右旋蜗杆，求传动比15i 。 解 9030 120306030431543432154325115-=????-=-=-==''''z z z z z z z z z z z z z z n n i 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n 1=200r/min ，n 3=50r/min 。求齿 数2'z 及杆4的转速n 4。当1）n 1、n 3同向时；2）n 1、n 3反向时。 解 ∵ )(2 )(22321'-=+z z m z z m ∴ 202515602132=--=--='z z z z ∵ 520 15602521324341413-=??-=-=--='z z z z n n n n i ∴ 6/)5(314n n n += 设 1n 为“＋” 则 1）n 1、n 3同向时：756/)505200(6/)5(314+=?+=+=n n n r /min （n 4与n 1同向） 2）n 1、n 3反向时：33.86/)505200(6/)5(314-=?-=+=n n n r /min （n 4与n 1反向） 10-8 图10-27所示为卷扬机的减速器，各轮齿数在图中示出。求传动比17i 。 解 1-2-3-4-7周转轮系，5-6-7定轴轮系 ∵ 21 1692124785231427471714-=??-=-=--=z z z z n n n n i 3 131878577557-=-=-==z z n n i 54n n = ∴ 92.4363 27677117===n n i （n 1与n 7同向） 10-9 图10-28所示轮系，各轮齿数如图所示。求传动比14i 。 解 ∵ 518 90 133113-=-=-=--=z z n n n n i H H H 58 553687903324323443=??==--='z z z z n n n n i H H H 03=n ∴ 611==H H n n i 58344== H H n n i 1163586414114=?=== H H i i n n i （n 1与n 4同向）
本章的习题是按旧书的齿形系数Y F 求解的，新书需将齿形系数改为复合齿形系数Y FS 。 旧书（新书） 10-3（10-3） 标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与什么因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m 1=20 mm ，z 1=20；m 2=2 mm ，z 2=20，其（复合）齿形系数是否相等？ 答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与齿轮的齿数有关，而与模数无关。 由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等，故其（复合）齿形系数是相等的。 10-7（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P ，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σ H2]、[σ H1]各提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？ 解：由齿轮接触疲劳强度条件 ][≤)1(335 H 2 1 3H σuba KT u σ±= 当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即[] 1.3[]H H σσ'=，在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，有 []1[] 1.3H H σσ'==
得： 21 111.3 1.69T T T '== 11 1.69P P T T P P '=''= 故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69％。 10-8（10-7） 单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG310-570正火，P = 4 kW ， n 1=720 r/min ，m =4 mm ，z 1=25，z 2 =73，b 1=84 mm ，b 2 =78 mm ，单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。 解 ：⑴ 齿轮材料的许用应力 由表 10-1查得小齿轮材料45钢调质，齿面硬度230HBS ；大齿轮ZG310-570正火，齿面硬度180HBS ，齿轮的材料为软齿面齿轮。 分别查图10-6及图 10-7得 σ Hlim1=570 MPa ，σ Hlim2 =370 MPa σ Flim1=190 MPa ，σ Flim2=130 MPa 由表10-5，取S H =1，S F =1.3，得 H lim1 H lim 2 H1H2H H Flim1 Flim 2F1F2F F 570 370 []570MPa,[]370MPa 1 1 190130 []146.2MPa,[]100MPa 1.3 1.3 S S S S σσσσσσσσ==== = == = ==== ⑵ 核验齿面接触疲劳强度
学院 机电与建筑工程学院 出卷教师 易建钢等 系主任签名 制卷份数 专业 机制专业等 班级编号 江汉大学 2010 —— 2011 学年第一学期 《机械设计》考试试卷(B 卷) 课程编号： 课程名称： 机 械 设 计 试卷类型： 、 卷 卷 考试时间： 120 分钟 一、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1.刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗_变形_的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越__大__。 2.带传动传递的圆周力F 与紧边拉力F1和松边拉力F2的关系是F=F 1-F 2__。 3.润滑油的_油性_越好，则其产生边界膜的能力就越强；_粘性_越大，则其内摩擦阻力就越大。 4.在蜗杆传动中,蜗杆的头数越少, 则传动效率越_低_, 自锁性越_好_。 5.带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为___弹性滑动__。 6.设计滚子链时，链的节数尽量取__偶数__、两链轮的齿数一般取___奇数___。 7.设计非液体润滑轴承的计算准则是__p 〈[p], pv 〈[pv], v 〈[v]。 8.在疲劳曲线图中，以横坐标的应力循环基数为分界点，可分为 有限 寿命区和 无限 寿命区。 9.普通螺纹的公称直径指的是螺纹的 大径 , 计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的 小径 。 10.齿轮传动的5种失效形式是轮齿折断、 齿面磨损 、齿面点蚀、齿面胶合和塑性变形。
二、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1. 当摩擦系数与初拉力一定时，则带传动在打滑前所能传递的最 大有效拉力随 B 的增大而增大。 A. 带轮的宽度 B. 小带轮上的包角 C. 大带轮上的包角 D. 带的线速度 2. 设计普通平键时，键的截面尺寸是由 D 决定的。 A. 键的强度 B. 键的刚度 C. 相应轴段的长度 D. 相应轴段的直径 3. 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓 C 。 A. 必受剪切力作用 B. 必受拉力作用 C. 同时受到剪切与拉伸 D. 既可能受剪切，也可能受挤压作用 4. 平键连接能传递的最大扭矩T ，现要传递的扭矩为1.5T ，则应 C 。 A. 安装一对平键 B. 键宽b 增大到1.5倍 C. 键长L 增大到1.5倍 D. 键高h 增大到1.5倍 5. 在承受横向载荷或旋转力矩的普通紧螺栓组连接中，螺栓杆____C____作用。 A. 受应切力 B. 受拉应力 C. 受扭转切应力和拉应力 D. 既可能只受切应力又可能只受拉应力 6. 径向滑动轴承的直径增大1倍，长径比不变，载荷及转速不变，则轴承的pv 值为原来的 B 倍。 A. 2 B. 1/2 C. 4 D. 1/4 7. 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中 B 的轴承能达到的寿命。 A. 99％ B. 90％ C. 95％ D. 50％ 8. A 离合器接合最不平稳。 A. 牙嵌 B. 摩擦 C. 安全 D. 离心 9. 轮齿弯曲强度计算中的齿形系数Y Fa 与 C 无关。 A. 齿数z 1 B. 变位系数x C. 模数m D. 斜齿轮的螺旋角β 10. 45钢的持久疲劳极限1270MPa σ-=，设疲劳曲线方程的幂指数9m =，应力循 环基数60510N =?，当实际应力循环次数4 10N =次时，有限寿命疲劳极限为 C MPa 。 A. 135 B. 417 C. 539 D. 175
第五章 螺纹连接和螺旋传动 受拉螺栓连接 1、受轴向力F Σ 每个螺栓所受轴向工作载荷：z F F /∑= z ：螺栓数目； F ：每个螺栓所受工作载荷 2、受横向力F Σ 每个螺栓预紧力：fiz F K F s ∑ >0 f ：接合面摩擦系数；i ：接合面对数；s K ：防滑系数； z ：螺栓数目 3、受旋转力矩T 每个螺栓所受预紧力：∑=≥ n i i s r f T K F 10 s K ：防滑系数； f ：摩擦系数； 4、受翻转力矩M 螺栓受最大工作载荷：∑=≥ z i i L ML F 1 2max max m ax L ：最远螺栓距离 受剪螺栓连接 5、受横向力F Σ（铰制孔用螺栓） 每个螺栓所受工作剪力：z F F /∑= z ：螺栓数目； 6、受旋转力矩T （铰制孔用螺栓）
受力最大螺栓所受工作剪力：∑=≥ z i i r Tr F 1 2 max max m ax r ：最远螺栓距离 螺栓连接强度计算 松螺栓连接：[]σπσ≤= 4 21d F 只受预紧力的紧螺栓连接：[]σπσ≤= 4 3.1210 d F 受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接： 受轴向静载荷：[]σπσ≤= 4 3.1212 d F 受轴向动载荷：[]p m b b a d F C C C σπσ≤?+= 21 2 受剪力的铰制孔用螺栓连接剪力： 螺栓的剪切强度条件：[]σπτ≤= 4 /20 d F 螺栓与孔壁挤压强度：[]p p L d F σσ≤= min 螺纹连接的许用应力 许用拉应力：[]S S σσ= 许用切应力：[]τ στS S = 许用挤压应力： 钢：[]P S P S σσ= 铸铁：[]P B P S σσ= S σ：螺纹连接件的屈服极限；B σ：螺纹连接件的强度极限；p S S S ??τ：安全系数 第六章 键、花键、无键连接和销连接 普通平键强度条件：[] p p kld T σσ≤?= 3 102
第三章机械零件的强度 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限 厂180MPa ，取循环基数N o 5 106 , m 9 , 试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 373.6MPa 3-2已知材料的力学性能为os 260MPa ,厂170MPa ,①。0.2，试绘制此材料的 简化的等寿命寿命曲线。 ［解］ A '(0,170) C(260,0) °0 得 D '(283.332,283.332)，即 D '(141.67,141.67) 根据点A '(0,170) , C(260,0) , D '(141.67,141.67)按比例绘制该材料的极限应力图 如下图所示 324.3MPa 180 9 5 106 ■■ 6.2 105 227.0MPa C0 2 01 2 170 1 ①。1 0.2 283.33MPa (Tl 180 朴N ： 180
①r C ②O m C ,求出该截面的计算安全系数S ea 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 o B =420MPa ,精车，弯曲，场=1，试绘制此零件的简化等寿命疲 劳曲 线。 ［解］因-54 1.2，- — 0.067，查附表3-2，插值得1.88，查附图3-1 d 45 d 45 得q 0.78，将所查值代入公式，即 k 1 q ff 1 1 0.78 1.88 1 1.69 查附图3-2,得s 0.75 ；按精车加工工艺，查附图3-4,得力0.91，已知陥1 , 则 A0,1702 35，C 260,0 , D 141.67,141.6% 35 根据A 0,72.34 ,C 260,0 ,D 141.67,60.29按比例绘出该零件的极限应力线图如下 A' Q 12. 3*) p ― __ D' (141.67,60. 29) x \ ■ (T 0J 6 3-5如题3-4中危险截面上的平均应力O m 20MPa ,应力幅O a 20MPa ,试分别按 (T 169 丄! 0.75 0.91 1 235
10-1 解各齿轮的受力分析如图10.7所示。 10-2解（1）齿轮A为主动轮，齿轮B为“惰轮”，也就是说齿轮B既是主动轮又是从动轮。当齿轮B与主动轮A啮合时，工作齿面是王侧，当齿轮B与从动轮C啮合时，工作齿面是另一侧。对于一个轮齿来讲，是双齿面工作双齿面受载，弯曲应力是对称循环，接触力是脉动循环，取
10-3 答：齿面接触应力是脉动循环，齿根弯曲应力是对称循环。在作弯曲强度计算时，应将图中查出的极限应力值乘以0.7. 10-4 答：一般齿轮材料主要选用锻钢（碳钢或全金钢）。对于精度要求较低的齿轮，将齿轮毛坯经正火或调质处理后切齿即为成，这时精度可达8级，精切合金钢主要是渗碳后淬火，最后进行滚齿等精加工，其精度可达7，6级甚或5级。对于尺寸较大的齿轮，可适用铸钢或球墨铸铁，正火后切齿也可达8级精度。 10-5 提高轮齿抗弯疲劳强度的措施有：增大齿根过渡圆角半径，消除加工刀痕，可降低齿根应力集中;增大轴和支承的则度，可减小齿面局部受载；采取合适的热处理方法使轮世部具有足够的韧性；在齿根部进行喷丸、滚压等表面强度，降低齿轮表面粗糙度，齿轮采用正变位等。 提高齿面抗点蚀能力的措施有：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；增大润滑油粘度；提高加工、发装精度以减小动载荷；在许可范围内采用较大变位系数正传动，可增大齿轮传动的综合曲率半径。 10-6 解（1）选用齿轮的材料和精度等级，由教材表10-1可知，大小齿轮材料均为45号钢调质，小齿轮齿面硬度为250HBS,大齿轮齿面硬度为220HBS.
选精度等级为7级。 （2）按齿面接触疲劳强度设计。 1、小齿轮传递的转矩 2、初选载荷系数：初选Kt=1.8 3、确定齿宽系数：小齿轮不对称布置，据教材表10-7选用 4、确定弹性影响系数：据教材表10-6查得 5、确定区域载荷系数：按标准直齿圆柱齿轮传动设计ZH=2.5 6、齿数比： 7、确定接触许用应力： 循环次数 查教材图10-19曲线I得 查教材10-21（d）得 8、由接触强度计算小齿轮的分度圆直径 9、验算载荷系数：
《机械设计基础〉基本概念汇总 机械联接 1. 螺纹的用途有两种：一是机械联接；二是机械传动。 2. 三角形螺纹主要用于机械联接；矩形、梯形、锯齿形螺纹只能用于传动。 3. 螺纹联接的基本类型：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。 4. 螺栓联接主要用于：两被联接件不太厚，且需经常装拆场合。 5. 双头螺柱联接主要用于：两被联接件中有一个较厚，且需经常装拆场合。 6. 螺钉联接主要用于：两被联接件中有一个较厚，不需经常装拆场合。 8. 9. 螺纹联接防松的根本问题（或实质）：防止螺纹副的相对转动。 10. 螺纹联接防松的原理分：摩擦防松、机械防松、冲点防松。 11. 螺纹联接摩擦防松的措施：采用双螺母、弹性垫圈、开槽螺母和止动垫片。 12. 受拉伸载荷螺栓：210()()()c F F F F K F =+=+残余预紧力（拉伸载荷） 预紧力（螺栓相对拉力刚度）总 13. 降低受拉螺栓总拉力（提高螺栓强度）的办法：减小螺栓刚度、增大被联接件刚度。 键联接、花键联接和销联接 1. 键的主要作用：实现轴与轮毂的周向固定，以传递转矩。 2. 键联接分为：平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接。 3. 平键、半圆键联接的工作面是：两侧面。 4. 楔键的工作面：键的上下表面。 5. 普通平键的截面尺寸应根据轴的直径从标准中选取。 6. 键的长度主要根据轮毂长度确定，并比轮毂长度略短。 7. 普通平键的主要失效形式是工作表面压溃，偶尔会出现键的剪断。 8. 导键和滑键的主要失效形式：过度磨损。 9. 当键联接强度不够时，应采用两个平键。 10. 当采用两个平键时，只能按1.5个平键联接的强度进行计算。 11. 在轴与轮毂间之间采用两个平键联接时，两个平键必须沿周向相隔1800进行布置。 12. 花键主要分为矩形花键和渐开线花键两种型式。 齿轮传动 1. 齿轮传动失效的基本形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。 2. 闭式硬齿面齿轮的主要失效形式：轮齿折断。 3. 闭式轮齿面齿轮传动的主要失效形式：齿面点蚀。 4. 高速重载齿轮传动的主要失效形式：齿面胶合。 5. 开式齿轮传动的主要失效形式：齿面磨损。 6. 一对相啮合的直齿圆柱齿轮传动，其两齿轮的接触应力一定相等（12H H σσ=），但弯曲应力通常不相等（12F F σσ≠）。
详细答案 第三章 机械零件的强度p45 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ， 9=m ，试求循环次数 N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿 命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 5180936 9 10111=???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.22710 2.610 51809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ -= -Θ σ Φσσ+=∴-1210 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示
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2.145 54==d D ，067.045 3 == d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图 3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ
题10-5 在图示的直齿圆柱齿轮传动中,齿轮1为主动齿轮,齿轮2为中间齿轮,齿轮 3为从动齿轮。已知齿轮3所受的扭矩m N 983?=T ,其转速n 3=180r/min,Z 3=45,Z 2=25, Z 1=22,m=4mm 。假设齿轮啮合效率及轴承效率均为1,试求: （1） 啮合传动时,作用在各齿轮上的圆周力F t 和径向力F r ,并将各力及齿轮转向标于图上； （2）说明中间齿轮2在啮合时的应力性质和强度计算时应注意的问题； （3）若把齿轮2作为主动齿轮,则在啮合传动时其应力性质有何变化,其强度计算与前面有何不同? 解答: 1．m N 444.54m N 452598323323 2?=??=?==z z T d d T T ； m N 911.47m N 2522444.542 12212 1?=??=?==z z T d d T T N 9.1088N 224911.472000200020001 11112=??=== =mz T d T F F t t N 3.39620tan tan 01112====t t r r F F F F α N 8.1158N 20cos 9.1088cos 0 112=== =t n n F F F ； 由齿轮2受力平衡条件得： N 9.1088,N 3.3962'22'2====t t r r F F F F ； 3r F 与'2r F ,3t F 与'2t F 是作用力与反作用力的关系, ∴3r F ='2r F ,3t F ='2t F 2．齿轮2在啮合传动时,齿轮根部弯曲应力:对称循环,双向受载。齿面接触应力:脉动循环。在校核弯曲强度时，应将齿根弯曲疲劳极限值乘以0.7。 3．若齿轮2为主动,则其弯曲应力和接触应力都为脉动循环,但2轮每转一周时，轮齿同侧齿面啮合次数为2，则其应力循环次数增加2倍。 题10-5图 题解10-5图 题10-6 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器,第一级斜齿轮的螺旋角1β的旋向已给出。 （1）为使Ⅱ轴轴承所受轴向力较小,试确定第二级斜齿轮螺旋角β的旋向,并画出各轮轴向力 、径向力及圆周力的方向。 （2） 若已知第一级齿轮的参数为:Z 1=19,Z 2=85,m n =5mm,020=n α,a=265mm, 轮1的传
学院（部） 出卷教师 系主任签名 制卷份数 课程编号 课程名称 专业 班级编号 江汉大学20 ───20 学年第 学期 《 》试题 （ ）卷 一、 填空题（每小题1分，共10小题） （1）机器的三个基本组成部分为 原动机部分 、 传动部分 和 执行部分 。 （）在各种机器中都能用到的零件称为通用零件。在特定类型机器中才能用到的零件称为专 用零件。 （）把由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体称作部件，如减速器等。 （）设计机器的一般程序包括计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段和技术文件编制阶段。 （2）“计算机辅助设计”的英文全称为Computer Aided Design ，而“微机电系统”的英 文首字母缩略语为 MEMS 。 （3）机械零件的主要失效形式有整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工 作条件引起的失效四种。 （）运动副之间的摩擦将导致零件表面材料的逐渐丧失或迁移，这个过程称为磨损。 （4）一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，即磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。 （）机件的磨损量与工作时间的关系可用下图表示，请在图中填写各阶段所对应的名称。 （5）机械磨损按照磨损机理来分可分为粘附磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、流体磨粒磨损和流 体侵蚀磨损、机械化学磨损。 （ ） （ ） （ ）
（6）根据摩擦面间存在润滑剂的情况，滑动摩擦可分为干摩擦、边界摩擦、混合摩擦和流体摩擦。 （7）润滑剂可分为气体、液体、半固体和固体四种基本类型。 （8）用作润滑剂的油类可概括为三类：有机油、矿物油、化学合成油。 （9）根据摩擦面间油膜形成的原理，可把流体润滑分为流体动力润滑和流体静力润滑两类。（10）机械联接分为两大类：机械动联接、机械静联接。 （11）机械静联接可分为可拆联接、不可拆联接以及过盈联接三类。 （12）常用螺纹的主要类型有普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹。 （13）螺纹联接的基本类型有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。（14）螺栓联接有两种形式，分别为：①螺栓杆与孔壁间有间隙的普通螺栓联接和②螺栓杆与孔壁间有配合关系的铰制孔用螺栓联接。 （15）螺旋传动按其用途不同可分为三种：传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。 （16）平键联接可分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种类型。 （17）花键联接按其齿形不同可分为矩形花键和渐开线花键两种。 （18）渐开线花键的分度圆压力角有? 45两种。 30和? （19）销的主要形式有圆柱销、圆锥销、销轴和开口销四种。 （20）圆锥销为了保证可靠的自锁性能，其锥度为1：50 。 （21）机械传动可分为摩擦传动、啮合传动、液力传动和气力传动四种。 （22）标准普通V带由顶胶、抗拉体、底胶和包布四部分组成。 （23）铸铁V带轮的典型结构有实心式、腹板式、孔板式和椭圆轮辐式四种。 （24）目前较流行的一种链轮齿形为三圆弧一直线齿形或称凹齿形。 （25）齿轮传动的主要失效形式有齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形、和轮齿折断。 （26）对齿轮材料性能的基本要求为：齿面要硬，齿芯要韧。 （27）齿轮表面硬化的方法有渗碳、氮化和表面淬火。 （28）蜗杆蜗轮机构的中性面是指过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。 （29）轴承代号71309的含义为： 内径为45毫米的正常宽度、中系列角接触球轴承。 （30）径向滑动轴承的主要结构形式有整体式、对开式、自位式、间隙可调式和多叶式。 （31）形成流体动力润滑的必要条件是：