机械设计基础第九章习题
机械课后习题答案第9章习题及解答
第9章习题及解答9.4解：（1）选择链轮齿数z 1、z 2传动比 12720 3.6200n i n === 按表8.13取小链轮齿数z 1=27，大链轮齿数z 2=iz 1，取z 2=97。
（2）求计算功率P C由表8.10查得K A =1.3，计算功率为)(26203.1kW P K P A c =⨯==（3）确定中心距a 0及链节数L p初定中心距0(30~50)a p =，取030a p =由式（8.37）求L p0212210222a p z z z z p a L p ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+++=π223027979727126.142230p p p pπ⨯+-⎛⎫=++= ⎪⎝⎭ 取L p =126（4）确定链条型号和节距p首先确定系数K z 、K L 、K p 。
根据链速估计链传动可能产生链板疲劳破坏，由表8.11查得小链轮齿数系数K z =1.46，由图8.28查得K L =1.08。
考虑到传递的功率较大，选则3排链，由表8.12查得K p =2.5 所能传递的额定功率 )(6.65.208.146.1260kW K K K P P p L z c =⨯⨯== 由图8.26选择滚子链型号为12A ，链节距p =19.05mm ，由图证实工作点落在曲线顶点左侧，主要失效形式为链板疲劳，前面假设成立。
（5）验算链速V)/(17.610006072005.192710006011s m pn z v =⨯⨯⨯=⨯= （6）确定链长L 和中心距a链长)(4.2100005.191261000m pL L p =⨯=⨯= 中心距⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=2122212128224πz z z z L z z L p a p p=401.4 mm（7）求作用在轴上的力工作拉力 100024.3()P F kN v ==)(2.417.62610001000kN v P F === 因载荷不平稳，取F Q =1.3F =5.48kN（8）选择润滑方式按图8.27选择油浴或飞溅润滑方法。
机械设计·9-10习题+D
一、填空题：1. 轴按所受载荷性质分类，只承受弯矩的称_______轴，只承受扭矩的称_____轴，承受弯矩和扭矩的称为_________轴。
2. 自行车载重量增大一倍，车轴上的滚动轴承寿命降低到原寿命的_________。
3. 滚动轴承外圈和座孔表面为________制配合，滚动轴承内圈与轴颈为_______制配合。
4. 滚动轴承的主要油润滑方式有 __________________、______________、________________________等。
（要求写出三种）二、判断对错：1. 只承受弯矩，而不承受扭矩的轴称为心轴。
三、选择题：把正确的选项代号填入（）中 (每小题2分, 共20分)1、滚动轴承的寿命计算公式ε)(PC L =中，ε值的大小与____________有关。
A.滚动体的大小B.滚动体的形状C.载荷的大小D.载荷的方向四、回答以下问题。
1. 指出图示轴系的结构错误，齿轮采用油润滑，轴承为脂润滑（用笔圈出错误之处，并注明错误名称，不要求改正）。
2. 下图为一对30307轴承正安装（面对面安装），已知左轴承受径向载荷F r1=4000N ，右轴承承受径向载荷F r2=4400N ，轴向载荷F A =3500N （方向自右向左），轴承转速n =2000r/min ，预期寿命[L h ]=10000h ，冲击载荷系数f d =1.1。
F F ear>时，已知F r1=2600N，F r2=1900N，F A=600 N，载荷系数f P=1.2。
试求：1）轴承的派生轴向力F d1、F d2，并图示方向；=0.41，Y=0.85；a=100 mm，p轴承额定动载荷C=615. kN，求危险轴承寿命。
注：F FSr =8.指出图示齿轮轴轴系的错误结构，并说明错误原因（轴承采用脂润滑，不要求改正）。
9.下图为一对30307轴承正安装（面对面安装），已知左轴承受径向载荷F r1=4000N，右轴承承受径向载荷F r2=4400N，轴向载荷F A=3500N（方向自右向左），轴承转速n=2000r/min，预期寿命L h=10000h，冲击载荷系数f p=1.1=0，当FFear>时，12.改正图示轴系的结构错误（需在答题册上画出正确的轴系装配图）。
机械设计基础课后习题第9章
习题99-1轴的功用是什么？转轴、传动轴、心轴有何区别？轴由哪些部分组成？答：轴用于支承旋转零件、传递转矩和运动。
工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。
用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。
主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受弯矩很小的轴称为传动轴。
轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。
9-2轴的常用材料有哪些？什么时候选用合金钢？答：轴的常用材料为碳素钢和合金钢。
合金钢具有较高的机械性能和更好的淬透性，但价格较贵，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，在一般工作温度下，合金钢和碳素钢具有相近的弹性模量，采用合金钢不能提高轴的刚度。
9-3为什么一般转轴都做成阶梯形？阶梯轴的各段直径和长度应根据什么原则确定？答：阶梯轴各轴段截面的直径不同，各轴段的强度相近，且有利于轴上零件的装拆和固定。
因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。
阶梯轴的各段直径是在初估最小直径的基础上，根据轴上零件的固定方式及其受力情况等，逐段增大估算确定；轴的各段长度主要由轴上零件及相互间的距离所决定。
9-4 进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？答：1.便于轴上零件的装配；2.保证轴上零件的准确定位和可靠固定；3.轴的加工和装配工艺性好；4.减少应力集中，改善轴的受力情况9-5试从减小轴上载荷、提高轴的强度出发，分别指出图（a）、（b）中哪一种布置形式结构更合理？为什么？根据弯矩图，第二种布置形式更合理。
(b)图第一种布置形式的弯矩图第二种布置形式的弯矩图t j根据弯矩图，第一种布置形式更合理。
9-6轴上零件常用的轴向固定和周向固定方法有哪些？答：常用的轴向固定方式有；轴肩和轴环套筒和圆螺母；弹性挡圈和紧定螺钉；轴端挡圈和圆锥面；常用的周向固定方式有键联接、花键联接、销联接，成形联接及过盈配合联接9-7 判断图中的1、2、3、4处轴的结构是否合理？为什么？图题9-7答：1处：轴肩高度超过了轴承的安装尺寸，不合理；2处：轴头长度过长，不能实现齿轮的轴向固定；3、4处：结构合理，能保证轴承的轴向定位。
机械设计基础习题9带传动
第9章 带传动重要基本概念1．失效形式和设计准则失效形式：打滑、疲劳破坏。
设计准则：保证带传动不打滑，使带具有足够的疲劳寿命。
2．确定小带轮直径考虑哪些因素(1) 最小带轮直径，满足d 1≥d d min ，使弯曲应力不至于过大； (2) 带速，满足 5 ≤ v ≤ 25 m/s ；(3) 传动比误差，带轮直径取标准值，使实际传动比与要求的传动比误差不超过3~5%； (4) 使小带轮包角≥︒120； (5) 传动所占空间大小。
3．V 带传动在由多种传动组成的传动系中的布置位置带传动不适合低速传动。
在由带传动、齿轮传动、链传动等组成的传动系统中，应将带传动布置在高速级。
若放在低速级，因为传递的圆周力大，会使带的根数很多，结构大，轴的长度增加，刚度不好，各根带受力不均等。
另外，V 带传动应尽量水平布置，并将紧边布置在下边，将松边布置在上边。
这样，松边的下垂对带轮包角有利，不降低承载能力。
4．带传动的张紧的目的，采用张紧轮张紧时张紧轮的布置要求 张紧的目的：调整初拉力。
采用张紧轮张紧时，张紧轮布置在松边，靠近大轮，从里向外张。
因为放在松边张紧力小；靠近大轮对小轮包角影响较小；从里向外是避免双向弯曲，不改变带中应力的循环特性。
精选例题与解析例9-1 已知：V 带传递的实际功率P = 7.5 kW ，带速 v =10m/s ，紧边拉力是松边拉力的两倍，试求有效圆周力F e 、紧边拉力F 1和初拉力F 0。
解题注意要点：这是正常工作条件下的受力计算，不能应用欧拉公式； 解： 根据： v F P e ⋅=得到： 750107500===v P F e N联立： ⎩⎨⎧==-=21212750F F F F F e 解得： 7502=F N ， 15001=F N11252/75015002/10=-=-=e F F F N自测题一、选择题9-1．平带、V带传动主要依靠_________来传递运动和动力。
A．带的紧边拉力B．带的松边拉力C．带的预紧力D．带和带轮接触面间的摩擦力9-2．下列普通V带中，以_________型带的截面尺寸最小。
机械设计基础第九章习题
班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第9章 机械零件设计概论9—1填空题（1）判断机械零件强度的两种方法是 及 ；其相应的强度条件式分 别为 及 。
（2） 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生 应力，也可能产生 应力。
（3） 在变应力工况下，机械零件的强度失效是 ；这种损坏的断面包括 及 两部分。
（4） 钢制零件的σ-N 曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N 无关时，称为 循环疲劳；而当N <N 0时，疲劳极限随循环次数N 的增加而降低的称为 疲劳。
（5）零件表面的强化处理方法有 、 、 等。
（6）机械零件受载荷时，在 处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而 。
9—2选择题（1）零件的设计安全系数为 。
A 零件的极限应力比许用应力B 零件的极限应力比零件的工作应力C 零件的工作应力比许用应力D 零件的工作应力比零件的极限应力（2）对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 。
A 自由锻造的毛坯B 冲压毛坯C 模锻毛坯D 铸造毛坯（3）从经济和生产周期性考虑，单件生产的箱体最好采用 。
A 铸铁件B 铸钢件C 焊接件D 塑料件（4）我国国家标准代号是 ，国际标准化组织的标准代号是 ，原机械工业部标准代号是 。
A ZB B GBC JBD YBE DINF ISO（5） 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 。
A 增加B 不变C 降低D 规律不定（6）某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MP a ，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 MP a 。
A 300B 420C 500.4D 430.5（7） 某结构尺寸相同的零件,当采用 材料制造时,其有效应力集中系数最大。
A HT 200B 35号钢C 40C r N iD 45号钢（8）某个40C r 钢制成的零件，已知σB =750MP a ，σs =550MP a ，σ-1=350MP a ，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量σmax =185MP a ，最小工作应力σmin =-75MP a ，疲劳强度的综合影响系数K σ=1.44，则当循环特性r =常数时，该零件的疲劳强度安全系数S ca 为 。
《机械设计基础》各章习题.
第一章机械设计基础概论[复习题]一、单项选择题1．机器中各制造单元称为（）A．零件 B．构件C．机构 D．部件2．机器中各运动单元称为（）A．零件 B．部件C．机构 D．构件3．在卷扬机传动示意图中，序号5、6所示部分属于（）A.动力部分B.传动部分C.控制部分D.工作部分4．如图为卷扬机传动示意图，图中序号3所示部分属于( )A.动力部分B.传动部分C.控制部分D.工作部分5．在如图所示的单缸四冲程内燃机中，序号1和10的组合是（）6．如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）A.机构B.零件C.部件D.构件7．在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为( )A.零件B.机构C.构件D.部件[参考答案]一、单项选择题1A，2D,3D,4B,5B,6B,7A第二章平面机构运动简图及自由度[复习题]一、单项选择题1．在平面机构中，每增加一个高副将引入（）A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束2．在平面机构中，每增加一个低副将引入（）A．0个约束 B．1个约束 C．2个约束 D．3个约束3．平面运动副所提供的约束为（）A.1B.2C.1或2D.3 4．平面运动副的最大约束数为（）A．1 B．2 C．3 D．55．若两构件组成低副，则其接触形式为（）A．面接触 B．点或线接触 C．点或面接触 D．线或面接触6．若两构件组成高副，则其接触形式为（）A.线或面接触B.面接触C.点或面接触D.点或线接触7．若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副8．由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( )A.1B.m-1C.mD.m+l9．机构具有确定相对运动的条件是( )A.机构的自由度数目等于主动件数目B.机构的自由度数目大于主动件数目C.机构的自由度数目小于主动件数目D.机构的自由度数目大于等于主动件数目10．图示为一机构模型，其对应的机构运动简图为（）A．图a B．图b C．图c D．图d二、填空题1、两构件直接接触并能产生相对运动的联接称为 _____________。
机械设计基础-第9章_螺纹作业解答
P1629-5解：螺栓工作载荷为：对于压力容器，取F 1=1.8F, 则:F 2= F + F 1=2.8F =2.8×8.4823=23.75kN选材料为45钢的8.8级螺栓，得σS =640Mpa ；装配时不要求严格控制预紧力，故暂取S=4, 则：[σ]=σS /S =640/4=160Mpa故：查表, 取M20(d 1=17.294mm), 以校正安全系数S=3.57代入前面各式计算得：d 1=16.59mm, 故取M20合适。
9-6解： 用橡胶垫片时，螺栓相对刚度取0.9，则：9-7解：将力Q 向螺栓组形心转化，则螺栓组受剪力Q 及旋转力矩T 作用。
在Q 及T 作用下，每个螺栓受两部分剪力（F 和F t ）作用，如图。
其中：kNz D p F 4823.884/2405.14/22=⨯⨯=⋅=ππmm F d 67.1516075.233.14][3.1421=⨯⨯⨯=⨯≥πσπN F C C C F F m b b 24000100009.01500002=⨯+=++=N F C C C F F m b m 1400010000)9.01(1500001=⨯--=+-=T T Q Q F F F F F F F F F FF F F t F t F t F t F t F t F t F t F t F t F t F t圆形排列中：F = Q /6矩形排列中：F = Q /6中列螺栓：四角螺栓：两部分剪力合成，得：圆形排列中，最右边的螺栓受力最大。
最大值为： F max = Q /6+ 2Q =60/6+2×60=130kN矩形排列中，中列的两个螺栓受力最大。
最大值为：比较上面两种布置方法的螺栓的最大值，知：应选择圆形排列，可使螺栓组中的最大受力减小。
Q Q F t 22/250250=⨯=Q Q F t 42/125250=⨯=Q Q Q F t 789.158.052/125250==⨯⨯=kNQ Q F 2.240)604()6/60()4()6/(2222max =⨯+=+=。
陈立德版机械设计基础第8、9章课后题答案
、第8章 带传动带传动的主要类型有哪些各有何特点试分析摩擦带传动的工作原理。
答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。
前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动；后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。
摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。
什么是有效拉力什么是初拉力它们之间有何关系答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力0F 。
当传动带传动时，带两边的拉力不再相等。
紧边拉力为1F ，松边拉力为2F 。
带两边的拉力之差称为带传动的有效拉力F 。
设环形带的总长度不变，可推出()01212F F F =+ 小带轮包角对带传动有何影响为什么只给出小带轮包角1α的公式【答：1α角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，从而提高传动能力。
由于大带轮的包角2α大于小带轮的包角1α，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角1α值。
带传动工作时，带截面上产生哪些应力应力沿带全长是如何分布的最大应力在何处答：带传动时，带中的应力有三个：（1）由拉力产生的拉应力，带全长上分布的，紧边上为1δ、松边上为2δ、1δ> 2δ。
（2）由离心力产生和离心拉应力c δ，作用于带的全长的。
（3）带绕过带轮时发生弯曲，产生的弯曲后应力b δ，发生在带上包角所对的圆孤部分，12b b δδ>。
最大应力发生在带左紧边进入小带轮处。
带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的它们对传动有何影响是否可以避免答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。
打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。
而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，是一种不可避免的物理现象。
一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上，为什么 答：因为12αα<，故打滑总是先发生在小轮上。
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批改日期第9章 机械零件设计概论
9—1填空题
（1）判断机械零件强度的两种方法是 及 ；其相应的强度条件式分 别为 及 。
（2） 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生 应力，也可能产生 应力。
（3） 在变应力工况下，机械零件的强度失效是 ；这种损坏的断面包括 及 两部分。
（4） 钢制零件的σ-N 曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N 无关时，称为 循环疲劳；而当N <N 0时，疲劳极限随循环次数N 的增加而降低的称为 疲劳。
（5）零件表面的强化处理方法有 、 、 等。
（6）机械零件受载荷时，在 处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而 。
9—2选择题
（1）零件的设计安全系数为 。
A 零件的极限应力比许用应力
B 零件的极限应力比零件的工作应力
C 零件的工作应力比许用应力
D 零件的工作应力比零件的极限应力
（2）对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选择 。
A 自由锻造的毛坯
B 冲压毛坯
C 模锻毛坯
D 铸造毛坯
（3）从经济和生产周期性考虑，单件生产的箱体最好采用 。
A 铸铁件
B 铸钢件
C 焊接件
D 塑料件
（4）我国国家标准代号是 ，国际标准化组织的标准代号是 ，原机械工业部标准代号是 。
A Z
B B GB
C JB
D YB
E DIN
F ISO
（5） 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 。
A 增加
B 不变
C 降低
D 规律不定
（6）某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MP a ，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 MP a 。
A 300
B 420
C 500.4
D 430.5
（7） 某结构尺寸相同的零件,当采用 材料制造时,其有效应力集中系数最大。
A HT 200
B 35号钢
C 40C r N i
D 45号钢
（8）某个40C r 钢制成的零件，已知σB =750MP a ，σs =550MP a ，σ-1=350MP a ，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量σmax =185MP a ，最小工作应力σmin =-75MP a ，疲劳强度的综合影响系数K σ=1.44，则当循环特性r =常数时，该零件的疲劳强度安全系数S ca 为 。
A 2.97
B 1.74
C 1.90
D 1.45
（9） 对于循环基数N 0=107的金属材料，下列公式中， 是正确的。
A C N m r =σ
B
C N m r =σ C 寿命系数m N N N k 0/=
D 寿命系数k N <1.0
（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=6.0、S τ=18.0，则该轴的实际计算安全系数为 。
班 级成 绩姓 名
任课教师学 号
批改日期A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0
（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 铸铁零件间的接触应力。
A 大于
B 等于
C 小于
D 小于等于
（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 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
（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 σH1=σH2
B σH1=2σH2
C σH1=4σH2
D σH1=8σH2
（14） 在图中示出圆柱形表面接触的情况下，各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力F ，则 的接触应力最大。
A B C D
题（14）图
(15) 在上题A 图中，d 2=2d 1，小圆柱的弹性模量为E 1，大圆柱的弹性模量为E 2，E 为一定值，大小圆柱的尺寸及外载荷F 一定，则在以下四种情况中， 的接触应力最大， 的接触应力最小。
A E 1=E 2=E/2
B E 1=E 、E 2=E/2
C E 1=E/2、E 2=E
D
E 1=E 2=E 9—3 通过热处理可改变毛坯或零件的内部组织，从而改善它的力学性能。
钢的常用热处理方法有：退火、正火、淬火、调质、表面淬火和渗碳淬火等。
试选择其中三种加以解释并简述其应用。
9—4 写出下列材料的名称并按小尺寸试件查出材料的抗拉强度σB （MPa ）、屈服极限σS （MPa ）、延伸率δ（%）：Q235，45，40MnB ，ZQ270-500，HT200，QT500-7，ZCuZn10P1，ZAlSi12。
9—5 试求把14号热轧工字钢（材料为Q235）沿轴线拉断时所需的最小拉力。
9—6 图示弓架材料为45号钢，已知尺寸：a=65mm 、
B=16mm 、h=50mm ，试按弓架强度计算其所能承受的
最大工作载荷F （计算时安全系数S=2）并绘出应力分 布图。
9—7 一钢制圆轴d=30mm ，用平键与轮毂相联，试选 择键的断面尺寸b ×h ，确定键槽的尺寸并绘制此平键
联接的横截面图。
9— 8 一对齿轮作单向传动，试问：（1）轮齿弯曲应力 可看成哪类循环变应力？（2）两轮齿数为Z 1=19，Z 2
=80，小齿轮主动，转速n 1=200r/min ，预定使用期限为
500h ，在使用期限终止时，大齿轮应力循环总次数N 是多少？（3）设大齿轮材料疲劳极限为σ-1，循环基数N 0=107，那么对应于循环总次数N 的疲劳极限能提高多少？
9—9 齿轮传动中，齿面接触应力可以看成哪类
循环变应力？为什么？
1d 2d 1d 3d F F 1d 2d F 3d 1d F b
F a h F 题9—6图。