题13—47图
第十四章联轴器和离合器
一、分析与思考题
14-16 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？
答：联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。只有停机时将联接拆开后两轴才能分离。
离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。
安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或离合器即可自行断开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。
14-17 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各用于什么场合？
答：刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。缺乏补偿两轴相对位移的能力。故对两轴对中性能要求很高。用于转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。
无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用于载荷平稳、无冲击的场合。
有弹性元件的挠性联轴器：因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。
14-18选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？
答：1、传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求；
2、工作转速高低和引起离心力的大小；
3、两轴相对位移的大小和方向；
4、联轴器的可靠性和工作环境；
5、联轴器的制造、安装、维护和成本。
14-19 牙嵌离合器和摩擦式离合器各有何优缺点？各适用于什么场合？
答：牙嵌离合器：结构简单，没有相对滑动，尺寸小。但不能在转速差较大时进行联接。
摩擦式离合器：两轴能在任何不同角速度下进行联接；改变摩擦面间的压力就能调节从动轴的加速时间；接合时冲击和振动较小；过载时将发生打滑，可避免其它零件损坏。
二、设计计算题
14-20 有一链式输送机用联轴器与电机相联接。已知传递功率P=15Kw ，电动机转速n=1460r/min ，电动机轴伸直径d=42mm 。两轴同轴度好，输送机工作时起动频繁并有轻微冲击。试选择联轴器的类型和型号。
解：根据题中已知条件，选择有弹性元件的挠性联轴器。查表14-1，取K A =1.5。由公式（14-3），
计算力矩 m N n P K T k T A
A ca .2.1471460
15
95505.19550=??===
在选择联轴器时，联轴器的孔径范围应满足电动机轴径d=42mmm 的要求。 1） 选HL3型弹性柱销联轴器， [T]=630Nm ， 30≤d ≤48mm 2） 选TL6型弹性套柱销联轴器，[T]=250Nm ， 32≤d ≤42mm 3） 选ML5梅花型弹性联轴器， [T]=250Nm ， 30≤d4≤8mm
14-21 一搅拌机的轴通过联轴器与减速器的输出轴相联接，原动机为电动机，减速器输出轴的转速n=200r/min ，传递转矩T=1000N.m ，两轴工作时有少量偏移，试选择联轴器的类型和型号。
解：根据题中已知条件，选择无弹性元件的挠性联轴器。查表14-1，取K A =1.7。由公式（14-3），计算力矩
T ca =K A T=1.7×1000=1700Nm 1) 选KL8型滑块联轴器, [T]=1800Nm 2) 选CL3型齿式联轴器, [T]=3150Nm
第十五章 轴
三、分析与思考题
15—23 何为转轴、心轴和传动轴？自行车的前轴、中轴、后轴及踏板轴各是什么轴？
答：工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴、只受弯矩而不受扭矩的轴称为心轴、只受扭矩而不受弯矩的轴称为传动轴。
自行车的前轴、后轴属于固定心轴，踏板轴属于转动心轴；
自行车的中轴属于转轴。
15—24 试说明下面几种轴材料的适用场合：Q235-A、45、1Cr18Ni、QT600-2、40CrNi。
答：Q235-A用于不重要及受载不大的轴，如农业机械、建筑机械中的轴；
45广泛应用于各种轴，如减速器中的轴；
1Cr18Ni用于高、低温及腐蚀条件下的轴，如发动机凸轮轴；
QT600-2用于制造复杂外形的轴，如发动机曲轴；
40CrNi用于制造很重要的轴，如汽车、拖拉机变速箱中的轴。
15—25 轴的强度计算方法有哪几种？各适用于何种情况？
答：1.按扭转强度条件计算，该方法适用于计算传动轴或初步估计转轴直径；
2.按弯扭合成强度条件计算，该方法适用于校核计算一般转轴的疲劳强度；
3.按疲劳强度条件进行精确校核，该方法适用于精确校核计算重要轴的疲劳强度；
4.按静强度条件进行校核，该方法适用于计算瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴的静强度。
15—26 按弯扭合成强度和按疲劳强度校核时，危险截面应如何确定？确定危险截面时考虑的因素有何区别？
答：按弯扭合成强度校核轴时，危险截面指的是计算应力（综合考虑弯曲应力和扭转应力）较大的一个或几个截面，考虑的因素主要是轴上的弯矩、扭矩和轴径；
按疲劳强度校核轴时，确定危险截面时，既要考虑弯曲应力和扭转应力的大小，还要考虑应力集中和绝对尺寸等综合因素的影响大小，确定
一个或几个截面，考虑的因素除了轴上的弯矩、扭矩和轴径外，还要考虑综合影响系数的大小。15—27 为什么要进行轴的静强度校核计算？这时是否要考虑应力集中等因素的影响？
答：静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抵抗能力，这对那些瞬时过载很大、或应力循环的不对称性较为严重的轴是很必要的。轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的，这时不考虑应力集中等因素的影响。
15—28 经校核发现轴的疲劳强度不符合要求时，在不增大轴径的条件下，可采取哪些措施来提高轴的疲劳强度？
答：可采取下列措施来提高轴的疲劳强度
1．换用强度高的好材料；
2．减小应力集中（增大过渡圆角半径、降低表面粗糙度、开设卸载槽）
3．对轴的表面进行热处理和硬化处理；
4．改进轴的结构形状；
5．提高加工质量等。
15—29 何谓轴的临界转速？轴的弯曲振动临界转速大小与哪些因素有关？
15—30 什么叫刚性轴？什么叫挠性轴？设计高速运转的轴时，应如何考虑轴的工作转速范围？
四、设计计算题
15—31已知一传动轴的材料为40Cr 钢调质，传递功率P=12kW ，转速n=80r/min 。试： （1）按扭转强度计算轴的直径；
（2）按扭转刚度计算轴的直径（设轴的允许扭转角[φ]≤0.5（°）/m )。 解：（1）由表15-3知：A 0=97~112
mm n P A d )5.59~5.51(80
12
)112~97(33
0=?=?≥∴ （2）4
0n
P
B d ?≥Θ ][32
101.81073.51073.54
444?π
?≤?
???=?
?=d T GI T
P
Θ 3
.108]
[6881341
.0100406.671055.9][1.83273.54
04044
6=?===????≥∴??πB mm
n
P
B n P d 其中：
15—32直径d=75mm 的实心轴与外径d 0=85mm 的空心轴的扭转强度相等，设两轴材料相同，试求该空心轴的内径d 1和减轻重量的百分比。 解：实心轴：][ττ≤=
T
W T ，空心轴：]['≤''='ττT
W
T
T T '=∴'=∴载荷相同，
材料相同ΘΘ][][ττ 扭转强度相同时有：W T =W T ′
mm d d d d d d d d d d 58.63)85
75
(185)(
11),1(1616434300101
430
34
3
3
=-?=-=∴=-=-=∴ββπ
π
减轻重量的百分比为：%42.43)
(4
)(4
4
2
212022
21202=--=--
=d d d d d d d d π
ππ
δ
15—33 图示（a ）、（b ）为起重滑轮轴的两种结构方案。已知轴的材料为Q235钢，取需用应力[σ0]=75MPa ，[σ-1]=45MPa ，轴的直径均为d=40mm ，若起重量相同，Q=20KN ，支承跨距相同（尺寸如图），试分别校核其强度是否满足要求。
题15—33图
解：3
3
5
19.628332/,105.2252/mm d W Nmm Q M ==?=?=π
转动心轴：MPa W M b 45][79.3919.6283105.215
=<=?==-σσ 固定心轴：MPa W M b 75][79.3919
.6283105.205
=<=?==σσ
15—34图示为一台二级锥-柱齿轮减速器简图，输入轴由左端看为逆时针转动。已知F t1=5000N ，F r1=1690N ，F a1=676N ，d m1=120mm,d m2=300mm ，F t3=10000N ，F r3=3751N ，F a3=2493N ，d 3=150mm ，l 1=l 3=60mm ，l 2=120mm ，l 4=l 5=l 6=100mm ，试画出输入轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴
Q/2
Q/2
Q/2
Q/2
100 25 25
M
固定心轴
Q/2
Q/2
Q/2
Q/2
100 25 25
M
转动心轴
的弯扭图合扭矩图，并将计算结果标在图中。
解：
题15—34图
N F F F N F F F N
F F F N
F l F l F N
F F F N F l F d F l F rBV rBH rB rAV rAH rA rAV t rBV rAV t rAV r rAH
rBH r r m a rAH 7815750021972550250050775002500120
60
5000,21975071202
/120676601690,2222
2
222
213121131122=+=+=∴=+=+=∴=+=∴=?=∴?=?=-=∴=?-?=∴?=?+?ΘΘ
Nmm d F T m t 3000002
1
1=?
=
15—35 根据题15—34的已知条件，试画出中间轴的计算简图，计算轴的支反力，画出轴的弯扭
图和扭矩图，并将计算结果标在图中。
F r3
d m1/2 60840Nmm
40560Nmm
300000Nmm
306107Nmm
300000Nmm
F rA
F rB n 1
F r1
F a1
F t1
F rBH
F t1
F rAH
F rA V
F rBV n 1
40560Nmm
F a2 F a1
F a3 F a4
F t3 374400Nmm
题15—35图
解：N F F N F F N F F r a t t a r 676,50000,1690212121======Θ
N
F F F F N
F d
F l F l l F d F l l l F r r CH DH
CH a r r m a CH 37446763751669669300
100
3751752493200676150169002
)(2)(23336365222654=-+=-+=∴=?-?+?+?=∴=?-?++?-?-++?Θ N
F F F F N
l l l F l l F F CV t t DV t t CV 833366671000050006667300100
100002005000)(326543652=-+=-+=∴=?+?=++++?=
Θ
N F F F N F F F DH DV rD CH CV rC 913537448333670066966672
2
2
2
222
2
=+=+=∴=+=+=∴
Nmm d F T m t 75000002
2
2=?
=
15—36两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的中间轴的尺寸和结构如图所示。轴的材料为45钢，调质处理，轴单向运转，齿轮与轴均采用H7/k6配合，并采用圆头普通平键联接，轴肩处的圆角半
F t2
F r2
F a3
F a3 F a2 F t2 F r2
F r3
F t3 F CH F DH
F CV
F DV
d m2/2 d 3/2
66900Nmm
666700Nmm 833300Nmm
913545Nmm
670048Nmm
750000Nmm
n 2
径为r=1.5mm。若已知轴所受扭矩T=292N·m，轴的弯矩图如图所示。试按弯扭合成理论验算轴上截面Ⅰ和Ⅱ的强度，并精确校核轴的疲劳强度。
题15—36图
五、结构设计与分析题
15—37试指出图示小锥齿轮轴系中的错误结构，并画出正确的结构图。
题15—37图
15—38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。
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
题13—47图 第十四章联轴器和离合器 一、分析与思考题 14-16 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？ 答：联轴器：用来把两轴联接在一起，机器运转时不能分离。只有停机时将联接拆开后两轴才能分离。 离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。 安全联轴器和安全离合器：机器工作时，如果转矩超过规定值，这种联轴器或离合器即可自行断开或打滑，以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。 14-17 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各用于什么场合？ 答：刚性联轴器：构造简单，成本低，可传递较大的转矩。缺乏补偿两轴相对位移的能力。故对两轴对中性能要求很高。用于转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合。 无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。常用于载荷平稳、无冲击的场合。 有弹性元件的挠性联轴器：因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。用于需要补偿两轴的相对位移，工作载荷有较大变化的场合。 14-18选择联轴器类型时，应当考虑哪几方面因素？ 答：1、传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求； 2、工作转速高低和引起离心力的大小； 3、两轴相对位移的大小和方向； 4、联轴器的可靠性和工作环境； 5、联轴器的制造、安装、维护和成本。 14-19 牙嵌离合器和摩擦式离合器各有何优缺点？各适用于什么场合？ 答：牙嵌离合器：结构简单，没有相对滑动，尺寸小。但不能在转速差较大时进行联接。 摩擦式离合器：两轴能在任何不同角速度下进行联接；改变摩擦面间的压力就能调节从动轴的加速时间；接合时冲击和振动较小；过载时将发生打滑，可避免其它零件损坏。 二、设计计算题
第十章 连接 10-1解: 因此平键联接处于轴端，故选用C 型平键，轮毂宽度L ′=120mm ，齿轮、轴、键都采用钢材，查表11-8[σp ]=110 MPa 。查机械设计手册得 b =22mm ，h =14mm ，取L =110mm ， l =L －b /2=110－22/2=99mm ，k ≈h /2=7mm ， 由式（10-5a ）可得所选平键传递的最大转矩为 所选平键的标记为：键22×110 GB/T1097—2003 10-2解: 因此平键联接适应正反转，故选用A 型平键，齿轮、轴、键都采用钢材，考虑正反转，查表10-8[σp ]=90 MPa 。查机械设计手册得 b =22mm ，h =14mm ，取L =110mm ， l =L －b /2=110－22/2=99mm ，k ≈h /2=7mm ， 由式（10-5a ）可得所选平键传递的最大转矩为 所选平键的标记为：键22×110 GB/T1097—2003 10-3答：联轴器和离合器主要用于联结两轴（有时也实现轴与其他回转零件的联结），使它们一起转动以传递运动和转矩。在机器工作时，联轴器能保持两轴的接合状态，而离合器却可随时完成两轴的接合和分离。 10-4 答：联轴器能保持两轴的接合状态，而离合器却可随时完成两轴的接合和分离。 10-5 答：见表10-1。 10-6 解：因为轴的转速较高，启动频繁，载荷有变化，宜选用缓冲性较好，同时具有可移动性的弹性套柱销联轴器。 联轴器传递的转矩：960 5.795509550?==n P T ＝74.6（N ·m ） 查表10-2取工作情况系数7.1=A K 。 联轴器的计算转矩 ：T K T A c =＝1.7×74.6＝126.8（N ·m ） 根据工作条件和配合轴径d 1，d 2，查手册选用弹性套柱销联轴器：82 4282 386??JB YA TL （GB4323－84）， 其公称转矩为250 N ·m 10-7答：螺纹联接预紧的目的是使联接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，防止受载后被联接件间出现缝隙或相对滑动，增强联接的可靠性和紧密性。过大的预紧力会使螺栓在装配或偶尔过载时断裂，所以在重要联接中要控制预紧力大小。 10-8答：螺纹联接在装配时绝大多数必须拧紧，但过大的预紧力会使螺栓在装配或偶尔过载时断裂，加套筒拧紧的方法会使预紧力过大而使螺栓联接失效。 10-9 答：常用的防松方法有摩擦防松、机械防松、和不可拆卸的防松。各种防松方法的特点及应用见表10-9。 10-10 答：螺旋副自锁条件是螺纹升角与当量摩擦角满足下式 λ≤φv GB5782-86规定之螺栓满足自锁条件，在静载、温度变化不大时，不需要采取防松措施。但在冲击、振动及变载荷作用下，螺纹副间的摩擦力会瞬时减小或消失，使联接松动，甚至松脱。轻者会影响机器正常运转，重者会造成严重事故。因此，螺纹联接仍须采取防松措施。 mm N 30492002/809971102][p ?=???==kld/σT mm N kld/σT ?=???==30492002/25997902][p
第10章 轮系（习题答案） 10.1 解： 1、2－2’、3－3’、4－4’和5组成定轴轮系 200 ' 4'3'2154325 115== = z z z z z z z z n n i mm mz r r n n 402 min /5.2'5'5'55== == s mm v v n r r v /5.1060 26'5' 5'5'5'5=== =π? 10.2 解： 定轴轮系：1、2、3 1313311376 121276n n z z n n i = ?= + ==， 121 22 112521212 52n n z z n n i - =?- =-== 周转轮系：4、5、6和H 49734 66446 - =- =--= z z n n n n i H H H 497376 12 5212 49 731164- =--- ? -=--H H H H n n n n n n n n 因为6342,n n n n ==
所以 558 11+== H H n n i 10.3 解： 3 1 33113 -=- =--= z z n n n n i H H H 因为0 3 =n 所以 4 11+== H H n n i 结论：当手柄转过90°（即 901=?）时， 5 .224 11==??H ，且同向。 10.4 解： 3 2' 21323113 + =+ =--= z z z z n n n n i H H H 把120,12031-==n n 代入上式， 3 212012031= ---= --H H H H n n n n n n 得：min /600r n H +=，方向与1n 相同。
第十二章滑动轴承 一、分析与思考题 12-20 在滑动轴承上开设油孔和油槽时应注意哪些问题？ 答： 1、应开设在非承载区； 2、油槽沿轴向不能开通。 12-21 一般轴承的宽径比在什么范围内？为什么宽径比不宜过大或过小？ 答：一般B/d为0.3—1.5； B/d过小，承载面积小，油易流失，导至承载能力下降。但温升低； B/d过大，承载面积大，油易不流失，承载能力高。但温升高。 12-22 滑动轴承常见的失效形式有哪些？ 答：磨粒磨损，刮伤，咬粘（胶合），疲劳剥落和腐蚀。 12-23 对滑动轴承材料的性能有哪几方面的要求？ 答： 1、良好的减摩性，耐磨性和抗咬粘性。 2、良好的摩擦顺应性，嵌入性和磨合性。 3、足够的强度和抗腐蚀能力。 4、良好的导热性、工艺性、经济性。 12-24 在设计滑动轴承时，相对间隙ψ的选取与速度和载荷的大小有何关系？ 答：速度愈高，ψ值应愈大； 载荷愈大，ψ值应愈小。 12-25 验算滑动轴承的压力p、速度v和压力与速度的乘积pv，是不完全液体润滑滑轴承设计的内容，对液体动力润滑滑动轴承是否需要进行此项验算？为什么？ 答：也应进行此项验算。因在起动和停车阶段，滑动轴承仍处在不完全液体润滑状态。另
外，液体动力润滑滑动轴承材料的选取也是根据[p]、[pv]、[v]值选取。 12-26 试说明液体动压油膜形成的必要条件。 答： 相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；有相对速度，其运动方向必须使油由 大端流进，小端流出； 润滑油必须有一定的粘度，且充分供油； 12-27 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试分析在仅改变下列参数之一时，将如何影响该轴承的承载能力。 ⑴ 转速n=500r/min 改为n=700r/min ； ⑵ 宽径比B/d 由1.0改为0.8; ⑶ 润滑油由采用46号全损耗系统用油改为68号全损耗系统用油 ⑷ 轴承孔表面粗糙度由R z =6.3μm 改为R z =3.2μm 。 答：（1）承载能力↑ （2）承载能力↓ （3）η↑，承载能力↑ （4）R Z ↓，允许h min ↓，偏心率↑，承载能力↑。 12-28 在设计液体润滑轴承时,当出现下列情况之一后,可考虑采取什么措施(对每种情况提出两种改进措施)？ ⑴ 当h min <[h min ]时; ⑵ 当条件p<[p]、v<[v]、pv<[pv]不满足时； ⑶ 当计算入口温度t i 偏低时。 答：（1）说明承载能力不够。可：d ↑；B ↑；η↑；ψ↓等。 （2）可改选材料； B ↑。 （3）说明轴承的温升过高，承载量过大。可：d ↑，B ↑；ψ↑η↑等。 12-29 液体动力润滑轴承承载能力验算合格的基本依据是什么？ 答；p ≤[p]；pv ≤[pv]；v ≤[v]；h min ＞ [h min ]；t i ＞350 —400 C 。 12-30 就液体动力润滑的一维雷诺方程3 06h h h v x p -=??η，说明形成液体动压润滑的必要条 件。 答：能承载， x p ??应大于0，所以： η＞0，润滑油应有一定的粘度； V ＞0，有相对速度； h ≠h 0 ，有楔形间隙，油由大端流进小端流出。 12-31 图所示为两个尺寸相同的液体摩擦滑动轴承，其工作条件和结构参数（相对间隙ψ、
求解的，新书需将齿形Y本章的习题是按旧书的齿形系数F。系数改为复合齿形系数Y FS旧书（新书）Y系数形复合）齿标准渐开线齿轮的（（10-310-3）F）与什么因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数（Y FS，其（复合）z=20=2 mm，=20=20 mm，z；mm分别为2121齿形系数是否相等？）与齿轮Y（答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y FSF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。，若P（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率10-7通过热处理方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用％，试问此传动在不改变工30]各提高]、[σσ接触应力[H1 H2 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(u?1)KT31σσ]?335[≤HH uba2???]?[1.3[]时，即％当大小齿轮的许用接触应力提高30，HH在不改变工作条件及其 他设计参数的情况下，有 ???][T1H1???1.3[T]H1． ?2?1.3T?1.69TT得：111?PP?T?T11?P?P1.69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=4kW，n=720 r/min，m=4 mm，z=25，z=73，b=84 mm，b=78 2 2 1 11mm，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=570MPa，σ=370MPa Hlim2 Hlim1σ=190MPa，σ=130MPa Flim2Flim1=1，S=1.3，得S，取由表10-5F H??370570??2limHlim1H?]?370?MPa[?][??570MPa, H2H111SS HH??130190??2Flim1Flim]??[MPa,?100?][MPa146.2?? 强度疲劳⑵核验齿面接触． F2F11.3SS1.3FF z732?u??2.92，，齿数比=1.4 取载荷系数K z251T作用在小齿轮上的转矩1 P464610???5.319.55?10?9.55?10T?mm N?1720n1中心距 m(z?z)4(25?73)21a???196mm 22=84mm，b=78 mm b 齿宽21由式（10-5）
第2章线性尺寸精度设计 2－1 判断题 1．尺寸公差就是允许尺寸的变动量。（√）2．尺寸偏差可用来反映尺寸精度的高低。（×）3．基本偏差用来决定公差带的位置。（√）4．孔的基本偏差为下偏差，轴的基本偏差为上偏差。（×）5．Φ30f7与Φ30F8的基本偏差大小相等，符号相反。（√）6．Φ30t7与Φ30T7的基本偏差大小相等，符号相反。（×）7．孔、轴公差带的相对位置反映配合精度的高低。（×）8．孔的实际尺寸大于轴的实际尺寸，装配时具有间隙，就属于间隙配合。（×）9．配合公差的数值愈小，则相互配合的孔、轴的公差等级愈高。（√）10．配合公差越大，配合就越松。（×）11．轴孔配合最大间隙为13微米，孔公差为28微米，则属于过渡配合。(√）12．基本偏差a～h与基准孔构成间隙配合，其中a配合最松。（√）13．基孔制的特点就是先加工孔，基轴制的特点就是先加工轴。（×）14．有相对运动的配合选用间隙配合，无相对运动的均选用过盈配合。（×）15．不合格的轴孔装配后，形成的实际间隙（或过盈）必然不合格。（×）16．优先采用基孔制是因为孔比轴难以加工。（×） 2－2 单项选择题 1．比较Φ40H7和Φ140S6的精度高低，可知。 A．两者相同B．前者精度高C．后者精度高D．无法比较 2．若孔的上极限偏差小于轴的下极限偏差，则属于。 A．间隙配合B．过盈配合C．过渡配合D．过盈配合或过渡配合 ３．平均间隙为零的配合一定属于。 A．间隙配合B．过盈配合C．过渡配合D．过盈配合或过渡配合 ４．在间隙配合中，轴孔配合精度高意味着。 A．最大间隙小B．最小间隙小C．平均间隙小D、最大间隙与最小间隙接近５．不用查表可知下列配合中，配合公差数值最小的是。 A．Φ30H7／g6 B．Φ30H8／g7 C．Φ60H7／u6 D．Φ60H7／g6 ６．不用查表可知下列配合代号中，属于过渡配合的有。 A．Φ60H7/s6 B．Φ60H8／d7 C．Φ60M7／h7D．Φ60H9／f9 ７．与Φ30H7∕r6的配合性质完全相同的配合是。 A．Φ30H7∕p6 B.Φ30H7∕s6 C. Φ30R7∕h6 D. Φ30H8∕r6 8．下列配合应选用基孔制的有。 A．滚动轴承外圈与外壳孔B．同一轴与多孔相配，且有不同的配合性质 C．滚动轴承内圈与轴D．轴为冷拉圆钢，不需再加工 9．轴孔配合具有较高的定心精度且便于拆卸时，应选择的配合是。 A．H7∕d6 B．H7∕s6 C．H7∕k6D．H7∕u6 10．下列配合零件，应选用过盈配合的有。
第9章作业 9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段一、 一、一曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？ 答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。 s-δ, v-δ, a-δ曲线见图。在图9-1中B，C处有刚性冲击，在0，A，D，E处有柔性冲击。 9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免? 题9-1图 答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。 9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么?
答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F，而是推杆所受的封闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。 9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么? 答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。 9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么? 答不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律．而原凸轮机构推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的。 9-6 在图示机构中，哪个是正偏置?哪个是负偏置?根据式(9-24说明偏置方向对凸轮机构压力角有何影响? 答由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线．得垂足点，若凸轮在垂足点的 速度沿推杆的推程方向．刚凸轮机构为正偏置．反之为负偏置。由此可知．在图 示机沟中，两个均为正偏置。由
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
12-7 解：由 得： 12-8 解：由 得： 12-9 解：对不变转矩α=0.3，45钢调质的[σ-1b ]=60MPa ，则： 该轴能满足强度要求。 12-10 解： 对不变转矩α=0.3，则： 由 得： ][1.0)(13 22b e d T M -≤+=σασmm x mm M Fa Ma x 4268.42510 584.1300900030010584.16 6==?-???=-=取x a Fax M +=max Nmm T d M b 622362 23110584.1)23003.0()6010801.0()()][1.0(?=?-???=-≤-ασ][2.01055.936ττ≤?=n d P mm d mm n P d 3828.364010002.040 1055.9][2.01055.93636==????=?≥取τ][2.01055.936ττ≤?= n d P kw nd P 61.711055.9553514502.01055.9][2.06363=????=?≤τ][5.0551.0)10153.0()107(1.0)(132 323322b e MPa d T M -≤=???+?=+=σασ
解： 错误说明：(略) 改正图(略) 12-12 解： 取d =28mm 12-13 解： 1. 计算中间轴上的齿轮受力 中间轴所受转矩为： 1 2 3 4 5 6 1 2
2. 轴的空间受力情况如图a)所示。 3. 垂直面受力简图如图b)所示。 垂直面的弯矩图如图c)所示。 4. 水平面受力简图如图d)所示。 水平面的弯矩图如图e)所示。 B 点左边的弯矩为： B 点右边的弯矩为： C 点右边的弯矩为： C 点左边的弯矩为：
《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/eb381649.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
问题 1 得 1 分，满分 1 分 选择题 转动的轴，受不变的载荷，其所受的弯曲应力的性质为_______。 所选答案： A. 对称循环 正确答案： A. 对称循环 问题 2 得 1 分，满分 1 分 选择题 安装齿轮的轴，若弯曲变形超过限度，会造成齿轮_______。 所选答案： B. 沿齿宽方向发生偏载 正确答案： B. 沿齿宽方向发生偏载 问题 3 得 1 分，满分 1 分 选择题 转轴上载荷和支点位置都已确定后，轴的直径可以根据_______来进行计算或校 核。 所选答案： B. 弯扭合成强度
正确答案： B. 弯扭合成强度 问题 4 得 1 分，满分 1 分 选择题 某45钢轴的刚度不足，可采取_______措施来提高其刚度。 所选答案： C. 增大轴的直径 正确答案： C. 增大轴的直径 问题 5 得 1 分，满分 1 分 选择题 轴上安装有过盈配合零件时，应力集中将发生在_____。 所选答案： A. 沿轮毂两端部位 正确答案： A. 沿轮毂两端部位 问题 6 得 1 分，满分 1 分 填空题 对大直径的轴的轴肩圆角处进行喷丸处理是为了降低材料对_______的敏感性。
所选答案： 应力集中 正确答案： 应力集中 问题 7 得 1 分，满分 1 分 选择题 自行车的前轴是_______。 所选答案： C. 心轴 正确答案： C. 心轴 问题 8 得 1 分，满分 1 分 选择题 为了使轴上零件能靠紧轴肩而得到准确可靠定位，轴肩处圆角半径r 与相配零件 孔端部圆角半径R 间关系应为（ ）。 所选答案： C. r 小于R 正确答案： C. r 小于R 问题 9 得 1 分，满分 1 分
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。
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 4525983 23323 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 1 12=== =αt 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。
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F0，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F等于预紧力F0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、?m?=常数 C、?min?=常数 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 b，减小被联接件的刚度C m B、减小C b，增大C m C、减小C b和C m D、增大C b和C m
目录 一、零件结构工艺性分析 (2) 1. 零件的技术要求 (2) 2. 确定堵头结合件的生产类型 (3) 二、毛坯的选择 (4) 1．选择毛坯 (4) 2．确定毛坯的尺寸公差 (4) 三、定位基准的选择 (6) 1．精基准的选择 (6) 2．粗基准的选择 (6) 四、工艺路线的拟定 (7) 1．各表面加工方法的选择 (7) 2．加工阶段的划分 (8) 3．加工顺序的安排 (8) 4．具体方案的确定 (9) 五、工序内容的拟定 (10) 1. 工序的尺寸和公差的确定 (10) 2. 机床、刀具、夹具及量具的选择 (11) 3. 切削用量的选择及工序时间计算 (12) 六、设计心得 (35) 七、参考文献 (36)
一、零件结构工艺性分析 1.零件的技术要求 1.堵头结合件由喂入辊轴和堵头焊接在一起。其中喂入辊 轴：材料为45钢。堵头：材料为Q235-A。且焊缝不得有夹
2. 确定堵头结合件的生产类型 根据设计题目年产量为10万件，因此该左堵头结合件的生产类型为大批量生产。
二、毛坯的选择 1．选择毛坯 由于该堵头结合件在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其的强度和冲击韧度，堵头选用锻件，材料为Q235-A ，因其为 2据粗略估计锻件质量： 11.6f Kg M = 3．形状复杂系数： 锻件外廓包容体重量按公式：2N d h 4 M π ρ= 计算 293 186.5101104 7.851021.65Kg N M π -= ?????=
形状复杂系数： f 11.6 0.5421.6 M S M N == = 故形状复杂系数为S2（一般）级。 4．锻件材质系数： 由于该堵头材料为Q235-A 所含碳元素的质量分数分别为C=0.14%—0.22%,小于0.65% 所含合金元素的质量分数分别为Si 0.3%≤、S 0.05%≤、P 0.045%≤故合金元素总的质量分数为0.3%0.05%0.045%0.395%3%++≤<%。故该锻件的材质系数为M1级。 5．锻件尺寸公差 根据锻件材质系数和形状复杂系数查得锻件尺寸公差为 （ 2.41.2+-） 。 6．锻件分模线形状： 根据该堵头的形装特点，选择零件轴向方向的对称平面为分模面，属于平直分模线。 7．零件表面粗糙度： 由零件图可知，该堵头结合件的各加工表面粗糙度Ra 均大于等于1.6μm 。属于a 类。
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 机械设计课后习题第5章作业 第5章作业 5-l 眼镜用小螺钉(Ml x 0．25)与其他尺寸螺钉(例如M8 x 1．25)相比，为什么更易发生自动松脱现象(§纹中径=螺纹大径-O ．65 x 螺距)? 答：因为螺纹升角：2tan (0.65) t t d d t βππ==- 而眼镜用小螺钉的螺纹升角比其他尺寸螺钉大，自锁性差，所以更易发生自动松脱现象。 5-2 当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切时，轴颈将作种运动?当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，也会发生自锁吗? 答：当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内发生自锁，轴不能运动；作用在其摩擦圆之外或相切时，轴颈将转动。当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，不会发生自锁。 5-3 自锁机械根本不能运动，对吗?试举2,-3个利用自锁的实例。 答：不对，因为自锁机械对应于一定的外力条件和方向才自锁。 5-4 通过对串联机组及并联机组的效率计算，对设计机械传动系统有何重要启示? 答：应尽可能的提高串联机组中任意机构，减少的效率串联机组中机构的数目。在并联机组部分着重提高传递功率大的传动路线的效率。 5-5 图示曲柄滑块机构中，曲柄1在驱动力矩 M 1作用下等速转动。设已知各转动副的轴颈半径r=10mm ，当量摩擦系数f v =0.1，移动副中的滑块摩擦系数f=0.15，l AB =100 mm ，l BC =350 mm 。各构件的质量和转动惯量略而不计。当M 1=20 N.m 时，试求机构在图示位置所能克服的有效阻力F 3及机械效率。 解：（1）根据已知条件fvr=0.1ⅹ10=1mm φ=arctanf=8.53o 计算可得图示位置α=45.67o, β=14.33o （2）考虑摩擦时，运动副中反力如图（a ）所示 （3）构件1的平衡条件为：F R21(l AB sin α+2ρ)=M 1 F R21=F R23=M 1/ [(l AB sin α+2ρ)] 构件3的平衡条件为：F R23+F R43+f 3=0 作力的多边形图（b ）有：233sin(90)sin(90) R F F β??=-+-o o （4）2313cos cos 93.64%cos()(sin 2)cos()R AB F M F l ??β?αρβ?===-+- （5）机械效率：330cos sin cos 270.38(sin 2)cos() AB AB F l N F l ?αβηαρβ?===+-机械设计课后习题第5章作业
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