濮良贵《机械设计》(第10版)教材辅导书-第十章至第十一章【圣才出品】
濮良贵《机械设计》(第10版)教材辅导书(机械零件的强度)【圣才出品】
第3章机械零件的强度3.1 复习笔记【知识框架】【通关提要】本章主要介绍了材料的疲劳曲线和疲劳极限的计算以及零件的极限应力线图和疲劳强度的计算，简单介绍了零件的抗断裂强度、接触强度及可靠性的计算。
学习时需要理解并重点掌握疲劳曲线和极限应力线图中各点坐标及疲劳强度（疲劳极限）的计算。
此处容易出计算题。
考生还需把握变应力的循环特性、零件疲劳极限的影响因素、提高疲劳强度的措施等细节内容，多以选择题、填空题和简答题的形式出现，复习时需把握其具体内容，重点记忆。
【重点难点归纳】一、材料的疲劳强度1．材料的疲劳特性（1）描述方法：①最大应力σmax；②应力循环次数N；③应力比（或循环特性）r （σmin/σmax）。
（2）测定方法：在材料的标准试件上加上一定应力比的等幅变应力（r＝－1的对称循环应力或是r＝0的脉动循环应力），通过试验，记录出在不同最大应力σmax对应的试件疲劳破坏所经历的应力循环次数N，把试验的结果用图表达出来，就得到材料的疲劳特性曲线。
2．σ-N疲劳曲线（见表3-1-1）表3-1-1 σ-N疲劳曲线的含义3．等寿命疲劳曲线等寿命疲劳曲线描述的是在一定的应力循环次数N下，疲劳极限的应力幅值σa与平均应力σm的关系。
常用极限应力线图近似代替。
材料和零件的极限应力线图的含义及比较如表3-1-2所示。
表3-1-2 材料和零件的极限应力线图的含义及比较二、机械零件的疲劳强度1．影响机械零件疲劳极限的因素由于机械零件在几何尺寸和形状、加工质量和表面强化工艺等方面与材料试件存在一定的差异，所以零件的疲劳极限小于材料试件的疲劳极限。
材料对称循环弯曲疲劳极限σ－1与零件对称循环弯曲疲劳极限σ－1e的比值，称为综合影响系数Kσ，即Kσ＝σ－1/σ－1e。
Kσ可用Kσ＝（kσ/εσ＋1/βσ－1）/βq计算。
其中，kσ为零件的有效应力集中系数（下标σ表示在正应力条件下，下同）；εσ为零件的尺寸及截面形状；βσ为零件的表面质量系数；βq为零件的强化系数。
濮良贵《机械设计》(第10版)教材辅导书(螺纹连接和螺旋传动)【圣才出品】
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2．防松的方法 防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。按巟作原理分为摩擦防松、机 械防松和破坏螺旋副运动关系防松。 五、螺栓组连接的受力分枂（见表 5-1-4）
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1．螺纹连接件的材料
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（1）螺纹连接件的性能等级
螺栓、螺柱、螺钉的性能等级分为 9 级，自 4.6 至 12.9。性能等级的代号是由点隔开
的两部分数字组成，点巠边的数字表示公称抗拉强度的 1/100（σb/100），点右边的数字表
示屈服强度戒规定非比例延伸 0.2%的公称应力不公称抗拉强度乊比值（屈强比）的 10 倍。
表 5-1-1 常用螺纹的类型、特点和应用
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2．螺纹的主要参数 以囿柱普通外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，如图 5-1-1 所示。
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表 5-1-4 螺栓组连接的受力分枂
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六、螺纹连接的强度计算（见表 5-1-5） 表 5-1-5 螺纹连接的强度计算
七、螺纹连接件的材料及许用应力
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三、螺纹连接的预紧（见表 5-1-3） 表 5-1-3 螺纹连接预紧的要点及主要内容
四、螺纹连接的防松 1．防松的原因 （1）一般情冴下，连接螺纹都能满足自锁条件（螺纹升角小于戒等于螺旋副的弼量摩 擦角）。此外，拧紧以后螺母和螺栓头部等支承面上的摩擦力也有防松作用，螺纹连接丌会 自动松脱。 （2）在高温戒变载荷的作用下，连接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小戒瞬时消失，最 终将导致连接松脱失效。为了防止连接松脱，保证连接安全可靠，设计时必须采取有效的防 松措施。
濮良贵《机械设计》(第10版)教材辅导书(齿轮传动)【圣才出品】
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Βιβλιοθήκη
图 10-2-2 10-2 如图 10-2-3 所示的齿轮传动，齿轮 A、B 和 C 的材料都是中碳钢调质，其硬度： 齿轮 A 为 240HBS，齿轮 B 为 260HBS，齿轮 C 为 220HBS，试确定齿轮 B 的许用接触应 力[σH]和许用弯曲应力[σF]。假定： （1）齿轮 B 为“隋轮”（中间轮），齿轮 A 为主动轮，齿轮 C 为从动轮，设 KFN＝KHN ＝1； （2）齿轮 B 为主动，齿轮 A 和齿轮 C 均为从动，设 KFN＝KHN＝1； 若齿轮的巟作寿命丌是无限寿命，问在上述两种情况下对各齿轮的许用应力有何影响？
10-4 齿轮的精度等级不齿轮的选材及热处理方法有什么关系？ 答：一般用锻钢制造齿轮（常用的是含碳量在 0.15%～0.6%的碳钢或合金钢）。 （1）对于精度要求丌高的齿轮，将齿轮毛坯经正火或调质处理后切齿即为成品，这时 精度一般为 8 级，精切可达 7 级。 （2）精加巟的齿轮切齿后做表面硬化处理，最后精加巟，精度可达 5 级或 4 级。 （3）对于尺寸轳大的齿轮，可选用铸钢或球墨铸铁，正火后切齿也可达 8 级精度。
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表 10-1-7 标准直齿锥齿轮传动的强度计算
八、齿轮的结构设计和润滑方式（见表 10-1-8） 表 10-1-8 齿轮的结构设计和润滑方式
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10-3 对于做双向传动的齿轮来说，它的齿面接触应力和齿根弯曲应力各属于什么循 环特性？在做强度计算时应怎样考虑？
濮良贵《机械设计》章节题库(滚动轴承)【圣才出品】
限转速较低。
13．滚动轴承的代号由前置代号、基本代号及后置代号组成，其中基本代号表示（ ）。 A．轴承的类型、结构和尺寸 B．轴承组件 C．轴承内部结构的发化和轴承公差等级 D．宽度系列代号和直径系列代号 【答案】A 【解析】轴承的基本代号用来表明轴承的内径、直径系列、宽度系列和类型。
14．滚动轴承的类型代号由（ ）表示。 A．数字 B．数字或字母 C．字母 D．数字加字母 【答案】B 【解析】滚动轴承代号由基本代号、前置代号和后置代号组成，用字母和数字等表示。
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第 13 章 滚动轴承
一、选择题 1．若角接触球轴承的当量动负荷 P 为基本额定动负荷 C 的 1/2，则滚动轴承的基本额 定寿命为（ ）转。 A．5×106 B．2×106 C．8×106 D．12×106 【答案】C 【解析】题目中角接触球轴承的基本额定寿命 L10＝（C/P）3×106r＝8×106r。
12．在下面的滚动轴承型号中允许极限转速最高的轴承是（ ）。 A．N307/P4 B．6207/P2
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C．30207
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D．51307/P6
【答案】B
【解析】AC 两项为滚子轴承，极限转速通常比 B 项球轴承低；D 项为推力球轴承，极
A．深沟球轴承 B．调心滚子轴承
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C．调心球轴承
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D．圆柱滚子轴承
【答案】C
【解析】根据支撑条件可判断要求轴承具有一定的调心功能；转轴的转速一般较高，所
轴承内圈可以有效贴合轴肩端面。
机械设计课后习题答案濮良贵
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 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσNMPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--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(C012σσσΦσ-=-σΦσσ+=∴-1210MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-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2.14554==dD ，067.0453==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35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=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 。
濮良贵《机械设计》(第10版)教材辅导书(链传动)【圣才出品】
第9章链传动9.1 复习笔记【知识框架】【通关提要】本章详细介绍了滚子链传动的受力分析和设计计算以及链传动的布置等。
学习时需要重点掌握以上内容。
关于滚子链传动的受力分析和设计计算，多以选择题、填空题和计算题的形式出现；关于链传动的布置，多以选择题和简答题的形式出现；其余细节内容，如链传动的多边形效应，多以选择题、填空题和简答题的形式出现。
复习时需重点理解记忆。
【重点难点归纳】一、链传动的特点及应用（见表9-1-1）表9-1-1 链传动的特点及应用二、传动链的结构特点1．滚子链（见表9-1-2）表9-1-2 滚子链的主要内容2．齿形链（见表9-1-3）表9-1-3 齿轮链三、滚子链链轮的结构和材料1．链轮的基本参数和主要尺寸链轮的基本参数包括配用链条的节距p，套筒的最大外径d1，排距p t和齿数z。
2．链轮的结构可根据链轮的直径大小选择不同的结构。
小直径，选择整体式；中等尺寸，选择孔板式；大直径，可将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上。
3．链轮的材料链轮轮齿要满足耐磨和强度条件。
一般小链轮的材料比大链轮好。
常用的材料有碳钢、合金钢和灰铸铁等。
四、链传动的工作情况分析（见表9-1-4）表9-1-4 链传动的工作情况分析五、滚子链传动的设计计算1．链传动的失效形式、功率曲线和参数选择（见表9-1-5）表9-1-5 链传动的失效形式、功率曲线和参数选择2．滚子链传动的设计计算（1）选择链轮齿数z 1、z 2和确定传动比i一般链轮齿数为17～114。
传动比i 按i ＝z 2/z 1计算。
（2）计算当量的单排链计算功率P ca当量的单排链计算功率P ca ＝K A K z P/K p 。
式中，K A 为工况系数；K z 为主动链轮齿数系数；K p 为多排链系数，双排链时K p ＝1.75，三排链时K p ＝2.5；P 为传递的功率。
（3）确定链条型号和节距p根据当量的单排链计算功率P ca 、单排链额定功率P c 和主动链轮转速n 1由教材图9-11选择链条型号。
濮良贵《机械设计》(第10版)教材辅导书(带传动)【圣才出品】
第8章带传动8.1 复习笔记【知识框架】【通关提要】本章详细介绍了带传动的受力分析和应力分析、带的弹性滑动和打滑、V带传动的设计计算及张紧轮的布置等。
学习时需要重点掌握以上内容。
关于带传动的受力分析及计算，多以选择题和计算题的形式出现；关于带的弹性滑动和打滑，多以选择题和简答题的形式出现；关于V带传动的设计计算及张紧轮的布置，多以选择题和填空题的形式出现。
复习时需重点理解记忆。
【重点难点归纳】一、概述（见表8-1-1）表8-1-1 带传动的概述二、带传动工作情况的分析1．带传动的受力分析及计算（见表8-1-2）表8-1-2 带传动的受力分析及计算2．带的应力分析（见表8-1-3）表8-1-3 带的应力分析3．带的弹性滑动和打滑（见表8-1-4）表8-1-4 带的弹性滑动和打滑三、普通V带传动的设计计算1．单根V带的额定功率及带传动的参数选择（见表8-1-5）表8-1-5 单根V带的额定功率及带传动的参数选择2．带传动的设计计算（1）确定计算功率计算功率P ca ＝K A P 。
式中，P ca 为计算功率；K A 为工作情况系数；P 为所需传递的额定功率。
（2）选择V 带的带型根据计算功率P ca 和小带轮转速n 1，选取普通V 带的带型。
（3）确定带轮的基准直径d d 并验算带速v ①初选小带轮的基准直径d d1根据V 带的带型，确定小带轮的基准直径d d1，应使d d1≥（d d ）min 。
②验算带速v根据11601000d d n v π=⨯计算带的速度。
一般应使v ＝5～25m/s ，最高不超过30m/s 。
③计算大带轮的基准直径由d d2＝id d1计算，并加以适当圆整。
（4）确定中心距a ，并选择V 带的基准长度L d ①初定中心距a 0。
濮良贵《机械设计》(第10版)教材辅导书(机械设计总论)【圣才出品】
第2章机械设计总论
2.1 复习笔记【知识框架】
【通关提要】
本章是本书的基础章节之一，主要介绍了机械零件的失效形式和设计程序及准则。
学习
时需要掌握机器设计的程序、零件失效形式和设计准则以及提高强度和刚度的措施等内容。
本章主要以选择题、填空题和简答题的形式考查，复习时需把握其具体内容，重点记忆。
【重点难点归纳】
一、机器的组成（见表2-1-1）
表2-1-1 机器的组成
二、设计机器的一般程序（见表2-1-2）
表2-1-2 设计机器的一般程序
三、对机器的主要要求（见表2-1-3）
表2-1-3 对机器的主要要求
四、机械零件的主要失效形式（见表2-1-4）
表2-1-4 机械零件的主要失效形式
五、设计机械零件时应满足的基本要求（见表2-1-5）
表2-1-5 设计机械零件时应满足的基本要求。
濮良贵《机械设计》章节题库(联轴器和离合器)【圣才出品】
第14章联轴器和离合器一、选择题1．当转速较高、所传递的转矩不大、需频繁启动，且两轴较难对中时，宜选用（）联轴器。
A．凸缘联轴器B．十字滑块联轴器C．弹性套柱销联轴器D．齿式联轴器【答案】C【解析】弹性套柱销联轴器适宜于连接载荷平稳，需正、反转和启动频繁的传递、转矩较小的轴。
2．（）联轴器不是挠性联轴器。
A．十字滑块联轴器B．凸缘联轴器C．弹性柱销联轴器D．轮胎联轴器【答案】B【解析】B项，凸缘联轴器属于刚性固定式联轴器，ACD三项均属于挠性联轴器。
3．在载荷具有冲击、振动，且轴的转速较高、刚度较小时，一般选用（）。
A．刚性固定式联轴器B．刚性可移式联轴器C．弹性联轴器D．以上各项均可以【答案】C【解析】只有弹性联轴器能够缓和冲击和振动。
4．下列联轴器中，（）属于挠性联轴器。
A．套筒联轴器B．夹壳联轴器C．凸缘联轴器D．齿轮联轴器【答案】D【解析】套筒联轴器、夹壳联轴器、凸缘联轴器都属于刚性联轴器，齿轮联轴器属于无弹性元件挠性联轴器。
5．下列联轴器中，（）必须进行润滑。
A．凸缘联轴器B．齿轮联轴器C．弹性柱销联轴器D．轮胎联轴器【答案】B【解析】为了减少磨损，应对齿轮联轴器的齿面进行润滑。
6．联轴器和离合器的主要作用是（）。
A．缓和冲击和振动B．补偿两轴间可能的位移C．传递扭矩D．防止机器发生过载【答案】C【解析】联轴器和离合器是连接两轴、使两轴共同旋转并传递转矩的机械部件。
7．选择或计算联轴器时，应该依据计算扭矩T ca，即T ca大于所传递的公称扭矩T，这是因为考虑到（）。
A．旋转时产生的离心载荷B．机器不稳定运转时的动载荷和过载C．制造联轴器的材料，其机械性能有偏差D．两轴对中性不好时，产生的附加载荷【答案】B【解析】由于机器起动时的动载荷和运转过程中可能出现的过载现象，引入了工作情况系数K A，因此计算转矩T ca＝K A T。
8．在下列联轴器中，能补偿两轴的相对位移以及可缓冲吸振的是（）。
濮良贵《机械设计》要点讲解及考研真题解析-第11~13章【圣才出品】
④锥面包络圆柱蜗杆（ZK 蜗杆） 这是一种非线性螺旋齿面蜗杆。它不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨 削。加工时，除工件作螺旋运动外，刀具同时绕其自身的轴线作回转运动。这时，铣刀（或 砂轮）回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面，在 I-I 及 N-N 截面上的齿廓均为曲线。这 种蜗杆便于磨削，蜗杆的精度较高，应用日渐广泛。 注：普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成，车刀安装位置不 同，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。 （2）圆弧圆柱蜗杆（ZC 蜗杆）传动 圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。 主要传动特点： ①效率高，一般可达 90%以上； ②承载能力高，一般可较普通圆柱蜗杆传动高出 50%～150%； ③体积和质量小，结构紧凑。
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二、蜗杆传动的类型 根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为： 1．圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。 （1）普通圆柱蜗杆传动 根据不同的齿廓曲线，普通圆柱蜗杆可分为： ①阿基米德蜗杆（ZA 蜗杆） ZA 蜗杆在垂直于蜗杆轴线平面（即端面）上的齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的 平面上的齿廓（即轴向齿廓）为直线，其齿形角 α0＝20°。可在车床上用直线刀刃的单刀（当 导程角 γ≤3°时）或双刀（当 γ＞3°时）车削加工。 ②法向直廓蜗杆（ZN 蜗杆） ZN 蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线，法面（N-N）齿廓为直线。ZN 蜗杆也是用直线刀
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第10章齿轮传动
10.1复习笔记【知识框架】
【通关提要】
本章主要介绍了标准直齿圆柱齿轮传动、标准斜齿圆柱齿轮传动及标准直齿锥齿轮传动
的强度计算。
学习时需要掌握齿轮传动的失效形式及设计准则、计算载荷及参数选择，多以选择题、填空题和简答题的形式出现。
针对三种齿轮传动的强度计算，由于计算难度较大，通常以选择题和简答题的方式考查其中的重难点，比如设计计算中，许用应力的计算和选取，齿轮的受力分析等。
复习本章时不应以计算为重点，需理解记忆其中要点。
【重点难点归纳】
一、概述
1．齿轮传动的主要特点
（1）优点
包括：①效率高；②结构紧凑；③工作可靠、寿命长；④传动比稳定。
（2）缺点
齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。
2．齿轮传动的类型（见表10-1-1）
表10-1-1齿轮传动的类型
二、齿轮传动的失效形式及设计准则（见表10-1-2）
表10-1-2齿轮传动的失效形式及设计准则
三、齿轮的材料及其选择原则（见表10-1-3）
表10-1-3常用的齿轮材料及其选择原则
四、齿轮传动的计算载荷（见表10-1-4）
表10-1-4齿轮传动的计算载荷
五、标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算（见表10-1-5）。