机械设计基础课后习题第9章
【机械设计基础】(第五版)课后习题答案4-9章答案
4.5课后习题详解4-1解分度圆直径齿顶高齿根高顶隙中心距齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿距齿厚、齿槽宽4-2解由可得模数分度圆直径4-3解由得4-4解分度圆半径分度圆上渐开线齿廓的曲率半径分度圆上渐开线齿廓的压力角基圆半径基圆上渐开线齿廓的曲率半径为0；压力角为。
齿顶圆半径齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径齿顶圆上渐开线齿廓的压力角4-5解正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：基圆直径假定则解得故当齿数时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿数，基圆小于齿根圆。
4-6解中心距内齿轮分度圆直径内齿轮齿顶圆直径内齿轮齿根圆直径4-7 证明用齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发生根切的临界位置是极限点正好在刀具的顶线上。
此时有关系：正常齿制标准齿轮、，代入上式短齿制标准齿轮、，代入上式图4.7 题4-7解图4-8证明如图所示，、两点为卡脚与渐开线齿廓的切点，则线段即为渐开线的法线。
根据渐开线的特性：渐开线的法线必与基圆相切，切点为。
再根据渐开线的特性：发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长，可知：AC对于任一渐开线齿轮，基圆齿厚与基圆齿距均为定值，卡尺的位置不影响测量结果。
图4.8 题4-8图图4.9 题4-8解图4-9解模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚相等。
但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。
根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小,则渐开线曲率大,基圆大，则渐开线越趋于平直。
因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。
4-10解切制变位齿轮与切制标准齿轮用同一把刀具，只是刀具的位置不同。
因此，它们的模数、压力角、齿距均分别与刀具相同，从而变位齿轮与标准齿轮的分度圆直径和基圆直径也相同。
故参数、、、不变。
变位齿轮分度圆不变，但正变位齿轮的齿顶圆和齿根圆增大，且齿厚增大、齿槽宽变窄。
因此、、变大，变小。
啮合角与节圆直径是一对齿轮啮合传动的范畴。
机械设计基础第9章 螺纹连接
ψ
Fa
11
重物下滑过程分析：
ψ
R
当ψ >ρ时
N
v
ρ
滑块在重力作用下会加速下滑
要使其匀速下滑，还要施加少
量的水平力F（F > 0）
F = Fa tan(ψ-ρ）
fN F
ψ
Fa
此时F 由驱动力变为阻力，而Fa由阻力变为驱动力
当ψ ≤ρ时
由于摩擦力过大，重物不能自行下滑，而在斜面上保持静止
要使其下滑需施加反向力， F ≤ 0，此时F 变为驱动力
tan S np d2 d2
ψ
4
二、螺纹的分类
普通螺纹 三角形
粗牙螺纹 一般连接 细牙螺纹 薄壁零件或微调装置
管 螺 纹 管路连接
牙 矩形 型 梯 形 传递运动或传力
锯齿形 (效率高)
牙顶较大圆角，旋合 后无径向间隙，英制
细牙螺纹
5
四种螺纹的牙侧角：
β=0° β=3°
β=15°
β=30°
螺纹旋向： 常用右旋，特殊要求时用左旋
一、螺旋线方向的判定
左(右)手自然展开成掌， 使拇指与螺纹轴线平行，若左 手四个指头的指向与螺纹牙走 向一致，则螺纹为左旋螺纹； 则螺纹为右旋螺纹。(见右图 中左旋螺纹的判定)
二、螺纹轴向力的判定
在螺母固定的情况下，旋动螺杆时，螺杆将沿轴线方 向前进或后退，这说明螺杆受到了一个沿运动方向的作用 力。该作用力方向的判定方法是对左、右旋螺纹分别采用 左、右手定则。具体做法如下：拇指伸直，其余四指握拳， 令四指弯曲方向与螺杆转动方向一致，拇指的指向即是螺 杆前进的方向。
此种现象称为“自锁”，自锁条件是： ψ ≤ρ
12
§9-2 螺纹副受力分析、效率和自锁
新版《机械设计基础》课后习题参考答案
机械设计基础习题参考答案机械设计基础课程组编武汉科技大学机械自动化学院第2章 平面机构的自由度和速度分析2-1画运动简图。
134522-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
43512 运动产生干涉解答：原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0，不合理 ， 改为以下几种结构均可：2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。
b)a)A EMDFELKJIFBCCDBA解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束b) n=5; P l =6; P h =2，F=3⨯5-2 ⨯6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束 2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
BDCA(a)CDBA(b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4-2 ⨯5-1=1 A 处存在复合铰链b) n=6; P l =7; P h =3，F=3⨯6-2 ⨯7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。
并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
ABCDE解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3⨯7-2 ⨯10 = 1C 处存在复合铰链。
b) n=7; P l =10; P h =0，F=3⨯7-2 ⨯10 = 1BDECAc) n=3; P l =3; P h =2，F=3⨯3 -2 ⨯3-2 = 1 D 处存在局部自由度。
d) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4 -2 ⨯5-1 = 1A BCDEFGG'HA BDCEFGHIJe) n=6; P l=8; P h=1，F=3⨯6 -2 ⨯8-1 = 1 B处存在局部自由度，G、G'处存在虚约束。
(完整版)机械设计课后习题答案
第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。
机械设计基础习题答案第9章
机械设计基础习题答案第9章第一篇：机械设计基础习题答案第9章9-1 仔细观察自行车，写出下列各处采用什么联接，（1）车架各部分；（2）脚踏轴与曲拐；（3）曲拐与链轮；（4）曲拐与中轴；（5）车轮轴与车架。
答：（1）焊接；（2）螺纹联接；（3）成形联接；（4）成形联接或销联接；（5）螺纹联接 9-2 螺栓联接、螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接四种联接的结构特点有什么不同？各用于什么场合？答：1.螺栓联接普通螺栓联接的通孔为过孔，加工精度低，被联接件不切制螺纹，用于能从被联接件两边进行装配的场合，使用不受被联接件材料的限制，构造简单，装拆方便，成本低，应用最广。
铰制孔螺栓联接，螺栓杆与孔之间紧密配合，有良好的承受横向载荷的能力和定位作用。
2.双头螺柱联接双头螺柱的两端都有螺纹，其一端紧固地旋入被联接件之一的螺纹孔内，另一端与螺母旋合而将两被联接件联接。
用于被联接件之一太厚不便穿孔或受结构限制而不能用螺栓联接且需经常装拆的场合。
3.螺钉联接不用螺母，直接将螺钉拧入被联接件之一的螺纹孔内，应用与双头螺栓联接相似，但不能用在经常装拆或受力太大的场合。
4.紧定螺钉联接将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并以其末端顶住另一零件的表面或嵌入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并传递不大的力或扭矩。
9-3 在实际应用中，绝大多数螺纹联接都要预紧，预紧的目的是什么？答：预紧的目的是增加联接刚度、紧密性和提高防松能力。
9-4 某圆柱形压力容器的端盖采用8个M20的普通螺栓联接。
已知工作压力p=3 MPa，螺栓位于D0 = 280mm的圆周上，试问该联接的紧密性是否满足要求？解：计算螺栓间距t=πD0Z=π⨯2808=109.9mm 查表9-7，p=3 MPa，t0＜4.5d=4.5×20=90mm，因此，不能慢紧密性的要求。
9-5 某气缸的蒸汽压强p=1.5MPa，气缸内径D=200mm。
气缸与气缸盖采用普通螺栓联接，螺栓分布在直径D0 =300mm的圆周上。
机械设计第九章课后习题答案
9-1答退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。
主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。
正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。
可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。
淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。
可提高材料的硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。
淬火后一般需回火。
淬火还可提高其抗腐蚀性。
调质：淬火后加高温回火的热处理方法。
可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。
表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。
主要用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。
渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。
适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。
9-2解见下表9-3解查教材表 9-1，Q235的屈服极限查手册 GB706-88标准，14号热轧工字钢的截面面积则拉断时所所的最小拉力为9-4解查教材表9-1，45钢的屈服极限许用应力把夹紧力向截面中心转化，则有拉力和弯距截面面积抗弯截面模量则最大夹紧力应力分布图如图所示图 9.3 题9-4解图9-5解查手册，查手册退刀槽宽度，沟槽直径，过渡圆角半径，尾部倒角设所用螺栓为标准六角头螺栓，对于的螺栓，最小中心距，螺栓轴线与箱壁的最小距离。
9-6解查手册，当圆轴时，平键的断面尺寸为且轴上键槽尺寸、轮毂键槽尺寸。
图 9.5 题9-6解图9-7解（1）取横梁作为示力体，当位于支承右侧处时由得由得由得由得（ 2）横梁弯矩图图 9.7 题9-7解图（ 3）横梁上铆钉组的载荷力矩水平分力垂直分力9-8解水平分力在每个铆钉上产生的载荷垂直分力在每个铆钉上产生的载荷力矩在每个铆钉上产生的载荷各力在铆钉上的方向见图所示图 9.9 题9-8解图根据力的合成可知，铆钉 1的载荷最大9-9解铆钉所受最大载荷校核剪切强度校核挤压强度均合适。
《机械设计基础》第九章 带传动与链传动
F1/F2=e fα
带轮上的包角 自然对数的底，e ≈ 2.718
联立上式，得
F Fe f F2 f F1 f e 1 e 1
1 F F1 F2 F1 (1 f ) e
由此可知，增大包角或增大摩擦因数，都可以提高带传动所 能传递的功率，因小带轮包角α1小于大带轮包角α2 ，故计算带圆 周力时应取α1 。
第九章 带传动与链传动
(belt drive and chain drive)
带传动和链传动都是通过中间挠性件（带或链）传 递运动和力的，适用于两轴中心距较大的场合。与齿轮 传动相比，具有结构简单、成本低廉、传动中心距较大 等优点。
§9-1 带传动的类型、特点
带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两带轮上的封闭环形带 组成。由于张紧，静止时带已受到预拉力，在带与带轮的接触面间 产生压力。当原动机驱动主动轮回转时，依靠带和带轮间的摩擦力 拖动从动轮一起回转，从而传递一定的运动和力。
2、缺点：
通常，带传动适用于中小功率的传动，以V带传动应用最广，带速 v=5～25 m/s，传动比i≤7 效率η≈ 0.90～0.95
§9-2 带传动的受力分析和运动特性
一、带传动的受力分析
为使带和带轮接触面上产生足够的摩擦力，带必须以一定的 张紧力套在两带轮上。
F0
F0
n1 主动轮
F2
F2 n2
其降低率可用滑动率ε 来表示，即
v1 v2 d1n1 d 2 n2 d1n1 v1
因而得带传动的实际传动比 i＝n1/n2＝d2/d1（1－ε ） 一般ε ＝1％～2％，其值甚小，在一般传动计算中可不考虑。 例9－1 一平带传动，传递功率P＝15kW，v=15m/s；带在小轮上的 包角α1＝170 °，带的厚度δ＝4.8mm、宽度b＝100mm；带的密度ρ ＝1×10－3kg/cm3，带与轮面间的摩擦系数f＝0.3。 求：（1）传递的圆周力； （2）紧边、松边拉力； （3）由于离心力在带中引起的拉力； （4）所需的预拉力； （5）作用在轴上的压力。
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 。
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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？（a）（b）习题9-5图答：（a）图第一种布置形式的弯矩图第二种布置形式的弯矩图根据弯矩图，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。
9-8 如图题9-8所示减速器轴输出轴，分析其结构存在哪些错误。
图题9-8答：1.轴的左端，轴颈处尺寸过长；2.左端轴承的定位轴肩高度超过轴承的安装尺寸；3.齿轮处键槽的尺寸超过了轮毂的宽度，应比轮毂宽度略短；4.套筒的直径大于轴承的安装尺寸；5.右端的轮毂缺少轴向的定位轴肩，并且该轴段应比轮毂略短。
9-9 试指出如图题9-9所示1~8标注处的错误。
图题9-9答：1.轴的左端，轴颈处尺寸过长；2.轴承的定位轴肩高度超过轴承的安装尺寸；3.齿轮处缺少周向定位；4.套筒的直径大于轴承的安装尺寸；5.该轴段应比轮毂略短；6.此段轴的尺寸应和密封装置的尺寸相适应；7.缺少密封装置；8.缺少周向定位。
9-10 用弯扭组合强度校核图中轴与齿轮配合处的强度。
己知传递功率P =4 kW ，转速n =690 r/min ，齿轮圆周力F t =1 100 N ，径向力F r =400 N ，轴与轮毂配合处直径d =30 mm 。
轴承支座间距离L =110 mm ，轴的材料为45号钢，调质处理。
解：1.绘出轴的空间受力图，如下图（a)所示。
2.绘出垂直面内的受力图，如下图（b ）所示。
计算R A V 、R BV 。
R A V =R BV =2r F =2400=200 N 3.求D 点的弯矩，作垂直平面内的弯矩图，如下图（c ）所示。
21102002AV DV ⨯==L R M =11 000 N·mm 4.绘出水平面内的受力图，如下图（d ）所示。
计算R AH 、R BH 。
R AH =R BH =2T F =21100=550 N 5.作水平面内的弯矩图，如下图（e ）所示。
21105502AH DH ⨯==L R M =30 250 N·mm6.作合成弯矩图，如下图（f ）所示。
最大合成弯矩在D 点处，其值为 222DV 2DH D 1100030250+=+=M M M =32188 N·mm7.绘制扭矩图。
如下图（g ）所示。
433105.56904109550109550⨯=⨯=⨯=n P T N·mm8.作当量弯矩图，如下图（h ）所示。
最大当量弯矩在D 点处，取α=0.6，其值为()()44222e 106.4105.56.032188⨯=⨯⨯+=+=T M M αN·mm（a ）（b ）（c ）（d ）（e ）（f ）（g ）（h ）9.确定最大当量处的轴径查表9-1得45钢调质处理的弯曲强度极限σ-1b =650。
查表9-4许用弯曲应力［σ-1b ］=60 MPa ，D 点处的直径为 []7.19601.0460001.033b 1e =⨯=≥-σM d mm 轴与轮毂配合处直径d =30 mm ，强度足够。
9-11 有一直齿圆柱齿轮减速器如图所示。
所传递的功率P =15.8 kW ，主动轮转速n 1=980 r/min ，从动轮转速n 2=215 r/min ，从动轮齿数Z 2=82，主动轮齿数Z 1=18，模数m =5 mm ，齿宽B =80 mm 。
试设计从动轴的结构和尺寸。
假设采用深沟球轴承。
图题8-11解：1.选择轴的材料选用45号钢并经正火处理。
查表9-1得σb =600 MPa 。
2.按转矩估算最小直径（对减速器的输出轴来说，就是外伸端直径）。
查表9-2得C =115带入339808.15115=≥n P C d =29.05 mm 因开一个键槽，将直径增大5%，即29.05×105%=30.5 mm ，按表9-3选取d =32 mm(与联轴器孔径范围相适应)。
3.轴段结构设计（1）确定轴上零件的位置和固定方式齿轮装在轴的中央，轴承对称地装在齿轮两边。
齿轮左侧用轴环、右侧用套筒作轴向固定，用平键和过盈配合（如H7/r6）作周向固定；左端轴承与轴采用有过盈的过渡配合（如K6）作周向固定，用轴环及左边的轴承盖作轴向固定；右端轴承与轴采用有过盈的过渡配合（如K6）作周向固定，用套筒和右边的轴承盖作轴向固定。
联轴器用平键作周向固定，用轴肩作轴向固定。
绘制出轴的结构草图如图所示。
图题8-11答案（2）确定轴的各段直径根据外伸端直径d =32 mm ，按结构和强度要求做成阶梯形轴。
通过轴承盖轴段的直径，按轴肩高度并考虑密封元件的尺寸标准，取为Φ40 mm ；轴颈直径为Ф45 mm （按滚动轴承内径标准系列）；安装齿轮的轴头直径，按轴肩高度要求和轴径标准值，取为Ф50 mm ；轴环外径为Ф60 mm 。
（3）确定轴的各段长度因齿轮轮毂长为80 mm ，为使套筒紧贴齿轮端面，取轴头长度为78 mm ；滚动轴承的宽度为18 mm ，因此取轴颈长度为18 mm ；根据跨距L =170 mm ，取轴环宽度为32 mm ；套筒长度亦取32 mm 。
由结构草图得4.进行强度验算（1）求轴上的作用力。
绘出轴的空间受力图，如下图(a)所示。
计算从动轮上的转矩T5331072158.15109550109550⨯=⨯⨯=⨯=n P T N·mm 圆周力 8250700002m 222t ⨯⨯===z T d T F =3423 N 径向力 F r =F t tan20°=3 423×0.364=1 232 N（2）作垂直平面内的弯矩图，如下图（b ）所示。
支点反力 R A V =R BV =2r F =21232=616 N D 点的弯矩 21706162AV DV ⨯==L R M =52 379 N·mm （3）作水平面内的弯矩图，如下图（c ）所示。
支点反力 R AH =R BH =2T F =23423=1 712 ND 点的弯矩 217017122AH DH ⨯==L R M =145 520 N·mm（4）作合成弯矩图，如下图（d ）所示。
最大合成弯矩在D 点处，其值为mm N 15466052379145520222DV 2DH D ⋅=+=+=M M M（5）作扭矩图，如下图（e ）所示。
（6）作当量弯矩图，如下图（f ）所示。
（a ）（b ）（c ）（d ）（e ）（f ）图题8-11答案 轴的弯矩图和转矩图最大当量弯矩在D 点处，取α=0.6，其值为()()mmN 4475707000006.01546602222e ⋅=⨯+=+=T M M α（7）确定最大当量处的轴径查表8-4得45钢正火处理的许用弯曲应力［σ-1b ］=55 MPa ，D 点处的直径为 []33.43551.04475701.033b 1e =⨯=≥-σM d mm 考虑开有键槽，将轴径增大5%，即43.33×105%=45.25 mm 。
实际采用Ф50 mm ，强度余量较大，但因考虑到外伸端直径Ф32处的强度余量不大，故不宜将D 点处的直径缩小。
所以仍取Ф65 mm ，这样轴的刚度也比较好。
轴的结构和尺寸确定后，再根据工作要求确定其公差配合和粗糙度，过渡圆角、中心孔型号，并根据轴的直径查得键槽尺寸及公差，提出技术要求，最后画出轴的工作图。
9-12 说明下列轴承代号的意义：6212、7206AC 、32310。
答：6212：6—深沟球轴承，2—轻窄系列（02），12—轴承内径d=5×12=60 mm7206AC ：7—角接触球轴承，2—轻窄系列（02），06—轴承内径d=5×6=30 mm ，AC —接触角度α=25°32310：3—圆锥滚子轴承，2—轻窄系列（02），310—轴承内径d =310 mm9-13 何谓滚动轴承的额定寿命？何谓当量动载荷？如何计算？答：采用一批（20～30套）相同型号的轴承，在相同载荷P 作用下作寿命试验，从而得到其中90％的轴承不出现疲劳点蚀时的总转数（其值很大，以106转为单位），此总转数称为该轴承在载荷P 作用下的额定寿命，用L 10表示。
滚动轴承的实际运转条件一般与确定基本额定动载荷的假定条件不同。
为了计算轴承寿命时能与基本额定动载荷在相同条件下比较，须将实际载荷换算成当量动载荷。
此载荷为一假定的载荷，在该载荷作用下，轴承寿命应与实际载荷作用下的寿命相同。
P =f P （XF r +YF a ）9-14 滚动轴承的组合设计应考虑哪些问题？答：轴承套圈的轴向固定；轴和轴承组合的轴向固定；轴承组合的调整；保证配合部分的刚度和同轴度。
9-15 一胶带运输机如图题9-15所示。