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机械设计作业集答案

第三章机械零件的强度

3—1 表面化学热处理；高频表面淬火；表面硬化加工；3—2 （3）；

3—3 截面形状突变；增大； 3—4 （1）；（1）； 3—5 （1）； 3－6答：

零件上的应力接近屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数在103～104范围内，零件破坏断口处有塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为低周疲劳破坏，例如飞机起落架、火箭发射架中的零件。

零件上的应力远低于屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数大于104时，零件破坏断口处无塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为高周疲劳破坏，例如一般机械上的齿轮、轴承、螺栓等通用零件。

3－7答：

材料的持久疲劳极限∞r σ所对应的循环次数为D N ，不同的材料有不同的D N 值，有时D N 很大。为了便于材料的疲劳试验，人为地规定一个循环次数0N ，称为循环基数，所对应的极限应力r σ称为材料的疲劳极限。∞r σ和D N 为材料所固有的性质，通常是不知道的，在设计计算时，当0N N >时，则取r rN σσ=。

3—8答：

图a 中A 点为静应力，1=r 。图b 中A 点为对称循环变应力，1-=r 。图c 中A 点为不对称循环变应力，11<<-r 。

3—9 答：

在对称循环时，σK 是试件的与零件的疲劳极限的比值；在不对称循环时，σK 是试件的与零件的极限应力幅的比值。σK 与零件的有效应力集中系数σk 、尺寸系数σε、表面质量系数σβ和强化系数q β有关。σK 对零件的疲劳强度有影响，对零件的静强度没有影响。

3—10答：

区别在于零件的等寿命疲劳曲线相对于试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离（不是平行下移）。在相同的应力变化规律下，两者的失效形式通常是相同的，如图中1m '和2m '。但两者的失效形式也有可能不同，如图中1n '和2n '。这是由于σK 的影响，使得在极限应力线图中零件发生疲劳破坏的范围增大。

题解3—10图

3—11答：

承受循环变应力的机械零件，当应力循环次数310≤N 时，应按静强度条件计算；当应力循环次数310>N 时，在一定的应力变化规律下，如果极限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线GC 上时，也

应按静强度条件计算；如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线AG 上时，则应按疲劳强度条件计算；

3－12答：

在单向稳定变应力下工作的零件，应当在零件的极限应力线图中，根据零件的应力变化规律，由计算的方法或由作图的方法确定其极限应力。

3－13答：

该假说认为零件在每次循环变应力作用下，造成的损伤程度是可以累加的。应力循环次数增加，损伤程度也增加，两者满足线性关系。当损伤达到100％时，零件发生疲劳破坏。疲劳损伤线性累积假说的数学表达式为∑n i /N i ＝1。

3－14答：

首先求出在单向应力状态下的计算安全系数，即求出只承受法向应力时的计算安全系数S σ和只承受切向应力时的计算安全系数S τ，然后由公式（3－35）求出在双向应力状态下的计算安全系数S ca ，要求S ca ＞S （设计安全系数）。

3－15答：

影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件的应力集中大小，零件的尺寸，零件的表面质量以及零件的强化方式。提高的措施是：1）降低零件应力集中的影响；2）提高零件的表面质量；3）对零件进行热处理和强化处理；4）选用疲劳强度高的材料；5）尽可能地减少或消除零件表面的初始裂纹等。

3－16答：

结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。

3－17答：

应力强度因子I K 表征裂纹顶端附近应力场的强弱，平面应变断裂韧度IC K 表征材料阻止裂纹失稳扩展的能力。若I K ＜IC K ，则裂纹不会失稳扩散；若I K ≥IC K ，则裂纹将失稳扩展。

3—18解：

已知MPa 750=B σ，MPa 550=s σ，MPa 3501=-σ，由公式（3-3），各对应循环次数下的疲劳极限分别为

N N N σ

>=???

==--MPa 8.58310

510

53504

因此，取s N σσ==-MPa 55011

MPa 4521051053505

21=???

==--N N m

N σ

1MPa 27110

5105350---<=???

==σ

N m

因此，取131MPa 350--==σσN 。

3—19 解：

1．确定有效应力集中系数、尺寸系数和表面质量系数

查附表3—2，由2.140/48/==d D ，075.040/3/==d r ，用线性插值法计算σα和τα。

82.104

.010.0)

09.262.1()04.0075.0(09.2=--?-+

=σα

.104

.010.0)

66.133.1()04.0075.0(66.1=--?-+

=τα

查附图3—1，由MPa 650=B σ，mm 3=r ，查得84.0=σq ，86.0=τq ，由公式（附3—4），有效应力集中系数

69.1)182.1(84.01)1(1=-?+=-+=σσσαq k

40.1)147.1(86.01)1(1=-?+=-+=ττταq k

查附图3—2，取77.0=σε。查附图3—3，取86.0=τε。查附图3—4，取86.0==τσββ。零件不强化处理，则1=q β。

2．计算综合影响系数

由公式（3-12）和（3-14b ），综合影响系数

36.21

)186.0177.069.1(

)

(

=?-+=-+

k K ββεσ

σ 79.11

)186.0186.040.1(

)

(

=?-+=-+

k K ββετ

τ 3—20解： 1．计算法

已知MPa 190max =σ，MPa 110min =σ，m σ和a σ分别为

MPa 150********min max =+=+=σσσm

MPa 4021101902min max =-=-=σσσa

由公式（3-21），计算安全系数

5.1)40150(0.2150)2.00.2(300)()(1=+??-+=+-+=-a m m ca K K S σσσψσσσσ

2．图解法

由公式（3-6）知，脉动循环的疲劳极限0σ为

MPa 5002

.0130021210=+?=+=-σψσσ

MPa 1500

.23001

-σ

σK ； MPa 1250.2250020=?=σσK 根据点A （0，150）、点D （250，125）和点C （360，0）绘出零件的极限应力线图。过工作应力点M （150，40），作垂线交AG 线于M '点，则计算安全系数

5.140

150135

150=++=

+'+'=

m a m M M M M S ca σσσσ

题解3—20图

3—21解：

1．求计算安全系数ca S

由公式（3-31），由于13-<σσ，对材料的寿命无影响，故略去。计算应力

MPa 5.275)4001050010(1

195946

=?+??==

∑Z

m i i m

ca n σσ

由公式（3—33），试件的计算安全系数

27.15.2753501===-ca ca S σσ

2．求试件破坏前的循环次数n

由公式（3—1 a ）各疲劳极限rN σ所对应的循环次数N 分别为

201768)500

350(105)(9

61101=??==-m N N σσ

1503289)400

350(105)(

62102=??==-m N N σσ 520799)450

350(105)(

610=??==-m N N σσ 由公式（3—28），试件破坏前的循环次数

42211106.4460343520799)1503289

10201768101()1(?≈=?--=--=N N n N n n

3—22解：

1．计算平均应力和应力幅

材料的弯曲应力和扭转切应力分别为

MPa 88.46401.0103001.03

3=??===d M W M b

σ MPa 5.6240

2.0108002.033

3=??===d T W T T τ 弯曲应力为对称循环变应力，故0=m

σ，MPa 88.46==b a σσ。扭转切应力为脉动循环变应力，

故MPa 25.315.625.05.0=?===τττa m 。

2．求计算安全系数

由公式（3—17），零件承受单向应力时的计算安全系数

44.30

2.088.462.2355

1=?+?=+=-m a K S σψσσσσσ

37.325

.311.025.318.1200

1=?+?=+=

-m a K S τψτττττ

由公式（3—35），零件承受双向应力时的计算安全系数

41.237

.344.337.344.32

=+?=

στσS S S S S ca

3－23答：由式（3－44），可靠性系数β为

5.130

405256002

=+-=

+-=

r s r σσμμβ

由附表3－12查得对应的可靠度R =φ(1.5)=0.93319

第四章摩擦、磨损及润滑概述

4－1（略） 4－2答：

膜厚比λ是指两滑动表面间的最小公称油膜厚度与两表面轮廓的均方根偏差的比值，边界摩擦状态时λ≤1，流体摩擦状态时λ＞3，混合摩擦状态时1≤λ≤3。

4－3（略） 4－4答：

润滑剂的极性分子吸附在金属表面上形成的分子膜称为边界膜。边界膜按其形成机理的不同分为吸附膜和反应膜，吸附膜是由润滑剂的极性分子力（或分子的化学键和力）吸附于金属表面形成的膜，反应膜是由润滑剂中的元素与金属起化学反应形成的薄膜。

在润滑剂中加入适量的油性添加剂或极压添加剂，都能提高边界膜强度。 4－5答：

零件的磨损过程大致分为三个阶段，即磨合阶段、稳定磨损阶段以及剧烈磨损阶段。

磨合阶段使接触轮廓峰压碎或塑性变形，形成稳定的最佳粗糙面。磨合是磨损的不稳定阶段，在零件的整个工作时间内所占比率很小。稳定磨损阶段磨损缓慢，这一阶段的长短代表了零件使用寿命的长短。剧烈磨损阶段零件的运动副间隙增大，动载荷增大，噪声和振动增大，需更换零件。

4－6答：

根据磨损机理的不同，磨损分为粘附磨损，磨粒磨损，疲劳磨损，冲蚀磨损，腐蚀磨损和微动磨损等，主要特点略。

4－7答：

润滑油的粘度即为润滑油的流动阻力。润滑油的粘性定律：在液体中任何点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比（即y u ??=ητ－）。

在摩擦学中，把凡是服从粘性定律的流体都称为牛顿液体。 4－8答：

粘度通常分为以下几种：动力粘度、运动粘度、条件粘度。按国际单位制，动力粘度的单位为Pa ·s （帕·秒），运动粘度的单位为m 2/s ，在我国条件粘度的单位为E t （恩氏度）。运动粘度νt 与条件粘度ηE 的换算关系见式（4－5）；动力粘度η与运动粘度νt 的关系见式（4－4）。

4－9答：

润滑油的主要性能指标有：粘度，润滑性，极压性，闪点，凝点，氧化稳定性。润滑脂的主要性能指标有：锥入度（稠度），滴点。

4－10答：

在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用如下：

1）提高润滑油的油性、极压性和在极端工作条件下更有效工作的能力。 2）推迟润滑剂的老化变质，延长润滑剂的正常使用寿命。

3）改善润滑剂的物理性能，例如降低凝点，消除泡沫，提高粘度，改善其粘－温特性等。 4－11答：

流体动力润滑是利用摩擦面间的相对运动而自动形成承载油膜的润滑。

流体静力润滑是从外部将加压的油送入摩擦面间，强迫形成承载油膜的润滑。流体静力润滑的承载能力不依赖于流体粘度，故能用低粘度的润滑油，使摩擦副既有高的承载能力，又有低的摩擦力矩。流体静力润滑能在各种转速情况下建立稳定的承载油膜。

4－12答：

流体动力润滑通常研究的是低副接触零件之间的润滑问题。弹性流体动力润滑是研究在相互滚动（或伴有滑动的滚动）条件下，两弹性体之间的润滑问题。

流体动力润滑把零件摩擦表面视为刚体，并认为润滑剂的粘度不随压力而改变。弹性流体动力润滑考虑到零件摩擦表面的弹性变形对润滑的影响，并考虑到润滑剂的粘度随压力变化对润滑的影响。

第五章螺纹连接和螺旋传动

5—1 大径；中径；小径；5—2 （3）；（1）；（1）；（3）；

5—3 （2）；5—4 90 ；螺纹根部；5—5 （3）；5—6 （4）；

5－7答：

常用螺纹有普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。前两种螺纹主要用于连接，后三种螺纹主要用于传动。

对连接螺纹的要求是自锁性好，有足够的连接强度；对传动螺纹的要求是传动精度高，效率高，以及具有足够的强度和耐磨性。

5－8答：

螺纹的余留长度越长，则螺栓杆的刚度

C越低，这对提高螺栓连接的疲劳强度有利。因此，承受

变载荷和冲击载荷的螺栓连接，要求有较长的余留长度。

5－9（略）

5－10答：

普通螺栓连接的主要失效形式是螺栓杆螺纹部分断裂，设计准则是保证螺栓的静力拉伸强度或疲劳拉伸强度。

铰制孔用螺栓连接的主要失效形式是螺栓杆和孔壁被压溃或螺栓杆被剪断，设计准则是保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度。

5－11答：

螺栓头、螺母和螺纹牙的结构尺寸是根据与螺杆的等强度条件及使用经验规定的，实践中很少发生失效，因此，通常不需要进行强度计算。

5—12 答：

普通紧螺栓连接所受轴向工作载荷为脉动循环时，螺栓上的总载荷为不变号的不对称循环变载荷，

r。

5－13答：

螺栓的性能等级为8.8级，与其相配的螺母的性能等级为8级（大直径时为9级），性能等级小数点前的数字代表材料抗拉强度极限的1/100（σB/100），小数点后面的数字代表材料的屈服极限与抗拉强度极限之比值的10倍（10σS/σB）。

5－14答：

在不控制预紧力的情况下，螺栓连接的安全系数与螺栓直径有关，螺栓直径越小，则安全系数取得越大。这是因为扳手的长度随螺栓直径减小而线性减短，而螺栓的承载能力随螺栓直径减小而平方性降低，因此，用扳手拧紧螺栓时，螺栓直径越细越易过拧紧，造成螺栓过载断裂。所以小直径的螺栓应取较大的安全系数。

5－15答：

降低螺栓的刚度或增大被连接件的刚度，将会提高螺栓连接的疲劳强度，降低连接的紧密性；反之则降低螺栓连接的疲劳强度，提高连接的紧密性。

5－16答：

降低螺栓的刚度，提高被连接件的刚度和提高预紧力，其受力变形线图参见教材图5－28c 。 5－17答：

在螺纹连接中，约有1/3的载荷集中在第一圈上，第八圈以后的螺纹牙几乎不承受载荷。因此采用螺纹牙圈数过多的加厚螺母，并不能提高螺纹连接的强度。

采用悬置螺母，环槽螺母，内斜螺母以及钢丝螺套，可以使各圈螺纹牙上的载荷分布趋于均匀。 5－18答：

滑动螺旋的主要失效形式是螺纹磨损，滑动螺旋的基本尺寸为螺杆直径和螺母高度，通常是根据耐磨性条件确定的。

5－19（略）

5—20 答：

1．公式中螺栓数8=z 错误，应当取4=z 。

2．螺纹由mm 7.91≥d 圆整为mm 10=d 错误，应当根据小径mm 7.91≥d ，由螺纹标准中查取螺纹大径d 。

5—21解：

6.8级螺栓的屈服极限σs =480MPa ，许用应力［σ］＝σs /s ＝480/3＝160MPa 。由式（5－28），螺栓上的预紧力

98724

3.1106.1016043.12

10=???=?≤π］［d F πσ N

由式（5－9），最大横向力

32912

.1122.098720=???=≤s K fzi F F N

5—22（略） 5—23 解：

1．计算单个螺栓的工作剪力

N 2423130

410630223=???==zD T F

2．确定许用应力

联轴器的材料为铸铁HT200，MPa 200=B σ，设联轴器工作时受变载荷，查表5-10，取3=p S 。螺栓的性能等级为8.8级，MPa 640=s σ，查表5-10，取5=τS ，许用应力

MPa 7.663200][===p B p S σσ ； MPa 1285

640

][===τστS s

3．验算连接强度

查手册，铰制孔用螺栓GB/T 27-88 M12×60，光杆部分的直径mm 130=d ，光杆部分的长度为60－22＝38mm ，因此连接处的最小挤压高度mm 18min =L ，由公式（5-35），接合面的挤压应力

][MPa 35.1018

132423

min 0p p L d F σσ<=?==

由公式（5-36），螺栓杆的剪切应力

][MPa 25.181********

20τππτ<=??==d F

满足强度条件。

5—24 解：

采用橡胶垫片密封，螺栓的相对刚度

9.0=+m

b b

C C C ，由公式（5-32）

，螺栓的总拉力

N 240010009.0150002=?+=++

=F C C C F F m

b b

由公式（5-29），残余预紧力

N 14001000240021=-=-=F F F

5—25 解：

1．计算方案一中螺栓的受力

螺栓组受到剪力F 和转矩)(FL T T =，设剪力F 分在各螺栓上的力为i F ，转矩T 分在各螺栓上的力为j F ，则i F 和j F 分别为

F F i 31=

； F F a FL F j 2

6023002=?== 由图a 可知，螺栓3受力最大，所受力

F F F F F F F j i 83.26

25313==+=

+= 2．计算方案二中螺栓的受力螺栓上的F F i 31=

，F F j 2

=，由图b 可知，螺栓1和3受力最大，所受力 F F F F F F F j i 52.2)2

()31(222231=+=+==

3．计算方案三中螺栓的受力

F F i 31=

； F F a FL F j 3

6033003=?== 由图c 可知，螺栓2受力最大，所受力

F F F F F F F F F F j i j i 96.1150cos )3

)(31(2)35()31(150cos 222222=?-+=-+=

比较三个方案可以看出，方案三较好。

题解5—25图

5—26 解：

将e F 力等效转化到底板面上，可知底板受到轴向力1F ，横向力2F 和倾覆力矩M 。 1）底板最左侧的螺栓受力最大，应验算该螺栓的拉伸强度，要求拉应力][σσ≤。 2）应验算底板右侧边缘的最大挤压应力，要求最大挤压应力][max p P σσ≤。 3）应验算底板左侧边缘的最小挤压应力，要求最小挤压应力0min >P σ。 4）应验算底板在横向力作用下是否会滑移，要求摩擦力2F F f >。

题解5—26图

5—27 答：

a) 参见教材图5-3b ； b ）参见教材图5-3a ； c ）参见教材图5-2b ，螺栓应当反装，可以增大min L ；d)参见教材图5-4；e) 参见教材图5-6；f ）参见教材图5-3b ，螺钉上方空间应增大，以便装拆螺钉。改正图从略。

第六章键、花键、无键连接和销连接

6—1 （4）；6—2 接合面的挤压破坏；接合面的过度磨损；

6—3 （4）；6—4 小径；齿形；6—5 （4）； 6－6答：

薄型平键的高度约为普通平键的60％～70％，传递转矩的能力比普通平键低，常用于薄壁结构，空心轴以及一些径向尺寸受限制的场合。

6－7答：

半圆键的主要优点是加工工艺性好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的链接。主要缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大。一般用于轻载静连接中。

6—8 答：

两平键相隔180°布置，对轴的削弱均匀，并且两键的挤压力对轴平衡，对轴不产生附加弯矩，受力状态好。

两楔键相隔 120~90布置。若夹角过小，则对轴的局部削弱过大；若夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降。当夹角为180°时，两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键的承载能力。因此，两个楔键间的夹角既不能过大，也不能过小。

半圆键在轴上的键槽较深，对轴的削弱较大，不宜将两个半圆键布置在轴的同一横截面上。故可将两个半圆键布置在轴的同一母线上。通常半圆键只用于传递载荷不大的场合，一般不采用两个半圆键。

6－9答：

轴上的键槽是在铣床上用端铣刀或盘铣刀加工的。轮毂上的键槽是在插床上用插刀加工的，也可以由拉刀加工，也可以在线切割机上用电火花方法加工。

6－10答：

因为动连接的失效形式为过度磨损，而磨损的速度快慢主要与压力有关。压力的大小首先应满足静强度条件，即小于许用挤压应力，然后，为了使动连接具有一定的使用寿命，特意将许用压力值定得较低。如果动连接的相对滑动表面经过淬火处理，其耐磨性得到很大的提高，可相应地提高其许用压力值。 6－11答：

静连接花键的主要失效形式是工作面被压溃，动连接花键的主要失效形式是工作面过度磨损，静连接按式（6－5）计算，动连接按式（6－6）计算。

6—12 答：

胀套串联使用时，由于各胀套的胀紧程度有所不同，因此，承受载荷时各个胀套的承载量是有区别的。所以，计算时引入额定载荷系数m 来考虑这一因素的影响。

6－13答：

销的类型和应用场合略，销连接的失效形式为销和孔壁的挤压破坏以及销的剪断。 6－14答：

定位用销的尺寸按连接结构确定，不做强度计算。连接用销的尺寸根据连接的结构特点按经验或规范确定，必要时校核其剪切强度和挤压强度。安全销的直径按过载时被剪断的条件确定。

6—15 答：

1．键的工作长度mm 15822180=-=l 错误，应当为mm 11452/22130=--=l 。 2．许用挤压应力MPa 110][=p σ错误，应当为MPa 40][=P 。 6—16 解：

1．确定联轴器处键的类型和尺寸

选A 型平键，根据轴径mm 70=d ，查表6-1得键的截面尺寸为：mm 20=b ，mm 12=h ，取键长mm 110=L ，键的标记为：键20×110 GB/T 1096-2003。

2．校核连接强度

联轴器的材料为铸铁，查表6-2，取MPa 55][=p σ，mm 6125.05.0=?==h k ，=-=b L l mm 9020110=-，由公式（6-1）

，挤压应力 ][MPa 9.5270

9061000

20002000p p kld T σσ<=???==

满足强度条件。

3．确定齿轮处键的类型和尺寸。

选A 型平键，根据轴径mm 90=d ，查表6-1得键的截面尺寸为：mm 25=b ，mm 14=h ，取键长mm 80=L ，键的标记为：键25×80 GB/T 1096-2003。

4．校核连接强度

齿轮和轴的材料均为钢，查表6-2，取MPa 110][=p σ，mm 7145.05.0=?==h k ，b L l -= mm 552580=-=，由公式（6-1）

，挤压应力 ][MPa 7.5790

5571000

20002000p p kld T σσ<=???==

满足强度条件。

6—17 解： 1．轴所传递的转矩

m N 5.1872/25015002/?=?==d e d F T

2．确定楔键尺寸

根据轴径mm 45=d ，查手册得钩头楔键的截面尺寸为：mm 14=b ，mm 9=h ，取键长mm 70=L ，键的标记为：键14×70 GB/T 1565-1979。

3．校验连接强度

带轮的材料为铸铁，查表6-2，取MPa 55][=p σ，取15.0=f ，mm 61970=-=-=h L l ，由公式（6-3），挤压应力

][MPa 3.48)

4515.0614(61145.18712000)6(12000p p fd b bl T σσ<=??+???=+=

满足强度条件。

6—18 解：

1．计算普通平键连接传递的转矩

查表6-1，B 型平键的截面尺寸为：mm 28=b ，mm 16=h ，取键长mm 140=L ，mm 8165.05.0=?==h k ，mm 140==L l ，由公式（6-1）

，平键连接所允许传递的转矩 m N 57121002000

102

1408][20001?=???=≤

p kld T σ 2．计算花键连接传递的转矩

查手册，中系列矩形花键的尺寸为：141029210???=???B D d z ，mm 6.0=C ，75.0=ψ，mm 150=l ，

mm 972921022=+=+=

d D d m ，mm 8.36.022

9210222=?--=--=C d D h ，由公式（6-5）

，花键连接所允许传递的转矩

m N 20734100971508.31075.02000

][200012?=??????=≤

p m zhld T σψ 6—19 解：

根据轴径mm 100=d ，查手册得Z2型胀套的尺寸为：mm 100=d ，mm 145=D ，单个胀套的额定转矩m kN 6.9][?=T ，额定轴向力kN 192][=a F ，Z2型胀套的标记为：Z2-100×145 GB/T 5876-86。

查表6-4，额定载荷系数8.1=m ，总额定转矩和总额定轴向力分别为

m kN 28.176.98.1][][?=?==T m T n kN 6.3451928.1][][=?==a an F m F

传递的联合作用力

][kN 260)100

122000(100)2000(

222an a R F d T F F <=?+=+= 连接的承载能力足够。

6—20 答：

a) 参见教材图6-1a ； b ）两楔键之间的夹角为 120~90； c) 参见教材图6-5； d ）轮毂无法装拆，应当改用钩头楔键，增长轴上的键槽； e)半圆键上方应有间隙； f) 参见教材图6-18b 。改正图从略。

6—21 解：

题解6—21图

第七章铆接、焊接、胶接和过盈连接

7—1 （3）；7—2 对接焊缝；角焊缝；同一平面内；不同平面内；

7—3 剪切；拉伸；7—4 （4）； 7—5 （3）； 7－6答：

按铆缝性能的不同分为强固铆缝，强密铆缝和紧密铆缝。强固铆缝用于以铆接强度为基本要求的铆缝；强密铆缝用于不但要求具有足够的强度，而且要求保证良好的紧密性的铆缝；紧密铆缝用于仅以紧密性为基本要求的铆缝。

7－7答：

铆钉连接的破坏形式为铆钉被剪断，被铆板挤压、剪切、拉伸等破坏。校核铆钉连接时，应校核被铆件的拉伸强度条件，校核被铆件孔壁的挤压强度条件，以及校核铆钉的剪切强度条件，见教材中式（7－1）、（7－2）、（7－3）。

7－8答：

焊缝的强度与被焊件本身的强度之比，称为焊缝强度系数。对于对接焊缝，当焊缝与被焊件边线的夹角 45≤α时，焊缝的强度将不低于母板的强度。

7－9答：

当焊接结构中有角钢等构件时，因为角钢截面的形心在角钢宽度方向上是不对称的，应该采用不对称侧面焊缝，两侧焊缝的长度按式（7－5）计算。

7－10（略） 7－11（略） 7－12答：

过盈连接的装配方法有压入法和胀缩法，在过盈量相同的情况下，采用胀缩法装配的过盈连接，可减少或避免损伤配合表面，因此紧固性好。

7－13答：

过盈连接的承载能力是由连接的结构尺寸，过盈量、材料的强度以及摩擦系数、表面粗糙度、装配方法等共同决定的。

7－14答：

可主要采取以下几种措施来提高连接强度：①增大配合处的结构尺寸，从而可减小过盈量，降低连接件中的应力；②增大包容件和被包容件的厚度，可提高连接强度；③改用高强度的材料；④提高配合面的摩擦系数，从而减小过盈量。

7—15 解： 1．确定许用应力

被铆件的材料为Q235，查表7-1，取MPa 210][=σ，MPa 420][=p σ。铆钉的材料为Q215，查表7-1，取MPa 180][=τ。

2．验算被铆件的强度

被铆件上的拉伸应力可由下式简化计算。其中mm 201022=?==δd 。

][MPa 7.16610

)203180(10200)3(3

σδσ<=??-?=-=d b F

被铆件上的挤压应力

][MPa 9.1427

1020102003

p p z d F σδσ<=???==

满足强度条件。

1．验算铆钉的剪切强度

]

[MPa 9.907

20102004423

2τππτ<=????=

d F

满足强度条件。

7—16 解： 1．确定许用应力

被焊件的材料为Q235，采用普通方法检查焊缝质量，查表7-3，取MPa 180][='σ，MPa 140][='τ。 2．校核焊缝强度

对接焊缝和搭接焊缝所能承受的载荷分别为

N 36720018012170][1=??='≤σδb F N 9408014012807.0][7.012=???='≤τδb F

焊缝所能承受的总载荷

kN 461N 4612809408036720021≈=+=+=F F F ∑

焊缝所受到的工作载荷∑F F <=kN 400，满足强度条件。

7—17 解：

1．计算最小过盈量min ?

过盈连接的配合为H7/s6，查手册得孔公差为046.00250+Φ。轴公差为169.0140.0250++Φ，最小有效过盈量

m 9446140min μδ=-=。查表7-6，表面粗糙度m 8.0μ=a R 对应于m R z μ2.3=。由公式（7-12），采用压

入法和胀缩法装配得到的最小过盈量分别为

压入法： m

9.88)2.32.3(8.094 )

(8.0221min min min μδμδ?=+?-=+-=-=z z R R

胀缩法： m 94min min μδ?== 2．计算配合面间的最小径向压力min p

包容件的材料为铸锡磷青铜，查得MPa 1013.152?=E ，35.02=μ。被包容件的材料为铸钢，查得

MPa 10251?=E ，3.01=μ。两者的刚度系数分别为

49.53.0210

2502102502

2212

2121=--+=

--+=

μd d

d d c

21.935.02502802502802

22222

222222=+-+=

+-+=

μd d d d c

由公式（7-11），采用两种方法装配，配合面间的最小径向压力分别为压入法：

MPa 26.310

)10

13.121.910

249.5(

2509.8810)(3

211min

min =??+

??=?+=E c

E c d p ?

胀缩法：

MPa 45.310

)10

13.121.910

249.5(

250943

min =??+

??=

3．计算允许传递的最大转矩T

由公式（7-9），两种装配方法允许传递的最大转矩分别为

压入法： m N 19202

.06025026.3222min ?=????=≤ππlf d P T

胀缩法： m N 20322

.06025045.32?=????≤πT

7—18（略） 7—19 解：

1．计算切向键连接传递的转矩

根据轴径mm 100=d ，查手册得普通切向键的尺寸为：mm 9=t ，取mm 7.0=c ， 15.0=f ，mm 150=l ，由公式（6-4）普通切向键连接所允许传递的转矩

N 6536 100)7.09(150100)45.015.05.0(1000

1 ])[()45.05.0(1000

1?=?-???+??=-+≤

p c t dl f T σ

2．计算渐开线花键连接传递的转矩

渐开线花键的参数为：19=z ，mm 5==m h ，mm 150=l ，mm 95195=?==mz d m ，取75.0=ψ。由公式（6-5），渐开线花键连接所允许传递的转矩

m N 507661009515051975.020001

][200012?=??????=≤

p m zhld T σψ

3．计算Z2型胀套连接传递的转矩

根据轴径mm 100=d ，查手册得Z2型胀套的额定转矩m kN 6.9][?=T ，查表6-4，两个Z2型胀套串联使用时的额定载荷系数8.1=m ，总额定转矩

m N 17280106.98.1][][3?=??==T m T n

7—20 解：

1．计算螺栓连接传递的转矩

螺栓的性能等级为8.8级，查表5-8，MPa 640=s σ。按螺栓连接受静载荷，不控制预紧力，查表5-10，取5=s ，则许用应力MPa 1285/640/][===s s σσ。查手册，M8螺栓mm 647.61=d ，由公式（5-28），螺栓连接的预紧力

7.34164

3.1128

647.64

3.1][2210=???=

?≤

πσπd F

取15.0=f ，2.1=s K ，由公式（5-10），螺栓连接所允许传递的转矩

N 9.76mm N 768762

2.190

415.07.34162/0010?≈?=????=

≤

∑=s s

i i K fzD F K r f F T

2．计算平键连接传递的转矩

根据轴径mm 30=d ，查表6-1，得A 型平键的尺寸为：mm 8=b ，mm 7=h ，取mm 50=L ，

mm 42850=-=-=b L l ，mm 5.375.05.0=?==h k ，按键连接受静载荷，联轴器材料为铸铁，查表6-2，

取MPa 75][=p σ，由公式（6-1），平键连接所允许传递的转矩

m N 16575200030

425.3][2000?=???=≤

p kld T σ

由以上的计算结果可知，此联轴器允许传递的最大静转矩m N 9.76?=T 。

第八章带转动

8—1 （2）；8—2 （3）；（3）；

8—3 拉应力，离心拉应力，弯曲应力；c b σσσ++11 ；带的紧边开始绕上小带轮； 8—4 （2）；8—5 预紧力F 0 、包角α和摩擦系数f ；

8－6（略） 8－7答：

P 0随小带轮转速增大而增大，当转速超过一定值后，P 0随小带轮转速的进一步增大而下降。这是因为P =F e v ，在带传动能力允许的范围内，随着小带轮转速的增大（带速v 增大）带传递的功率增大。然而当转速超过一定值后，由于离心力的影响，使得带所能传递的有效拉力F e 下降，因此，小带轮转速进一步增大时，带的传动能力P 0下降。

8－8（略） 8－9答：

V 带绕在带轮上，顶胶变窄，底胶变宽，宽度不改变处称为带的节宽b P 。把V 带套在规定尺寸的测量带轮上，在规定的张紧力下，沿V 带的节宽巡行一周的长度即为V 带的基准长度L d 。V 带轮的基准直径是指带轮槽宽尺寸等于带的节宽尺寸处的带轮直径。

8－10答：

若大带轮上的负载为恒功率负载，则转速高时带轮上的有效拉力小，转速低时有效拉力大。因此，应当按转速为500r/min 来设计带传动。

若大带轮上的负载为恒转矩负载，则转速高时输出功率大，转速低时输出功率小。因此，应当按转速为1000r/min 来设计带传动。

8－11答：

因为单根普通V 带的基本额定功率P 0是在i =1（主、从动带轮都是小带轮）的条件下实验得到的。当i ＞1时，大带轮上带的弯曲应力小，对带的损伤减少，在相同的使用寿命情况下，允许带传递更大一些的功率，因此引入额定功率增量△P 0。

8—12 答：

摩擦系数f 增大，则带的传动能力增大，反之则减小。这样做不合理，因为若带轮工作面加工得粗糙，则带的磨损加剧，带的寿命缩短。

8—13 答：

在带传动中，带的弹性滑动是因为带的弹性变形以及传递动力时松、紧边的拉力差造成的，是带在轮上的局部滑动，弹性滑动是带传动所固有的，是不可避免的。弹性滑动使带传动的传动比增大。

当带传动的负载过大，超过带与轮间的最大摩擦力时，将发生打滑，打滑时带在轮上全面滑动，打滑是带传动的一种失效形式，是可以避免的。打滑首先发生在小带轮上，因为小带轮上带的包角小，带与轮间所能产生的最大摩擦力较小。

8－14答：

小带轮的基准直径过小，将使V 带在小带轮上的弯曲应力过大，使带的使用寿命下降。小带轮的基准直径过小，也使得带传递的功率过小，带的传动能力没有得到充分利用，是一种不合理的设计。

带速v 过小，带所能传递的功率也过小（因为P =Fv ），带的传动能力没有得到充分利用；带速v 过大，离心力使得带的传动能力下降过大，带传动在不利条件下工作，应当避免。

8－15答：

带传动的中心距a 过小，会减小小带轮的包角，使得带所能传递的功率下降。中心距a 过小也使得带的长度过小，在同样的使用寿命条件下，单根带所能传递的功率下降。中心距小的好处是带传动的

结构尺寸紧凑。带传动中心距a 过大的优缺点则相反，且中心距过大使得带传动时松边抖动过大，传动不平稳。

初拉力F 0过小，带的传动能力过小，带的传动能力没有得到充分利用。初拉力F 0大，则带的传动能力大，但是，初拉力过大将使的带的寿命显著下降，也是不合适的。

带的根数z 过少（例如z =1），这有可能是由于将带的型号选得过大而造成的，这使得带传动的结构尺寸偏大而不合适。如果带传动传递的功率确实很小，只需要一根小型号的带就可以了，这时使用z =1完全合适。带的根数z 过多，将会造成带轮过宽，而且各根带的受力不均匀（带长偏差造成），每根带的能力得不到充分利用，应当改换带的型号重新进行设计。

8—16 答：

输送机的F 不变，v 提高30%左右，则输出功率增大30%左右。三种方案都可以使输送带的速度v 提高，但V 带传动的工作能力却是不同的。

（1）2d d 减小，V 带传动的工作能力没有提高（0P ，L K ，a K ，0P ?基本不变），传递功率增大30%将使小带轮打滑。故该方案不合理。

（2）1d d 增大，V 带传动的工作能力提高（0P 增大30%左右，L K ，a K ，0P ?基本不变），故该方案合理。

（3）D 增大不会改变V 带传动的工作能力。故该方案不合理。 8—17 答：

应全部更换。因为带工作一段时间后带长会增大，新、旧带的长度相差很大，这样会加剧载荷在各带上分配不均现象，影响传动能力。 8－18答：

带在使用过程中会伸长变形，造成带对轮的张紧力下降。将中心距设计成可调节的，可方便的调节带中的张紧力大小。对于中心距不可调节的带传动，只能采用张紧轮来调节带中的张紧力。对于V 带传动，张紧轮应当布置在松边靠近大带轮处，并且从内向外张紧。

8－19（略） 8—20 解：

由公式（8-22），带的基准长度

2499815

4)140400()400140(28152 4)()(222

12210=?-+++?=-+

++=ππ

a d d d d a L d d d d d

查表8-2，mm 2500=d L ，由公式（8-7），小带轮的包角

7.1615.57815140

400180

5.57180

21=?--

=?--

d d d d α

查表8-5， 95.0=αK ，查表8-2，09.1=L K 。查表8-4a ，kW 28.20=P 。查表8-4b ，kW 17.00=?P ，查表8-7，取2.1=A K 。带的计算功率P K P A ca =，由公式（8-26），带所允许传递的功率

kW 46.82

.109

.195.0)17.028.2(4)(00=??+?=

??+=

K K

K P P z P α

8—21 解：

查表8-7，取2.1=A K 。带传动的计算功率

kW 32.46.32.1=?==P K P A ca

查图8-11，由kW 32.4=ca P ，r/min 14401=n ，选取A 型普通V 带。由公式（8-22），带的基准长度

1606530

4)90250()25090(25302 4)()(2

1221

00=?-+++?=-+

=π

πa d d d d a L d d d d d

查表8-2，mm 1600=d L ，0a a ≈，由公式（8-7），小带轮的包角

6.1625.57530

2501805.57180121=?--=?--=a d d d d α

查表8-5，取955.0=αK ，查表8-2，取99.0=L K ，查表8-4a ，取kW 07.10=P 。查表8-4b ，取kW 17.00=?P ，由公式（8-26）

，带的根数 68.399

.0955.0)17.007.1(32

.4)(00=??+=

?+=

K P P P z α

取4=z ，型号为A 型。

8—22 解：

由公式（8-4），带传动的有效拉力

N 75010

.710001000

=?==v P F e 由公式（8-3），有效拉力222212F F F F F F e =-=-=。因此，带的松边拉力和紧边拉力分别为

N 7502==e F F ；N 1500221==F F

由公式（8-1），带的初拉力

N 1125)7501500(21

)(21210=+=+=

F F F

8—23（略） 8－24答：

图（a ）为平带传动，张紧轮应布置在松边，从外向内张紧，张紧轮靠近小带轮，可增大小带轮的包角。图（b ）为V 带传动，张紧轮应布置在松边，从内向外张紧，张紧轮靠近大带轮，以免减少小带轮的包角。

8—25 解

题解8—25图

机械设计作业集第3章答案解析

第三章机械零件的强度一、选择题 3—1 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 C 。 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定 3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有C 1、C 2所示的两点，若加载规律为r=常数。在进行安全系数校核时，对应C 1点的极限应力点应取为 A ，对应C 2点的极限应力点应取为 B 。 A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 3—3 同上题，若加载规律为σm =常数，则对应C 1点的极限应力点应取为 C ，对应C 2点的极限应力点应取为 D 。 A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 题3—2图 3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为C ，OC 线与横坐标轴的交角θ=600 ，则该零件所受的应力为 D 。 A 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 C σmax 、σmin 符号（正负）相同的不对称循环变应力 D σmax 、σmin 符号（正负）不同的不对称循环变应力 3—5 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特性r 分别为+1、-1、0、，则其中最易发生失效的零件是 B 。 A 甲 B 乙 C 丙 D 丁 3—6 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa ，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N 0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105 时，则按有限寿命计算，对应于N 的疲劳极限σ-1N 为 C MPa 。 A 300 B 420 C D 3—7 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。 A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢 3—8 某个40Cr 钢制成的零件，已知σB =750MPa ，σs =550MPa ，σ-1=350MPa ，ψσ=，零件危险截面处的最大工作应力量σmax =185MPa ，最小工作应力σmin =-75MPa ，疲劳强度的综合影响系数K σ=，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数S σa 为 B 。 A B 1.74 C D 3—9 对于循环基数N 0=107 的金属材料,下列公式中, A 是正确的。 A σr m N=C B σN m =C C 寿命系数m N N N k 0/ D 寿命系数k N < 3—10 已知某转轴在弯-扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为 S σ=、S τ=，则该轴的实际计算安全系数为 C 。 A B 6.0 C D 3—11 在载荷和几何尺寸相同的情况下,钢制零件间的接触应力 A 铸铁零件间的接触应力。 A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于 3—12 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 A 。 A 相等 B 不相等 C 是否相等与材料和几何尺寸有关 D 材料软的接触应力值大 3—13 两等宽的圆柱体接触，其直径d 1=2d 2，弹性模量E 1=2E 2，则其接触应力为 A 。 A σH1=σH2 B σH1=2σH2 C σH1=4σH2 D σH1=8σH2 S m σa O σ

机械设计作业第5答案

第五章螺纹联接和螺旋传动一、选择题 5—1 螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性C，传动的效率A；牙型角增大，则联接的自锁性A，传动的效率C。 A、提高 B、不变 C、降低 5—2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 D 。 A、三角形螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、矩形螺纹 5—3 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常装拆时，往往采用A 。 A、双头螺柱联接 B、螺栓联接 C、螺钉联接 D、紧定螺钉联接 5—4螺纹联接防松的根本问题在于C。 A、增加螺纹联接的轴向力 B、增加螺纹联接的横向力 C、防止螺纹副的相对转动 D、增加螺纹联接的刚度 5—5对顶螺母为A防松，开口销为B防松，串联钢丝为B防松。 A、摩擦 B、机械 C、不可拆 5—6在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为B。 A、间隙配合 B、过渡配合 C、过盈配合 5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆C作用。 A、受剪切应力 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 5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠A来承载。 A、接合面间的摩擦力 B、螺栓的剪切和挤压 C、螺栓的剪切和被联接件的挤压 5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为B；受横向工

作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为A；受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中，螺栓所受的载荷是A；受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷是D。 A、工作载荷 B、预紧力 C、工作载荷+ 预紧力 D、工作载荷+残余预紧力 E、残余预紧力 5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。假设螺栓的刚度C b与被联接件的刚度C 相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F等于预紧力F0 m 时，则D。 A、联接件分离，联接失效 B、被联接件即将分离，联接不可靠 C、联接可靠，但不能再继续加载 D、联接可靠，只要螺栓强度足够，工作载荷F还可增加到接近预紧力的两倍 5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12，这是因为C。 A、要求精度高 B、减少应力集中 C、防止拧紧时过载拧断 D、便于装配 5—12紧螺栓联接强度计算时将螺栓所受的轴向拉力乘以，是由于D。 A、安全可靠 B、保证足够的预紧力 C、防止松脱 D、计入扭转剪应力 5—13对于工作载荷是轴向变载荷的重要联接，螺栓所受总拉力在F0与F2之间变化，则螺栓的应力变化规律按C。 A、r = 常数 B、 =常数C、min=常数 m 5—14对承受轴向变载荷的普通紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是B。 A、增大螺栓的刚度C ，减小被联接件的刚度C m B、减小C b，增大C b m

机械设计B,次作业客观题答案

机械设计B第1次作业一、单项选择题(只有一个选项正确，共13道小题) 1. 对于大量生产，形状较复杂、尺寸大的零件应选择_________________毛坯。 (A)自由锻造 (B)冲压 (C)模锻 (D)铸造正确答案：D 解答参考： 2. 对于联接用螺纹，主要要求联接可靠，自锁性能好，故常选用________。 (A)升角小，单线三角形螺纹 ??(B)?升角大，双线三角形螺纹 ??(C)?开角小，单线梯形螺纹 ??(D)?升角大，双线矩形螺纹正确答案：A 解答参考： 3. 在螺栓联接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是_______。 ??(A)?提高强度 ??(B)?提高刚度 ??(C)?防松 ??(D)?减小每圈螺纹牙上的受力正确答案：C 解答参考： 4. 在螺栓联接设计中，若被联接件为铸件，则有时在螺栓孔处制做沉头座孔或凸台，其目的是_______。 ??(A)?避免螺栓受附加弯曲应力作用 ??(B)?便于安装

??(C)?为安置防松装置 ??(D)?为避免螺栓受拉力过大正确答案：A 解答参考： 5. 普通平键联接工作时，键的主要失效形式为_________。 ??(A)?键受剪切破坏 ??(B)?键侧面受挤压破坏 ??(C)?剪切与挤压同时产生 ??(D)?磨损和键被剪断正确答案：B 解答参考： 6. 采用两个普通平键时，为使轴与轮毅对中良好，两键通常布置成_________。 ??(A)?相隔180度 ??(B)?相隔120～130度 ??(C)?相隔90度 ??(D)?在同一母线上正确答案：A 解答参考： 7. 带张紧的目的是_______。 ??(A)?减轻带的弹性滑动 ??(B)?提高带的寿命 ??(C)?改变带的运动方向 ??(D)?使带具有一定的初拉力正确答案：D 解答参考：

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5

自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10

自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω

1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω

机械设计作业集(答案)

机械设计作业集(答案) 第五章螺纹一、简答题 1.相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别? 答普通三角螺纹的牙型角为60 0,又分为粗牙螺纹和细牙螺纹，粗牙螺纹用于—般连接，细牙螺纹在相同公称直径时，螺距小、螺纹深度浅、导程和升角也小，自锁性能好，适合用于薄壁零件和微调装置。细牙螺纹的自锁性能好，抗振动防松的能力强，但由于螺纹牙深度浅，承受较大拉力的能力比粗牙螺纹差。 2.螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同? 答 (1)普通螺栓连接：被连接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。 (2)精密螺栓(铰制孔螺栓)连接：装配间无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制扎螺栓连接。 (3)双头螺柱连接：螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母，适于常拆卸而被连接件之一较厚时。装拆时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。 (4)螺钉连接：适于被连接件之一较厚( 上带螺纹孔) 、不需经常装拆、受载较小的情况。一端有螺钉头、不需螺母。 (5)紧定螺钉连接：拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零

件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。 3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？答绝大多数螺纹连接在装配前都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。这个预先加的作蝴用力称为顶紧JJ 力。预紧的目的在于增强连接的紧密性和可靠性，以防止被连接件在受力后出现松动、缝隙或发生滑移。 4.连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施? 答; 对于一般单线螺纹，螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角，本身能满足自锁条件，但是在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副摩擦力可能减小或瞬时消失，多次反复作用后，就可能松脱。另外，在温度大幅度变化的情况下，反复的热胀冷缩，也会造成松脱。 5.防松原理和防松装置有哪些? 答防松的根本在于防止螺旋副在受载荷时发生相对转动，防松的方法分为：摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副关系的永久防松。具体装置如下； (1)摩擦防松：对顶螺母，弹簧垫图，自锁螺毋。 (2)机械防松：开口销与六角开槽螺母，止动垫圈，串联钢丝。 (3)破坏螺旋副关系的永久防松：铆合，冲点，涂胶粘剂。 6.为什么只受预紧力的紧螺栓连接，对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的1．3 倍按纯拉伸计算? 答受顶紧力的紧螺栓连接在拧紧力矩的作用下，螺栓除了要受到顶

机械设计原理作业参考答案

《机械设计原理》作业参考答案作业一一、填空题: 1.零件 2.通用零件专用零件 3.零件构件 4.直接接触可动 5.运动副构件传递运动和力 6.主动构件从动构件机架 7.平面高副平面低副 8.机器机构二、判断题： 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.× 7.× 三、选择题： 1.C 2.B 3.B 4.D 5.C 6.D 四、综合题： 1.答：机器基本上是由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。动力部分是机器动力的来源。工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装置的终端，其结构形式取决于机器的用途。传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。 2.答：低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修，承受载荷时单位面积压力较低（故称低副），因而低副比高副的承载能力大。低副属滑动磨擦，摩擦损失大，因而效率较低；此外，低副不能传递较复杂的运动。高副是点或线接触的运动副，承受载荷时单位面积压力较高（故称高副），两构件接触处容易磨损，寿命短，制造和维修也较困难。高副的特点是能传递较复杂的运动。 3.答：机构运动简图能够表达各构件的相对运动关系、揭示机构的运动规律和特性。其绘制步骤如下：（1）分析机构运动，确定构件数目。（2）确定运动副的类型和数量。（3）确定视图平面。（4）徒手画草图并测量各运动副之间的相对位置。（5）选择适当的长度比例尺μl= a mm／mm，并将实长换算为图长。（6）完成机构运动简图。作业二一、填空题： 1.转动副 2. 2 1 1 3.曲柄摇杆双曲柄双摇杆 4.双曲柄 5.曲柄滑块 6.转动导杆 7.对心曲柄滑块偏置曲柄滑块 8.整周转动往复直线移动 9.转动导杆摆动导杆 10.工作行程比空回行程所需时间短 11.凸轮从动件机架 12.低高 13.高副预期 14.盘形凸轮移动凸轮 15.尖顶滚子平底二、判断题： 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.× 9.× 10.√ 11．√ 12.× 13.× 14.× 15.× 16.√ 17.√ 18.√ 19.√ 20.√ 三、选择题： 1.B 2.A 3.D 4.A 5.A 6.D 7.A 8.A 9.A 10.C 四、综合题：

《机械设计基础》答案.. ()()

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析 1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为：或： 1－6 自由度为或： 1－10 自由度为：或： 1－11 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心

1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=， s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。在三角形ABC 中， BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ，52sin = ∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 0 45 sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时方向如图中所示当0180=θ时方向如图中所示

第二章平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时：（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。解：以踏板为主动件，所以最小传动角为0度。 2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mm l 1003=，摆角030=ψ，摇杆的行程速比变化系数2.1=K 。（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇

机械设计作业集答案-第四版-西北工大版

《机械设计作业集》（第四版）解题指南西北工业大学机电学院 2012.7

前言本书是高等教育出版社出版、西北工业大学濮良贵、纪名刚主编《机械设计》（第八版）和李育锡主编《机械设计作业集》（第三版）的配套教学参考书，其编写目的是为了帮助青年教师使用好上述两本教材，并为教师批改作业提供方便。本书是机械设计课程教师的教学参考书，也可供自学机械设计课程的读者和考研学生参考。《机械设计作业集》已经使用多年，希望广大教师将使用中发现的问题和错误、希望增加或删去的作业题、以及对《机械设计作业集》的改进建议告知编者（电子信箱：liyuxi05@https://www.doczj.com/doc/6e1239193.html,），我们会认真参考，努力改进。本书由李育锡编写，由于编者水平所限，误漏之处在所难免，敬请广大使用者批评指正。编者 2012.7

目录第三章机械零件的强度 (1) 第四章摩擦、磨损及润滑概述 (5) 第五章螺纹连接和螺旋传动 (6) 第六章键、花键、无键连接和销连接 (9) 第七章铆接、焊接、胶接和过盈连接 (11) 第八章带传动 (15) 第九章链传动 (18) 第十章齿轮传动 (19) 第十一章蜗杆传动 (24) 第十二章滑动轴承 (28) 第十三章滚动轴承 (30) 第十四章联轴器和离合器 (34) 第十五章轴 (36) 第十六章弹簧 (41) 机械设计自测试题 (43)

第三章机械零件的强度 3—1 表面化学热处理；高频表面淬火；表面硬化加工；3—2 （3）； 3—3 截面形状突变；增大；3—4 （1）；（1）；3—5 （1）； 3－6 答：零件上的应力接近屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数在 103～104范围内，零件破坏断口处有塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为低周疲劳破坏，例如飞机起落架、火箭发射架中的零件。零件上的应力远低于屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数大于104时，零件破坏断口处无塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为高周疲劳破坏，例如一般机械上的齿轮、轴承、螺栓等通用零件。 3－7 答：材料的持久疲劳极限σr∞ 所对应的循环次数为N D，不同的材料有不同的N D值，有时N D很大。为了便于材料的疲劳试验，人为地规定一个循环次数N0，称为循环基数，所对应的极限应力σr称为材料的疲劳极限。σr∞ 和N D为材料所固有的性质，通常是不知道的，在设计计算时，当N > N0时，则取 σrN= σr。 3—8 答：图a 中A点为静应力，r = 1 。图b 中A点为对称循环变应力，r= ?1。图c 中A点为不对称循环变应力，?1 < r < 1。 3—9 答：在对称循环时，Kσ是试件的与零件的疲劳极限的比值；在不对称循环时，Kσ是试件的与零件的极限应力幅的比值。Kσ与零件的有效应力集中系数kσ、尺寸系数εσ、表面质量系数βσ和强化系数βq 有关。Kσ对零件的疲劳强度有影响，对零件的静强度没有影响。 3—10 答：区别在于零件的等寿命疲劳曲线相对于试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离（不是平行下移）。在相同的应力变化规律下，两者的失效形式通常是相同的，如图中m1′和m2′。但两者的失效形式也有可能不同，如图中n1′和n2′。这是由于Kσ的影响，使得在极限应力线图中零件发生疲劳破坏的范围增大。题解3—10 图 3—11 答：承受循环变应力的机械零件，当应力循环次数N≤ 103时，应按静强度条件计算；当应力循环次数 N > 103时，在一定的应力变化规律下，如果极限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线GC上时，也应按静强度条件计算；如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线AG上时，则应按疲劳强度条件

机械设计作业集10、11答案

第十章齿轮传动一、选择题 10—1 在齿轮传动的设计计算中，对下列参数和尺寸应标准化的有__A、G__；应圆整的有D、E__；没有标准化也不应圆整的有B、C、F、H、I、J。 A斜齿轮的法面模数m n B斜齿轮的端面模数m t C直齿轮中心距a D斜齿轮中心距a E齿宽B F齿厚s G分度圆压力角α H螺旋角βI锥距R J齿顶圆直径d a 10—2 材料为20Cr钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法是______B____。 A整体淬火B渗碳淬火C调质D表面淬火 10—3 将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度的硬齿面直齿圆柱齿轮，该齿轮制造工艺顺序应是_______A______为宜。 A滚齿、表面淬火、磨齿B滚齿、磨齿、表面淬火 C表面淬火、滚齿、磨齿D滚齿、调质、磨齿 10—4为了提高齿轮传动的齿面接触强度应__B__。 A分度圆直径不变增大模数B增大分度圆直径 C分度圆直径不变增加齿数D减小齿宽 10—5为了提高齿轮齿根弯曲强度应___A_____。 A 增大模数B增大分度圆直径C增加齿数 D 减小齿宽10—6一减速齿轮传动，主动轮1和从动轮2的材料、热处理及齿面硬度均相同，则两轮齿根的弯曲应力_A_。 A σF1>σF2 B σF1<σF2 C σF1=σF2 10—7一减速齿轮传动，小齿轮1选用45钢调质，大齿轮2选用45钢正火，它们的齿面接触应力__C__。 A σH1>σH2 B σH1<σH2 C σH1=σH2 10—8 一对标准圆柱齿轮传动，若大、小齿轮的材料或热处理方法不同，则工作时，两齿轮间的应力关系属于下列第 C 种。 A σH1≠σH2，σF1≠σF2，[σH]1＝[σH]2，[σF]1＝[σF]2 B σH1＝σH2，σF1＝σF2，[σH]1≠[σH]2，[σF]1≠[σF]2 C σH1＝σH2，σF1≠σF2，[σH]1≠[σH]2，[σF]1≠[σF]2 D σH1≠σH2，σF1＝σF2，[σH]1≠[σH]2，[σF]1≠[σF]2 （σH、σF、[σH]、[σF]分别为齿轮的接触应力、弯曲应力、许用接触应力、许用弯曲应力） 10—9一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动时，若两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同且寿命系数K N1=K N2，则两轮的弯曲强度为___A_____。 A大齿轮较高B小齿轮较高C相同 10—10一对正确啮合的标准渐开线齿轮作减速传动，若两轮的许用接触应力[σH1]= [σH2]，则两轮的接触强度___C_____。 A大齿轮较高B小齿轮较高C相同 10—11有两个标准直齿圆柱齿轮，齿轮1模数m1=5mm，z1=25；齿轮2模数m2=3mm，z2=25，它们的齿形系数___ C___。 AY Fa1>Y Fa2 B Y Fa1

机械设计作业集第11章答案

第十一章蜗杆传动一、选择题 11—1与齿轮传动相比，___D____不能作为蜗杆传动的优点。 A 传动平稳、噪声小 B 传动比可以较大 C 可产生自锁 D 传动效率高 11—2阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当与直齿条与_B_齿轮的啮合。 A 摆线 B 渐开线 C 圆弧曲线 D、变态摆线 11—3 在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使___B___。 A 传动效率提高，蜗杆刚度降低 B 传动效率降低，蜗杆刚度提高 C 传动效率和蜗杆刚度都提高 D 传动效率和蜗杆刚度都降低 11—4大多数蜗杆传动，其传动尺寸主要由齿面接触疲劳强度决定，该强度计算的目的是为防止___D___。 A 蜗杆齿面的疲劳点蚀和胶合 B 蜗杆齿的弯曲疲劳折断 C 蜗轮齿的弯曲疲劳折断 D 蜗轮齿面的疲劳点蚀和胶合 11—5在蜗杆传动中，增加蜗杆头数z1，有利于___D___。 A 提高传动的承载能力 B 提高蜗杆刚度 C 蜗杆加工 D 提高传动效率 11—6为了提高蜗杆的刚度，应___A___。 A 增大蜗杆的直径 B 采用高强度合金钢作蜗杆材料 C 蜗杆硬度，减小表面粗糙度值 11—7 为了提高蜗杆传动的啮合效率ηl，在良好润滑的条件下，可采用___B___。 A 单头蜗杆 B 多头蜗杆 C 较高的转速n1 D 大直径系数蜗杆 11—8对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是__B__。 A 防止润滑油受热后外溢，造成环境污染 B 防止润滑油油温过高使润滑条件恶化

C 防止蜗轮材料在高温下机械性能下降 D 蜗杆蜗轮发生热变形后正确啮合受到破坏 11—9对于一般传递动力的闭式蜗杆传动，其选择蜗轮材料的主要依据是__A__。 A 齿面滑动速度 B 蜗杆传动效率 C 配对蜗杆的齿面硬度 D 蜗杆传动的载荷大小 11—10对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是__B__。 A 传动比不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径比 B 蜗杆直径系数越小，则蜗杆刚度越大 C 在蜗轮端面内模数和压力角为标准值 D 蜗杆头数z 1多时，传动效率提高 11—11蜗杆传动的当量摩擦系数f v 随齿面相对滑动速度的增大而___C____。 A 增大 B 不变 C 减小 11—12在蜗杆传动中，轮齿承载能力计算，主要是针对__D__来进行的。 A 蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度 B 蜗杆齿根弯曲强度和蜗轮齿面接触强度 C 蜗杆齿面接触强度和蜗杆齿根弯曲强度 D 蜗轮齿面接触强度和蜗轮齿根弯曲强度 11—13蜗杆常选用的材料是__C__。 A HT150 B ZCuSn10P1 C 45号钢 D GCr15 11—14 蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相类似，其中__B__为最易发生。 A 点蚀与磨损 B 胶合与磨损 C 轮齿折断与塑性变形 D 胶合与塑性变形 11—15蜗轮蜗杆传动中，蜗杆1和蜗轮2受到的转矩的关系为_____C_____。 A 12T T = B 12iT T = C 12T i T η= D η =1 2iT T 二、填空题 11—16蜗杆直径系数 q =d 1/m _。 11—17 蜗杆传动发生自锁的条件是____ v ___。

机械设计作业集第13章答案

第十三章滚动轴承一、选择题 — 各类滚动轴承中，除承受径向载荷外，还能承受不大的双向轴向载荷的是，还能承受一定单向轴向载荷的是、。深沟球轴承角接触球轴承圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承 — 选择滚动轴承类型时为方便拆卸常用，需有一定调心性能时选，作为游动轴承时适宜选、。深沟球轴承圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承调心球轴承 — 转速，一端固定一端游动的蜗杆轴其固定端轴承应选用。推力球轴承深沟球轴承一对角接触球轴承一对圆锥滚子轴承 — 适用多支点、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。深沟球轴承圆锥滚子轴承角接触球轴承调心球轴承 — 载荷一定的深沟球轴承，当工作转速由变为时，其寿命变化为。增大为（）下降为（）增大为（）下降为（） — 若一滚动轴承的基本额定寿命为转，则该轴承所受的当量动载荷基本

额定动载荷。大于小于等于大于等于 — 某滚动轴承按寿命公式计算得寿命，其可靠度；若要求工作寿命达可靠度。为为 — 直齿圆柱齿轮轴系由一对圆锥滚子轴承支承，轴承径向反力，则作用在轴承上的轴向力。 — 滚动轴承内圈与轴颈配合的正确标注为。 6 7 50 k H φ 750H φ 650k φ 7 650 H k φ — 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合。均为基轴制前者为基轴制，后者为基孔制均为基孔制前者为基孔制，后者为基轴制 — 为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好，轴承的圆角半径与轴肩处圆角半径应满足的关系。 — 不是滚动轴承预紧的目的。

0920机械设计基础,作业答案

填空题 1. 由两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的连接称为。 2. 根据两构件接触情况，可将运动副分为______和______。两构件之间以点线接触所组成的运动副，称为________副。面接触形成的运动副称为________。 3. 一个平面高副产生______个约束，而保留______个自由度。 4. 在平面机构中，若引入一个低副将引入_____个约束。 5. 按凸轮的形状分，凸轮机构可分为_________，_________和_________。 6. 以凸轮轮廓的最小向径rb为半径所作的圆称为___________。 7. 凸轮机构的压力角越小，机构的传力特性越_______ 。 8. 凸轮机构中__________运动规律有刚性冲击。 9. 根据各齿轮轴线是否平行可以把齿轮系分为__________和空间齿轮系。 10. 齿轮系包括_____________ 、_____________ 和_____________ 。 11. 周转轮系又可分为差动轮系和。行星轮系和差动轮系都是____________齿轮系。 12. 差动轮系自由度为______，行星轮系的自由度为______。 13. 滚动轴承的派生轴向力是由轴承外圈的______指向______边。 14. 滚动轴承的外圈与轴承座孔的配合采用________________。滚动轴承的内圈与轴颈的配合采用________。 15. 滑动轴承按其所承载方向的不同，可分为___________、止推滑动轴承和径向止推滑动轴承。 16. 根据受载情况不同，可将轴分为心轴、__________和转轴。______轴在工作中同时受弯矩和扭矩。工作中只受弯矩的轴叫做_____轴。_______轴在工作中只受扭矩。 17. 机器的速度波动可分为周期性速度波动和____________。 18. 机器中安装飞轮的作用是____________________。 19. 静平衡的条件为________________________________________。

机械设计作业集答案

第十五章轴一、选择题 15—1按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 A ，自行车的前轴是 B ，连接汽车变速箱与后桥，以传递动力的轴是 C 。 A 转动心轴 B 固定心轴 C 传动轴 D 转轴 15—2 为了提高轴的刚度，措施 B 是无效的。 A 加大阶梯轴个部分直径 B 碳钢改为合金钢 C 改变轴承之间的距离 D 改变轴上零件位置 15—3 轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在 B 。 A 轮毂中间部位 B 沿轮毂两端部位 C 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处 15—4 轴直径计算公式3n P C d ≥， C 。 A 只考虑了轴的弯曲疲劳强度 B 考虑了弯曲、扭转应力的合成 C 只考虑了扭转应力 D 考虑了轴的扭转刚度 15—5 轴的强度计算公式22)(T M M e α+=中，α是 C 。 A 弯矩化为当量转矩的转化系数 B 转矩转化成当量弯矩的转化系数 C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数 D 强度理论的要求 15—6 轴的安全系数校核计算，应按 D 计算。 A 弯矩最大的一个截面 B 弯矩和扭矩都是最大的一个截面 C 应力集中最大的一个截面 D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面 15—7 轴的安全系数校核计算中，在确定许用安全系数S 时,不必考虑 A 。 A 轴的应力集中 B 材料质地是否均匀 C 载荷计算的精确度 D 轴的重要性 15—8 对轴上零件作轴向固定，当双向轴向力都很大时，宜采用 C 。 A 过盈配合 B 用紧定螺钉固定的挡圈 C 轴肩—套筒 D 轴肩—弹性挡圈 15—9 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 C 。 A 静强度 B 刚度 C 疲劳强度 D 耐冲击性能 15—10 如阶梯轴的过渡圆角半径为r ，轴肩高度为h,上面安装一个齿轮，齿轮孔倒角为C 45°,则要求 A 。 A rC>h D C

机械设计原理作业答案

机械设计原理作业答案作业一一、填空题 1．零件2．通用零件，专用零件3．零件，构件4．直接接触，可动5．运动副，构件，传递运动和力6．主动构件，从动构件，机架7．平面高副，平面低副8．机器，机构二、判断题 1．×2．×3．×4．√5．×6．×7．× 三、选择题 1．C 2．B 3．B 4．D 5．C 6．D 四、综合题 1．答：机器基本上是由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。动力部分是机器动力的来源。工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装置的终端，其结构形式取决于机器的用途。传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。 2．答：低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修，承受载荷时单位面积压力较低（故称低副），因而低副比高副的承载能力大。低副属滑动磨擦，摩擦损失大，因而效率较低；此外，低副不能传递较复杂的运动。高副是点或线接触的运动副，承受载荷时单位面积压力较高（故称高副），两构件接触处容易磨损，寿命短，制造和维修也较困难。高副的特点是能传递较复杂的运动。 3．答：机构运动简图能够表达各构件的相对运动关系、揭示机构的运动规律和特性。其绘制步骤如下：（1）分析机构运动，确定构件数目。（2）确定运动副的类型和数量。（3）确定视图平面。（4）徒手画草图并测量各运动副之间的相对位置。（5）选择适当的长度比例尺μl= a mm／mm，并将实长换算为图长。（6）完成机构运动简图。作业二一、填空题 1．转动副2．2，1，1 3．曲柄摇杆，双曲柄，双摇杆4．双曲柄5．曲柄滑块6．转动导杆7．对心曲柄滑块，偏置曲柄滑块8．整周转动，往复直 1

机械设计作业集答案

《机械设计作业集》（第三版）解题指南西北工业大学机电学院 2008.7

前言本书是高等教育出版社出版、西北工业大学濮良贵、纪名刚主编《机械设计》（第八版）和李育锡主编《机械设计作业集》（第三版）的配套教学参考书，其编写目的是为了帮助青年教师使用好上述两本教材，并为教师批改作业提供方便。本书对《机械设计作业集》（第三版）中的大部分作业题给出了参考解答。对于设计计算类题，由于选材、取值等的不同，会得出不同的解答，这类题的设计计算方法可参考《机械设计》教材中的例题，本书略去解答。本书是机械设计课程教师的教学参考书，也可供自学机械设计课程的读者和考研学生参考。《机械设计作业集》已经使用多年，希望广大教师将使用中发现的问题和错误、希望增加或删去的作业题、以及对《机械设计作业集》的改进建议告知编者（电子信箱：liyuxi05@https://www.doczj.com/doc/6e1239193.html,），我们会认真参考，努力改进。本书由李育锡编写，由于编者水平所限，误漏之处在所难免，敬请广大使用者批评指正。编者 2008.7

第三章机械零件的强度 3—1 表面化学热处理；高频表面淬火；表面硬化加工；3—2 （3）； 3—3 截面形状突变；增大； 3—4 （1）；（1）； 3—5 （1）； 3－6 答：零件上的应力接近屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数在103～104范围内，零件破坏断口处有塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为低周疲劳破坏，例如飞机起落架、火箭发射架中的零件。零件上的应力远低于屈服极限，疲劳破坏发生在应力循环次数大于 104时，零件破坏断口处无塑性变形的特征，这种疲劳破坏称为高周疲劳破坏，例如一般机械上的齿轮、轴承、螺栓等通用零件。 3－7 答：材料的持久疲劳极限σr∞ 所对应的循环次数为N D，不同的材料有不同的N D值，有时N D很大。为了便于材料的疲劳试验，人为地规定一个循环次数N0，称为循环基数，所对应的极限应力σr称为材料的疲劳极限。σr∞ 和N D为材料所固有的性质，通常是不知道的，在设计计算时，当N > N0时，则取 σrN= σr。 3—8 答：图 a 中A点为静应力，r = 1 。图 b 中A点为对称循环变应力，r = ?1。图 c 中A点为不对称循环变应力，?1 < r < 1。 3—9 答：在对称循环时，Kσ是试件的与零件的疲劳极限的比值；在不对称循环时，Kσ是试件的与零件的极限应力幅的比值。Kσ与零件的有效应力集中系数kσ、尺寸系数εσ 、表面质量系数βσ和强化系数βq 有关。Kσ对零件的疲劳强度有影响，对零件的静强度没有影响。 3—10 答：区别在于零件的等寿命疲劳曲线相对于试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离（不是平行下移）。在相同的应力变化规律下，两者的失效形式通常是相同的，如图中m1′ 和m2′ 。但两者的失效形式也有可能不同，如图中n1′ 和n2′ 。这是由于Kσ的影响，使得在极限应力线图中零件发生疲劳破坏的范围增大。题解 3—10 图 3—11 答：承受循环变应力的机械零件，当应力循环次数N≤ 103时，应按静强度条件计算；当应力循环次数 N > 103时，在一定的应力变化规律下，如果极限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线GC上时，也应按静强度条件计算；如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线AG上时，则应按疲劳强度条件

机械设计作业第5答案概述

班级成绩姓名任课教师学号批改日期第五章螺纹联接和螺旋传动一、选择题 5—1 螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性 C ，传动的效率 A ；牙型角增大，则联接的自锁性 A ，传动的效率 C 。 A 、提高 B 、不变 C 、降低 5—2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 D 。 A 、三角形螺纹 B 、梯形螺纹 C 、锯齿形螺纹 D 、矩形螺纹 5—3 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常装拆时，往往采用 A 。 A 、双头螺柱联接 B 、螺栓联接 C 、螺钉联接 D 、紧定螺钉联接 5—4螺纹联接防松的根本问题在于 C 。 A 、增加螺纹联接的轴向力 B 、增加螺纹联接的横向力 C 、防止螺纹副的相对转动 D 、增加螺纹联接的刚度 5—5对顶螺母为 A 防松，开口销为 B 防松，串联钢丝为 B 防松。 A 、摩擦 B 、机械 C 、不可拆 5—6在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为 B 。 A 、间隙配合 B 、过渡配合 C 、过盈配合 5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆 C 作用。 A 、受剪切应力 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 5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠 A 来承载。 A 、接合面间的摩擦力 B 、螺栓的剪切和挤压 C 、螺栓的剪切和被联接件的挤压 5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为 B ；受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为 A ；受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中，螺栓所受的载荷是 A ；受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷是 D 。 A 、工作载荷 B 、预紧力 C 、工作载荷+ 预紧力 D 、工作载荷+残余预紧力 E 、残余预紧力 5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。假设螺栓的刚度C b 与被联接件的刚度C m 相等，联接的预紧力为F 0，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F 等于预紧力F 0时，则 D 。 A 、联接件分离，联接失效 B 、被联接件即将分离，联接不可靠 C 、联接可靠，但不能再继续加载 D 、联接可靠，只要螺栓强度足够，工作载荷F 还可增加到接近预紧力的两倍 5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12，这是因为 C 。 A 、要求精度高 B 、减少应