机械设计习题解答.doc

教学日历上规定的作业注：1、蓝色字体表示已用word文档制出；2、黑色字体是图片，请改为word文档（分给学生做）；3、没有答案的部分，请将答案做出（写了“答案略”的题不做答案）一章12 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，由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。14 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：1）总论部分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；2）联接部分螺纹联接，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）轴系传动滑动轴承、滚动轴承，联轴器与离合器以及轴等；5）其它部分弹簧，机座和箱体，减速机和变速器等。二章23 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： 1） 整体断裂过载、疲劳；2） 过大的残余应变应力超过屈服极限；3） 零件的表面破坏腐蚀磨损点蚀；4） 破坏正常的工作条件而引起的失效带传动的打滑，共振，螺纹的松弛。常用的计算准则主要有：1）强度准则；2) 刚度准则；3) 寿命准则；4) 振动稳定性准则；5）可靠性准则。28 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。29 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HT150，ZG230450，65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSn10Pb5。答： HT150为黑色金属，“HT”代表灰铸铁，“150”代表最小抗拉强度为150MPa。ZG230450为黑色金属，“ZG”代表铸钢，“230450”中“230”代表最小屈服强度为230 MPa，“450”代表最小抗拉强度为450 MPa。65Mn为黑色金属（合金弹簧钢），“65”代表含碳量为 0.65，“Mn”为加入合金元素。45为黑色金属（优质碳素结构钢），“45”代表含碳量为 0.45。Q235为黑色金属（低合金高强度钢），“Q”代表低合金高强度钢，“235”代表屈服强度为235 MPa。40Cr为黑色金属（合金调质钢）,“40”代表含碳量为 0.40，“Cr”代表加入的合金元素。20CrMnTi为黑色金属（合金渗碳钢），“20”代表含碳量为0.20，“Cr”“Mn”“Ti”为加入的合金元素。ZCuSn10Pb5为有色金属（铸造锡青铜），“ZCuSn”代表铸造锡青铜，“Sn”“Pb”为合金元素，“10”“5”为合金元素“Sn”“Pb”的含量分别为0.10、0.05。三章318 某材料的对称循环弯曲疲劳极限-1=350MPa，屈服极限s=550MPa，强度极限=750MPa，循环基数N=5106,m=9,试求对称循环次数N分别为5104、5105、5107次时的极限应力。解：由公式得：当N=5104时，s=550MPa，已发生塑性变形，因此认为该点处于应变疲劳区，所以取-1N =s=550MPa；N=5105时，所以取-1N =452MPa；N=5107时，F2 （2）F1 =F2 （3）F1 F2答：（1）题1020 一对圆柱齿轮传动,大、小齿轮齿面接触应力是否相等? 如大、小齿轮的材料及热处理情况相同，则其许用接触应力是否相等?题1025 两级展开式齿轮减速器如图所示。已知主动轮1为左旋，转向n1如图所示，为使中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消一部分，试在图中标出各齿轮的螺旋线方向，并在各齿轮分离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa、径向力Fr和圆周力Ft的方向。 题1034 一直齿圆柱齿轮传动，已知Z1=20，Z2=60，m=4mm，B1=45mm，B2=40mm，齿轮材料为锻钢，许用接触应力H1=500Mpa, H2=430Mpa， 许用弯曲应力F1=340Mpa, F2=280Mpa,弯曲载荷系数K=1.85，接触载荷系数K=1.4，求大齿轮所能传递的扭矩T2（不计功率损失）十一章题11-17 图示为简单手动起重装置。若按图示方向转动蜗杆，提升重物G，试确定：1)蜗杆和蜗轮齿的旋向；2)蜗轮所受作用力的方向(画出)；3)当提升重物或降下重物时,蜗轮齿面是单侧受载还是双侧受载。 题11-25 试设计轻纺机械中的一单级蜗杆减速器，传递功率P1=8.5kW,主动轴转速n1=1460r/min,传动比i=20,载荷平稳,单向工作,长期连续运转,润滑情况良好,工作寿命Lh=15000h。 （答案略）十二章题1221 对已设计好的液体动力润滑径向滑动轴承，试分析在仅改动下列参数之一时，将如何影响该轴承的承载能力。（1） 转速由n=500r/min改为n=700r/min；（2） 宽径比B/d由1.0改为0.8；（3） 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；（4） 轴承孔表面粗糙度由Rz=6.3m改为Rz=3.2m。12-21答（1） 由公式：，转速增加，角速度增加，故承载能力提高；（2） 由公式：，B/d下降，Cp下降，承载能力下降。（3） 由公式：上升，承载能力上升。（4） 粗糙度增加，会导致轴承温升增加，粘度下降，承载能力下降。题1222在设计液体润滑轴承时，当出现下列情况之一后，可考虑采取什么改进措施（对每种情况提出两种改进措施）?(1) 当hminh时；(2) 当条件pp，vv,pvpv不满足时；(3) 当计算入口温度ti偏低时。12-22答： （1） 方案1：设法增加hmin，增加，故可以加大D，或减少d； 方案2：设法减少h,即减少表面粗糙度 （2）方案1：从结构着手，增加B（增加d虽可以使p降低，但却引起v增加） 方案2：从材料着手，采用需用值大的材料 （3）主要是控制温升方案1：加大间隙；方案2：降低粗糙度题1226起重机卷筒轴采用两个不完全液体润滑径向滑动轴承支承，已知每个轴承上的径向载荷F=100kN，轴径d=90mm，转速n=90r/min。拟采用整体式轴瓦，试设计此轴承，并选择润滑剂牌号。12-26答解：1.选取轴承宽径比 选取宽径比为1。 2.计算轴承宽度 B=（B/d）*d=90mm 3.计算轴颈圆周速度 4.计算轴承工作压力 5.选择轴瓦材料 查表12-2，在保证 的条件下，选材为ZCuSn10P1 6.初估润滑油动力粘度 -1/3/107/60.06 Pas 7.计算相应得运动粘度 取润滑油密度=900 Kg/m3 由式4-4得 =106 =66.6 cSt 8.选定平均温度 现取平均温度tm=50 oC 9.选牌号参定表4-1，选牌号为L-An68十三章题13-2若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷 基本额定动载荷。（1）大于 （2）等于 （3）小于13-2答：（1）大于 题13-23 如图所示，轴上装有一斜齿元柱齿轮，轴支承在一对装的7209AC轴承上。齿轮轮齿上受到圆周力Fte=8100N，径向力Fre=3052N,轴向力Fae=2170N,转速n=300r/min，载荷系数p=1.2。试计算两轴承的基本寿命（以小时计）。（想一想：若两轴承反装，轴承的基本额定寿命将有何变化？）（答案略）十五章题1515图示为一台二级圆锥圆柱齿轮减速器简图输入轴由左端看为逆时针转动。已知，。试画出输入轴的计算简图，计算轴的支承反力，画出轴的弯矩图和扭矩图，并将计算结果标在图中。 题1515图题1519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1519图13