机械设计习题册答案(第5、6、8、9、11、12、13、14、15章)
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第5章螺纹连接和螺旋传动 (9)
第6章键、花键、无键连接和销连接 (12)
第8章带传动 (15)
第9章链传动 (19)
题 4 图 (20)
a）和b）按逆时针方向旋转合理。 (20)
第11章蜗杆传动 (22)
第12章滑动轴承 (24)
第13章滚动轴承 (27)
第14章联轴器和离合器 (29)
第15章轴 (30)
第5章螺纹连接和螺旋传动
1、简要分析普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，并说明哪些螺纹适合用于连
接，哪些螺纹适合用于传动？哪些螺纹已经标准化？
普通螺纹：牙型为等边三角形，牙型角60度，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙，细牙螺纹升角小，自锁性好，抗剪切强度高，但因牙细不耐磨，容易滑扣。应用：一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用。
α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角 0
=
磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。
梯形螺纹：牙型为等腰梯形，牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好。主要用于传动螺纹。
锯齿型螺纹：牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度。外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内外螺纹旋合后，大径无间隙便于对中，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。用于单向受力的传动螺纹。
普通螺纹适合用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。
普通螺纹、、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。
2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？
可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓连接的强度。
3、螺纹连接为何要防松？常见的防松方法有哪些？
连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接一般都不会自动松脱。但在冲击、振动、变载荷及温度变化较大的情况下，连接有可能松动，甚至松开，造成连接失效，引起机器损坏，甚至导致严重的人身事故等。所以在设计螺纹连接时，必须考虑防松问题。
螺纹连接防松的根本问题在于防止螺旋副相对转动。具体的防松装置或方法很多，按工作原理可分为摩擦防松、机械防松和其它方法，如端面冲点法防松、粘合法防松，防松效果良好，但仅适用于很少拆开或不拆的连接。
4、简要说明螺纹连接的主要类型和特点。
【答】螺纹联接的主要类型有螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接和紧定螺钉联接四种。主要特点是：
１）螺栓联接：有普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种。普通螺栓联接被联接件的通孔与螺栓杆之间有间隙，所以孔的加工精度可以低些，不需在被联接件上切制螺纹，同时结构简单、装拆方便，所以应用最广。铰制孔螺栓联接螺栓杆与孔之间没有间隙，能确定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷。
2）螺钉联接：螺钉直接旋入被联接件的螺纹孔中。适用于被联接件之一较厚，或另一端不能装螺母的场合。由于不用螺母，所以易于实现外观平整、结构紧凑；但要在被联接件上切制螺纹，因而其结构比螺栓联接复杂一些。不适用于经常拆装的场合。如经常拆装，会使螺纹孔磨损，导致被联接件过早失效。
3）双头螺柱联接：使用两端均有螺纹的螺柱，一端旋入并紧定在较厚被联接件的螺纹孔中，另一端穿过较薄被联接件的通孔，加上垫片，旋上螺母并拧紧，即成为双头螺柱联接。这种联接在结构上较前两种复杂，但兼有前两者的特点，即便于拆装，又可用于有较厚被联接件或要求结构紧凑的场合。
４）紧定螺钉联接：将紧定螺钉拧入一零件的螺纹孔中，其末端顶住另一零件的表面，或顶入相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或扭矩,多用于固定轴上零件的相对位置。
5、简要说明平垫圈、斜垫圈和球面垫圈的用途？
垫圈的主要作用是增加被联接件的支承面积或避免拧紧螺母时擦伤被联接件的表面。常用的是平垫圈。当被联接件表面有斜度时，应使用斜垫圈，特殊情况下可使用球面垫圈。
6、在铸、锻件等的粗糙表面上安装螺栓时，为何应制成凸台或沉头座？
1）降低表面粗造度，保证连接的紧密性；2）避免螺栓承受偏心载荷；3）减少加工面，降低加工成本。
7、如图所示的底板螺栓组连接受外力的∑F 作用，外力∑F 作用在包含x 轴并垂直于底板结合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，判断哪个螺栓受力最大？保证连接安全工作的必要条件有哪些？
将∑F 等效转化到底板面上，可知底板受到轴向力
y F ∑，横向力x F ∑和倾覆力矩M 。
（1） 底板最左侧螺栓受力最大，为防止螺栓拉断，
应验算该螺栓的拉伸强度，要求拉应力
][σσ≤；
（2） 为防止底板右侧压碎，应验算底板右侧边缘
的最大挤压应力，要求最大挤压应力
][max σσ≤p ；
（3） 为防止底板左侧出现间隙，应验算底板左侧
边缘的最小挤压应力，要求最小挤压应力
0min >p σ；
（4） 为防止底板向右滑移，应验算底板在横向力作用下是否会滑动，要求摩擦力x f F F ∑>。 8、如图所示，两块金属板用两个M12的普通螺栓连接。若结合面的摩擦系数3.0=f ，螺栓预紧力控制在屈服极限的70%，螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此连接所能传递的最大横向载荷F 。
参考书给出的答案有问题：螺栓数目为2，接合面数为1，取防滑系数为2.1=s K ，性能等级为4.8的碳钢MPa 320=s σ。螺栓所需预紧力0F 为
fzi
F K F s ∑
≥
0 题 4 图
因此，所能传递的最大载荷为
8601012.12
.1123.0103207.0⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=≤∑s K fzi F F N
正确解法：
1、 M12的螺纹内径为m m 106.101=d ；
2、 确定螺栓的预紧力
性能等级为4.8的碳钢MPa 320=s σ，由题意，预紧力为
4
7.07.02
110d A F s
s πσσ==
3、 由公式 ∑≥F K fziF s 0
2.1
3.012====s K f i z ，取，，，因此，该连接能传递的最大横向载荷为
N 93.89834
106.103207.02.1123.020
max
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==πs K fziF F 9、受轴向载荷的紧螺栓连接，被连接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力150000=F N ，当受轴向工作载荷10000=F N 时，求螺栓所受的总拉力及被连接件之间的残余预紧力。 采用橡胶垫片密封，取螺栓的相对刚度
9.0=+m
b b
C C C
由教材公式（5-18），螺栓总拉力
24000100009.0150002=⨯+=++=F C C C F F m b b
N
由教材公式（5.15），残余预紧力为
14000100002400021=-=-=F F F N
第6章 键、花键、无键连接和销连接
1、分析比较平键和楔键的工作特点和应用场合。
平键连接的工作面是两侧面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙，工作时，靠键与键槽的互压传递转矩，但不能实现轴上零件的轴向定位，所以也不能承受轴向力。具有制造简单、装拆方便、定心性较好等优点，应用广泛。
楔键连接的工作面是上下面，其上表面和轮毂键槽底面均有1:100的斜度，装配时需打紧，靠楔紧后上下面产生的摩擦力传递转矩，并能实现轴上零件的轴向固定和承受单向轴向力。由于楔紧后使轴和轮毂产生偏心，故多用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的场合。
2、平键连接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？ 【答】
平键连接的主要失效形式是较弱零件（通常为轮毂）的工作面被压溃（静连接）或磨损（动连接，特别是在载荷作用下移动时），除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。
键的截面尺寸h b ⨯应根据轴径d 从键的标准中选取。
键的长度L 可参照轮毂长度从标准中选取，L 值应略短于轮毂长度。
3、为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，则应沿周向相隔90°～120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？ 【答】
两个平键连接，一般沿周向相隔 180布置，对轴的削弱均匀，并且两键的挤压力对轴平衡，对轴不产生附加弯矩，受力状态好。
采用两个楔键时，相隔 120~90布置。若夹角过小，则对轴的局部削弱过大。若夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降。当夹角为 180时，两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键盘的承载能力。
采用两个半圆键时，在轴的同一母线上布置。半圆键对轴的削弱较大，两个半圆键不能放在同一横截面上。只能放在同一母线上。
4、如图所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相连接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其强度。已知：轴的材料为45钢，传递的转矩为1000=T N.m ，齿轮用锻钢制造，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。
（1）确定联轴器段的键
根据结构特点，选A 型平键。由轴径mm d 70=，查手册得键的截面尺寸为
mm b 20=，mm h 12=，取键的公称长度mm L 110=。
键的标记：键1979-GB/T1069 11020⨯ 键
的
工
作
长
度
为
mm b L l 9020110=-=-=，键与轮毂键槽接触
高度为mm h k 62/==，根据联轴器材料铸铁，载荷有轻微冲击，查教材表6-1，取许用挤压应力MPa p 55][=σ，则其挤压强度
][5591.5270
9061000100021023p p MPa MPa kld T σσ=≤=⨯⨯⨯⨯=⨯=
满足强度要求。
（注：该键也可以选择长度125=L mm 。） （2）确定齿轮段的键
根据结构特点，选A 型平键。由轴径mm 90=d ，查手册得键的截面尺寸为mm 25=b ，
mm 14=h ，取键的公称长度mm 80=L 。
键的标记：键1979-GB/T1069 8025⨯
键的工作长度为mm 552580=-=-=b L l ，键与轮毂键槽接触高度为mm 72/==h k ，根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，查教材表6-1，取许用挤压应力MPa 110][=p σ，则其挤压强度
MPa 110][MPa 72.5790
55710100021023
3=≤=⨯⨯⨯⨯=⨯=p p kld T σσ
满足强度要求。
题 4 图
第8章 带 传 动
1、影响带传动工作能力的因素有哪些？ 【答】由公式（8-7）
α
α
f f ec e e F F /11/1120+-=
影响带传动工作能力的因素有：
（1） 预紧力：预紧力越大，工作能力越强，但应适度，以避免过大拉应力； （2） 包角：包角越大越好，一般不小于120度； （3） 摩擦系数：摩擦系数越大越好。
2、带传动的带速为什么不宜太高也不宜太低？ 【答】
1） 由公式（8-10）A
c 2
υσ=
可知，为避免过大的离心应力，带速不宜太高；
2） 由公式（8-3）和（8-4）可知，紧边拉力
υP F F F F e 10002001+=+
= 因此，为避免紧边过大的拉应力A
F
11=σ，带速不宜太低。
3、带传动中的弹性滑动和打滑是怎样产生的？对带传动有何影响？ 【答】
带传动中的弹性滑动是由于带松边和紧边拉力不同，导致带的弹性变形并引起带与带轮之间发生相对微小滑动产生的，是带传动固有的物理现象。
带传动中由于工作载荷超过临界值并进一步增大时，带与带轮间将产生显著的相对滑动，这种现象称为打滑。打滑将使带的磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传动失效，这种情况应当避免。
4、带传动的主要失效形式和设计准则是什么？ 【答】
带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。
带传动的设计准则是在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。
5、V 带传动的r/m in 14501=n ，带与带轮的当量摩擦系数51.0=v f ，包角 1801=α，预紧力
N 3600=F 。试问：
1） 该传动所能传递的最大有效拉力为多少； 2） 若m m 1001=d d ，其传递的最大转矩为多少；
3） 若传动效率为0.95，弹性滑动忽略不计，求从动轮的输出功率。 【解】
(1) N e e e e F F fa fa ec 35.478/11/113602/11/11251.051.00
=+-⨯⨯=+-=π
π
(2) 传递的最大扭矩
N d F T d ec 5.239172
100
35.47821=⨯=⋅
=.mm (3) 输出功率
kW
63.395.01000100060100145035.478 95.01000
10006095.0100011=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=
ππυd ec ec d n F F P
6、V 带传动传递的功率5.7=P kW ，带速m /s 10=υ，紧边拉力是松边拉力的两倍，即 212F F =，试求紧边拉力1F 、有效拉力e F 和预紧力0F 。 【解】 由kW F P e 1000
υ
=
，得 N P
F e 75010
5
.710001000=⨯=
=
υ
由21F F F e -=，又212F F =，得
N F F 150********=⨯==
由2
01e
F F F +
=，得 N F F F e 11252
7501500210=-=-
=
7、有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V 带传动，电动机功率kW 7=P ，转速r/m in 9601=n ，减速器输入轴的转速r/m in 3302=n ，允许误差为%5±，运输装置工作时有轻微冲击，两班制工作，试设计此带传动。 【解】
1）确定计算功率 由表8-7查得2.1=A K ，计算功率为
4.872.1=⨯==P K P A ca kW
2）选取V 带型号 根据r/m in 609,kW 8.41==n P ca ，由图8-11选用B 型带。 3）确定带轮的基准直径，并验算带速
⑴ 确定小带轮基准直径 由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径m m 1501=d d ⑵ 验算带速 按式8-13
m /s 7.541000
60960
1501000
601
1=⨯⨯⨯=
⨯=
ππυn d d
由于 m /s 03m /s 5<<υ，故带速合适。 ⑶ 确定大带轮基准直径 传动比 91.2330
960
21===
n n i ，根据式8-15a ，有 5.43615091.212=⨯=≈d d id d
根据表8-8，圆整为 m m 4502=d d 。
⑷ 验算带速误差 由式8-14，从动轮实际转速
r/m in 13.63450
)
02.01(960150)1(2112=-⨯⨯=-=
'd d d n d n ε
带速误差 %5%97.4%100330
6
.313330222<=⨯-=-=
∆'n n n ，满足要求。 4）确定V 带的中心距和基准长度
⑴ 确定小带轮基准直径 根据式8-20
1200)(2420)(7.021021=+<<=+d d d d d d a d d ，初定中心距m m 6000=a ，
⑵ 计算带的基准长度 按式8-22
m m
2180600
4)150450()450150(26002 4)()(222
2
122100=⨯-+++⨯=-+
++=π
π
a d d d d a L d d d d d
由表8-2选带的基准长度mm L d 2240= ⑶ 计算实际中心距 由式8-23
6302
2180
2240600200=-+=-+
≈d d L L a a mm 由式8-24，中心距的变化范围为
⎩⎨
⎧=⨯+=+==⨯-=-=m m 667.2224003.060003.0m m
566.42240015.0600015.0max
min d d L a a L a a 5）验算小带轮上的包角α
1207.1523.57630
150
4501803.5718012>=⨯--=⨯--
=a d d d d α 包角合适。 6）计算带的根数
⑴ 计算单根V 带的额定计算功率
由m m 1501=d d 和r/m in 9601=n ，查表8-4a 得60.20=P kW 查表8-4b 得30.00=∆P kW
查表8-5得92.0=αK ，查表8-2得0.1=L K ，根据式8-26
15.30
.192.0)30.060.2(4
.8)(00=⨯⨯+=∆+=
L ca K K P P P z α
取4根。
7）计算单根V 带的最小初拉力min 0)(F
由表8-3得B 型带的单位长度质量18.0=q kg/m
4.24954.718.054
.7492.04.8)92.05.2(500)5.2(500)(22min 0=⨯+⨯⨯⨯-=+-=υυααq z K P K F ca N 8）计算压轴力P F 压轴力的最小值为
85.193827.152sin 4.249422sin )(2)(1
min 0min =⨯⨯⨯== αF z F P N 9）带轮结构设计（略）
第9章 链 传 动
1、与带传动相比，链传动有哪些优缺点？
与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保证准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张得很，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样的条件下，链传动结构较为紧凑。同时链传动能在高温和低温的情况下工作。
2、何谓链传动的多边形效应？如何减轻多边形效应的影响？
链传动运动中由于链条围绕在链轮上形成了正多边形，造成了运动的不均匀性，称为链传动的多边形效应。这是链传动固有的特性。
减轻链传动多边形效应的主要措施有：
1） 减小链条节距；
2） 增加链轮齿数;
3） 降低链速。
3、简述滚子链传动的主要失效形式和原因。
滚子链传动的主要失效形式和原因如下：
1）链的疲劳破坏：链在工作时，周而复始地由松边到紧边不断运动着，因而它的各个元件都是在变应力作用下工作，经过一定循环次数后，链板将会出现疲劳断裂，或者套筒、滚子表面将会出现疲劳点蚀（多边形效应引起的冲击疲劳）。
2）链条铰链的磨损：链条在工作过程中，由于铰链的销轴与套筒间承受较大的压力，传动时彼此又产生相对转动,导致铰链磨损,使链条总长伸长,从而使链的松边垂度变化,增大动载荷,发生振动,引起跳齿,加大噪声以及其它破坏,如销轴因磨损削弱而断裂等。
3）链条铰链的胶合：当链轮转速高达一定数值时，链节啮入时受到的冲击能量增大，销轴
和套筒间润滑油被破坏，使两者的工作表面在很高的温度和压力下直接接触，从而导致胶合。因此，胶合在一定程度上限制了链的传动的极限转速。
4）链条静力拉断：低速（6.0<υm/s ）的链条过载，并超过了链条静力强度的情况下，链条就会被拉断。
4、在如图所示链传动中，小链轮为主动轮，中心距p a )5030(～=。问在图a 、b 所示布置中应按哪个方向转动才合理？两轮轴线布置在同一铅垂面内（图c ）有什么缺点？应采取什么措施？
a ）
b ）
c ）
题 4 图
a ）和
b ）按逆时针方向旋转合理。
c ）两轮轴线布置在同一铅垂面内下垂量增大，下链轮的有效啮合齿数减少，降低了传动能力，应采取（1）调整中心距（2）加张紧轮（3）两轮偏置等措施。
5、选择并验算一输送装置用的传动链。已知链传动传递的功率kW 5.7=P ，主动链轮转速r/m in 9601=n ，传动比3=i ，工作情况系数5.1=A K ，中心距m m 650≤a （可以调节）。
（1）选择链轮齿数21,z z 。假定链速s m v /8~3=，由教材表9-8取主动链轮齿数231=z ，则从动链轮齿数6923312=⨯==iz z 。
（2）确定链节距p 。计算功率
kW P K P A ca 25.115.75.1=⨯==
由教材图9-13按小链轮转速估计链工作在额定功率曲线顶点的左侧。查教材表9-10得
23.1)19
23()19(08.108.11===z K Z 初选中心距p a 40=则
=-+++=2
)2(2221221p z z z z p a L p π 34.12740)22369(269234022=⨯-+++⨯p
p p p π a
取128=p L ，根据教材表9-10得
07.1)100
128()100(26.026.0===p
L L K 选取单排链，由教材表9-11得1=p K ，所需传递的功率为
kW K K K P P P L Z ca 55.81
07.123.125.110=⨯⨯== 根据kW P 55.80=和min /9601r n =，由教材图9-13选链号为10A 的单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点的左侧是正确的。由教材表9-1查得链节距mm p 875.15=。
（3）确定链长L 及中心距a 。
m P
L L p 03.21000
875.151281000=⨯== =--+-++-=])2(8)2()2[(421222121π
z z z z L z z L p a p p =⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡--+-++-⨯22)22369(8)26923128()26923128(4875.15πmm 61.645 中心距减小量
==∆a a )004.0~002.0(
mm 58.2~29.161.645)004.0~002.0(=⨯
实际中心距
mm a a a 03.643~32.644)58.2~29.1(61.645'=-=∆-=
取mm a 644=，接近mm 650，符合题目要求。
（4）验算链速。
s m pn z v /482.51000
60960875.152310006011=⨯⨯⨯=⨯= 与原假设相符。根据教材图9-14采用油浴或飞溅润滑。
（5）压轴力计算。有效圆周力
N v P F e 81.1283482.55.710001000
=⨯== 按水平传动，取压轴力系数15.1=p F K ，则压轴力
N F p 38.147681.128315.1=⨯=
第11章 蜗 杆 传 动
1、简述蜗杆传动的特点和应用场合？
【答】
蜗杆传动的主要特点有：（1）传动比大，零件数目少，结构紧凑；（2）冲击载荷小、传动平稳，噪声低；（3）当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性；（4）摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0。4左右；（5）由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮（或轮圈），以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的滑动摩擦副。
蜗杆传动通常用于空间两轴线交错，要求结构紧凑，传动比大的减速装置，也有少数机器用作增速装置。
2、蜗杆直径系数的含义是什么？为什么要引入蜗杆直径系数？
【答】
蜗杆直径系数是蜗杆分度圆直径和模数的比值。
m
d q 1 引入蜗杆直径系数是为了限制蜗轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化。
3、为什么蜗轮的端面模数是标准值？蜗杆传动的正确啮合条件是什么？
【答】
1）在中间平面上，普通圆柱蜗杆传动就相当于齿条与齿轮的啮合传动。所以在设计蜗杆传动时，均取中间平面上的参数（如模数、压力角等）和尺寸（如齿顶圆、分度圆等）为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。对于蜗轮来说，端面模数等于中间平面上的模数。
2）蜗杆传动的正确啮合条件是：蜗杆的轴向模数等于蜗轮的端面模数，蜗杆的轴向压力角等于蜗轮的端面压力角，蜗杆中圆柱上螺旋线的导程角等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且螺旋线方向相同。即
m m m t a ==21；21t a αα=；βγ=
4、蜗杆传动的主要失效形式是什么？相应的设计准则是什么？
【答】
蜗杆传动的失效形式主要有齿面点蚀、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。
在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。
在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。
对于闭式传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。
5、试分析画出图5所示蜗杆传动中各轴的回转方向、蜗轮轮齿的螺旋方向及蜗杆、蜗轮所受各
力的作用位置和方向。
【解】
1）各轴的回转方向如图所示；
2）蜗轮轮齿的螺旋方向：
由于两个蜗杆均为右旋，因此两个蜗轮也必为右旋。
3）蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置和方向如图所示
6、设计一起重设备用的蜗杆传动，载荷有中等冲击，蜗杆轴由电动机驱动，传递的额定功率
kW 3.101=P ，r/m in 1460
1=n ，r/m in 1202=n ，间歇工作，平均约为每日2 h ，要求工作寿命为10年（每年按300工作日计）。
【解】（坑爹吧，没答案？！）
第12章 滑 动 轴 承
1、滑动轴承的失效形式有哪些？
滑动轴承的失效形式有：磨粒磨损、刮伤、咬合（胶合）、疲劳剥落和腐蚀，还可能出现气蚀、流体侵蚀、电侵蚀和微动磨损等损伤。
2、滑动轴承材料应具备哪些性能？是否存在着能同时满足这些性能的材料？
滑动轴承材料性能应具有以下性能：（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、经济性等。
不存在一种轴承材料能够同时满足以上这些性能。
3、非液体润滑轴承的设计依据是什么？限制p 和υp 的目的是什么？
非液体润滑轴承常以维持边界油膜不遭破坏作为设计的最低要求。
限制p 的目的是保证润滑油不被过大的压力挤出，间接保证轴瓦不致过度磨损。
轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗υfp 成正比，限制υp 的目的就是限制轴承的温升，防止吸附在金属表面的油膜发生破裂。
4、液体动压润滑的必要条件是什么？简述向心滑动轴承形成动压油膜的过程？
形成流体动力润滑（即形成动压油膜）的必要条件是：
1）相对滑动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙；
2）被油膜分开的两表面必须有足够的相对滑动速度（亦即滑动表面带油时要有足够的油层最大速度），其运动方向必须使润滑油由大口流进，从小口流出；
3）润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。
向心滑动轴承形成动压油膜的基本过程为：
1）轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴瓦接触，两表面间自然形成一收敛的楔形空间；
2）轴颈开始转动时，速度极低，带入轴承间隙中的油量较少，这时轴瓦对轴颈摩擦力的方向与轴颈表面圆周速度方向相反，迫使轴颈在摩擦力的作用下沿孔壁爬升；
3）随着转速的增大，轴颈表面的圆周速度增大，带入楔形空间的油量也逐渐增多。这时楔形油膜产生了一定的动压力，将轴颈浮起。当轴颈达到稳定运转时，轴颈便稳定在一定的偏心位置上。这时，轴承处于流体动力润滑状态，油膜产生的动压力与外载荷相平衡。由于轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力，故摩擦系数达到最小值。
5、某不完全液体润滑径向液体滑动轴承，已知：轴颈直径200=d mm ，轴承宽度200=B mm ，轴颈转速300=n r/min ，轴瓦材料为ZCuAl10Fe3，试问它可以承受的最大径向载荷是多少？
轴瓦的材料为ZCuAl10Fe3，查其许用应力MPa 51][=p ，许用m /s MPa 21][⋅=υp
1）轴承的平均压力应满足式（12-1），据此可得
N 10620020015][5⨯=⨯⨯=≤dB p F
2）轴承的υp 应满足式12-2，据此可得
N 101.526300
200191001219100][5⨯=⨯⨯=⨯≤n B F ρυ 综合考虑（1）和（2），可知最大径向载荷为N 101.5285⨯。
6、某对开式径向滑动轴承，已知径向载荷35000=F N ，轴颈直径90=d mm ，轴承宽度100=B mm ，轴颈转速1000=n r/min 。选用L-AN32全损耗系统用油，设平均温度90=m T ℃，轴承的相对间隙 001.0=ψ，轴颈、轴瓦表面粗造度分别为μm 6.11=z R ，μm 3.22=z R ，试校验此轴承能否实现液体动压润滑。
按 50查L-AN32的运动粘度，查得cSt V 2250=，换算出L-AN32 50时的动力粘度：
s Pa ⋅=⨯⨯=⨯=--0198.0102290010665050ρνη
轴径转速
s rad n /7.10460
10002602=⨯==ππω 承受最大载荷时，考虑到表面几何形状误差和轴径挠曲变形。选安全系数为2=S ，据式12-9和12-10得：
)()1(21z z R R S x r +=-ϕ
所以
808.005
.00048.021)(121=⨯-=+-=ϕχr R R S z z 由11.1/=d B 及808.0=χ，查教材表12-8得有限宽轴承的承载量系数372.3=p C
由于
==2max /ϕηωp dBC F N N 3500063000001.0/372.31.009.07.1040918.02>=⨯⨯⨯⨯
所以，可以实现液体动压润滑。
第13章滚动轴承
1、滚动轴承的主要失效形式是什么？
滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道上的点蚀破坏。
对于慢慢摆动及转速极低的轴承，主要失效形式是滚动轴承接触面上由于接触应力过大而产生的永久性过大的凹坑。
除点蚀和永久性变形外，还可能发生其它多种形式的失效，如：润滑油不足使轴承烧伤，润滑油不清洁使轴承接触部位磨损，装配不当使轴承卡死、内圈涨破、挤碎内外圈和保持架等。这些失效形式都是可以避免的。
2、什么是滚动轴承的基本额定寿命？什么是滚动轴承的基本额定动载荷？
一组轴承中，10%的轴承发生点蚀破坏，90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数（以106为单位）或工作小时数称为滚动轴承的基本额定寿命，以L10表示。
滚动轴承的基本额定动载荷就是使轴承的基本额定寿命恰好为106转时，轴承所能承受的载荷值，用字母C表示。
3、何时需要进行滚动轴承的静载荷计算？
对于在工作载荷下基本上不旋转的轴承（例如起重机吊钩上用的推力轴承），或者慢慢地摆动以及转速极低的轴承，需要进行滚动轴承的静载荷计算。
4、试说明下面各轴承的类型和内径，并说明哪个轴承的公差等级最高？哪个允许的极限转速最高？哪个承受径向载荷的能力最大？哪个不能承受径向载荷？
N307/P4 6207/P2 30207 51307/P6
各轴承的内径均为35 mm；
6207/P2为深沟球轴承，公差等级最高；允许的极限转速最高；
N307/P4为圆柱滚子轴承，承受径向载荷能力最高；
30207为圆锥滚子轴承；
51307/P6为双列推力球轴承，不能承受径向载荷。
5、欲对一批同型号滚动轴承做寿命试验。若同时投入50个轴承进行试验，按其基本额定动载荷值加载，试验机主轴转速为2000=n r/min 。若预计该批轴承为正品，则试验进行8小时20分时，应约有几个轴承已失效。
8小时20分时转动的转数为
r 1012000)20608(6⨯=⨯+⨯=L
此寿命刚好为r 6101⨯，且轴承在基本额定载荷下试验，所以其失效率应为10%，应约有5%1050=⨯个轴承已失效。
6、某深沟球轴承需在径向载荷7150=r F N 作用下，以1800=n r/min 的转速工作3800 h 。试求此轴承应有的基本额定动载荷C 。
根据式13-3有
134.5310
38001800601715010'60366=⨯⨯==εh t nL f P
C kN 7、如图所示，根据工作条件，决定在轴的两端选用两个70000AC 角接触球轴承。工作中有中等冲击，转速1800=n r/min ，轴颈35=d mm 已知两轴承的径向载荷分别为33901=r F N ，10402=r F N ，外加轴向载荷为870=ae F N ，作用方向指向轴承1，试确定其工作寿命。
1）确定轴承型号
根据题目要求，可以选用的轴承型号为7xx07AC ，
在此选用7207AC 轴承，其基本参数为：
基本额定动载荷0.29=r C kN
基本额定静载荷2.190=r C kN 题 7 图
F a / F r ≤e
F a / F r ＞e 派生轴向力F d 判断系数e X
Y X Y r F 68.0 0.68
1 0 0.41 0.87 2）计派生轴向力2.2305339068.068.011=⨯==r d F F N ；2.707104068.068.022=⨯==r d F F N
3）计算两个轴承的轴向力如图，由于N 2.2305N 2.15778702.70712=<=+=+d ae d F F F 故轴承1被放松，轴承2被压紧，所受轴向力分别为
N 2.230511==d a F F ；N 2.14358702.230512=-=-=ae d a F F F
4）计算两个轴承的当量动载荷
由题意，在表13-6中取载荷系数5.1=p f ，对于轴承1，由于 e F F r a ===68.03390
2.230511 故轴承1的X=1，Y=0，其当量动载荷为 508533905.1)(1111=⨯==+=r p a r p F f YF XF f P N
机械设计基础答案
《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为： 或： 1－6 自由度为 或： 1－10 自由度为： 或： 1－11
1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知： s mm l AB /100=，s mm l BC /250=，s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中，BCA AB BC ∠=sin 45sin 0，52sin =∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 045sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时 方向如图中所示 当0180=θ时
方向如图中所示
第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 （1）双曲柄机构 （2）曲柄摇杆机构 （3）双摇杆机构 （4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？ 解：（1）根据题已知条件可得： 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时： （2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。
机械设计基础课后复习题与答案
机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2
1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 题2-1图 答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。
题2-3图 解： 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。
机械设计各章习题答案
1章 齿轮传动 一、补充题 1、 在齿轮传动的设计与计算中,对于下列参数与尺寸应标准化的有 (1)、(6) ;应圆整的有 (5)、(9) ;没有标准的化也不应圆整的有 (2)、(3)、(4)、(7)、(8)、(10) 。 （1）斜齿圆柱齿轮的法面模数m n ;(2)斜齿圆柱齿轮的端面模数m t; (3) 分度圆直径d; (4)齿顶圆直径d a ; (5) 齿轮宽度B; (6)分度圆压力角α;(7)斜齿轮螺旋角β;(8) 变为系数x; (9)中心距a; (10)齿厚s 2.材料为20Cr 的齿轮要达到硬齿面,适宜的热处理方法就是 (2) 。 (1)整体淬火;(2)渗碳淬火;(3)调质;(4)表面淬火 3.将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度硬齿面直齿圆柱外齿轮,该齿轮制造工艺顺序应就是 (1) 为宜。 （1） 滚齿、表面淬火、磨齿;(2)滚齿、磨齿、表面淬火; （2） 表面淬火、滚齿、磨齿;(4)滚齿、调质、磨齿 4.在下列措施中, (2) 不利于减轻与防止齿面点蚀发生。 （1） 提高齿面硬度;(2)采用粘度低的润滑油; (3)降低齿面粗糙度值;(4)采用较大的变位系数 5.一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时,如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同,则齿根弯曲应力 (1) 。 (1)21 F F σ>σ; (2)21F F σ=σ;(3)21F F σ<σ 6.有两个标准直齿圆柱齿轮,齿轮1的模数30511==Z ,mm m 齿数;齿轮2的模数50322==Z ,mm m 齿数,则齿形系数与应力校正系数的乘积11Sa Fa Y Y (1) 22Sa Fa Y Y (1)大于;(2)等于;(3)小于;(4)不一定大于、等于或小于 2章 V 带传动 一、 选择与填空 1.带传动正常工作时,紧边拉力F 1与松边拉力F 2满足关系 (2) 。 (1)F 1 =F 2 (2)F 1 - F 2 = F e (3)F 1 /F 1 =e f α (4)F 1 +F 2 =F 0 2、 若将传动比不为1的平带传动的中心距减少1/3,带长做相应调整,而其它条件不变,则带传动的最大有效拉力F ec (3) 。 (1) 增大 (2)不变 (3)降低
第15章课后作业答案 机械设计
第15章作业：共5道题 一、课本习题15-4 答：1、无定位轴肩，作为轴左端所装配零件的右侧定位方式； 2、轴承端盖孔和伸出轴间无间隙； 3、轴承端盖孔和伸出轴间无毛毡圈； 4、键太长； 5、轴承端盖和箱体间无调整垫片； 6、无非定位轴肩，区分与轴承装配轴段和与端盖装配轴段； 7、角接触球轴承应正装； 8、定位套筒高度超过了轴承内圈高度； 9、轴段长度与所配合齿轮的宽度相等，应小于2～3mm； 10、轴承无左端定位方式； 二、课程设计实践大作业。低速轴的设计与校核。不需要精确校核。
三、补充作业1。图示为起重机绞车的齿轮1、卷筒2和轴3的三种连接方案。 图(a)为齿轮1与卷筒2分别用键固定在轴上，轴的两端通过轴承支承在机架上； 图(b)为齿轮1与卷筒2用螺栓连接成一体空套在轴上，轴的两端固定在机架上； 图(c)为齿轮1与卷筒2用螺栓连接成一体，并用键固定在轴上，轴的两端通过轴承支承在机架上。若外载恒定，试分析确定三种方案中：(1)轴上载荷的种类及轴的类型；(2)轴上所受应力及性质；(3)若三种方案中轴的直径、材料及热处理方法相同，试比较三种方案中轴的强度。 答：(1)方案a轴上载荷的种类及轴的类型； (2)轴上所受应力及性质； (3)若三种方案中轴的直径、材料及热处理方法相同，试比较三种方案中轴的强度。
四、补充作业2：找出下图中的轴系结构错误，在图上标上序号，并在图下用文字说明错误原因。 答：1、轴承端盖和箱体间无调整垫片； 2、轴承端盖孔和伸出轴间无间隙； 3、轴承端盖孔和伸出轴间无密封零件； 4、轴承缺少定位； 5、定位套筒高度超出了轴承内圈高度； 6、轴段长度与所配合齿轮的宽度不应相等，应小于2～3mm； 7、轴段长度与所配合链轮轮毂的宽度不应相等，应小于2～3mm； 8、键应在同一条母线上； 9、在右端轴承右侧缺少非定位轴肩； 10、缺少定位轴肩； 11、轴承安装错误；
机械设计习题册答案(第5、6、8、9、11、12、13、14、15章)
目录 第5章螺纹连接和螺旋传动 (9) 第6章键、花键、无键连接和销连接 (12) 第8章带传动 (15) 第9章链传动 (19) 题 4 图 (20) a）和b）按逆时针方向旋转合理。 (20) 第11章蜗杆传动 (22) 第12章滑动轴承 (24) 第13章滚动轴承 (27) 第14章联轴器和离合器 (29) 第15章轴 (30) 第5章螺纹连接和螺旋传动 1、简要分析普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，并说明哪些螺纹适合用于连 接，哪些螺纹适合用于传动？哪些螺纹已经标准化？ 普通螺纹：牙型为等边三角形，牙型角60度，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙，细牙螺纹升角小，自锁性好，抗剪切强度高，但因牙细不耐磨，容易滑扣。应用：一般连接多用粗牙螺纹。细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用。 α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角 0 = 磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。 梯形螺纹：牙型为等腰梯形，牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好。主要用于传动螺纹。 锯齿型螺纹：牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度。外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内外螺纹旋合后，大径无间隙便于对中，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。用于单向受力的传动螺纹。 普通螺纹适合用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。 普通螺纹、、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。 2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？ 可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓连接的强度。
(完整版)机械设计答案
第五章习题答案 5-4 图5-48所示的底板螺栓组连接受外力F∑的作用。外力F∑作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大?保证连接安全工作的必要条件有哪些？ 解：1. 载荷分解 F∑X= F∑cos θ F∑ y= F∑sin θ M = F∑ y·l －F∑X·h 2. 螺栓上的受力分析 （1 ）在竖直方向上，螺栓承受的轴向拉伸工作载荷 F = F∑ y z （2 ）在水平方向上，螺栓受力F∑X的作用，需要靠螺栓 上的预紧力产生的摩擦力来阻止相对滑动，故 f ×N ≥ K S×F∑X( p75 ，5-9 ) 其中正压力 N = z ×F0?C m ×F∑ y C m+C b 注：K s——防滑系数 C m——被连接件刚度 C b——螺栓刚度 即 f ( z F0?C m F∑ y) ≥K S×F∑X C m+C b
( 3 ) 在倾覆力矩M作用下，螺栓受的载荷 a.若M >0 ，倾覆力矩为逆时针方向 右边螺栓受到力的加载作用，使螺栓受力增大； 左边螺栓受到力的减载作用，使螺栓受力减小； 在这种情况下，右边受力最大，左边受力最小。 b.若M <0 ，倾覆力矩为顺时针方向 左边螺栓受到力的加载作用，使螺栓受力增大； 右边螺栓受到力的减载作用，使螺栓受力减小； 在这种情况下，左边受力最大，右边.受力最小。 3. 保证正常工作的条件： a. 受力最大的螺栓满足强度条件 b．受压最大接合面不能被压碎，即最大挤压应力 σpmax≤[ σp] c．受压最小接合面不能有间隙，即最小挤压应力σpmin≥0 5-5 图5-49是由两块边板和一块承重焊接的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相连接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓连接采用普通螺栓连接还是铰制孔用螺栓连接为宜？为什么？
机械设计习题卡13答案
第十三章 一、选择题 1.(2) 2.(1) 3.(1) 4.(3) 5.(3) 6.(4) 7.(1) 8.(4) 9.(2)10.D 11.D 12.A 13.A 14.A 15.A,B 二、填空题 1.内圈外圈滚动体保持架 2.相对滑动速度 3.滚动体接触角越大 4.滚子球精度 5.点蚀接触应力 6.(1) N316/P6 51316 (2) 51316 N316/P6 (3) 6306/P5 51316 (4) 6306/P5 (5) 30306 7.轴向，径向，轴向负荷和径向负荷 8.基孔，基轴 9.轴承所受载荷的大小、方向及性质，转速的高低，调心性能要求，装拆方便及经济性要求，向心、推力。 10.疲劳点蚀，可靠度90%，塑性变形，静强度。 判断题。 1-5 √√××× 三、问答题 1．圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承滚针轴承 2．基本额定动载荷C：使轴承的基本额定寿命恰好为106r(转)时，轴承所能承受 的载荷值。 C：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力基本额定静载荷0 达到—定值的载荷，作为轴承静强度的界限。 基本额定寿命L10：按一组轴承中10％的轴承发生点蚀破坏，而90％的轴承不 发生点蚀破坏前的转数(以106转为单位)或工作小时数作为轴承的寿命。 当量动载荷P：为一假想载荷，在该假想载荷作用下，滚动轴承的寿命与实际 载荷作用下的寿命相当。 P：为一假想载荷，在该假想载荷作用下，滚动轴承的永久接触变当量静载荷0 形量与实际载荷作用下的永久接触变形量相当。 3．滚动轴承的内、外圈和滚动体，—般用轴承铬钢制造。热处理：淬火＋低温回火，硬度一般不低于60HRC；∵相对运动表面易发生磨损，要提高其表面硬度， 以增强耐磨性。保持架常用低碳钢、铜合金、铝合金或塑料制成；∵易成形， 减摩。 4．高速运转时离心力大，推力球轴承的钢球与保持架磨损、发热严重，寿命降低，故不宜采用。当工作转速高时，通常采用深沟球轴承或角接触球轴承为宜。 5．角接触球轴承(6000型)和圆锥滚子轴承(7000型)承受径向载荷时，要产生派生轴向力，派生轴向力迫使轴承内、外圈有分离的趋势，为保证轴承能正常工作， 故通常成对使用。 面对面安装：两轴承外圈窄端面相对安装。实际跨距l较轴承之间的距离短些， 轴系的刚度较高，轴承的间隙调整和装配较易。常用。 背靠背安装：两轴承外圈宽端面相对安装。实际跨距l较轴承之间的距离长些， 轴系的刚度较低，轴承的间隙调整困难。常用于要求轴的外伸部分挠曲变形小
机械设计基础,第六版 习题答案
1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。 图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图 图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图题2-3 见图 2.16 。 题2-7 解: 作图步骤如下（见图 2.19 ）：
（1 ）求，；并确定比例尺。（2 ）作，顶角，。 （3 ）作的外接圆，则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。（4 ）作一水平线，于相距，交圆周于点。 （5 ）由图量得，。解得： 曲柄长度： 连杆长度： 题2-7图2.19 3-1解
图3.10 题3-1解图 如图3.10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线，此线为 凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。推程运动角如图所示。 3-2解 图3.12 题3-2解图 如图3.12所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线，此线为 凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角如图所示。 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4-11解因 螺旋角 端面模数
端面压力角 当量齿数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 4-12解（1）若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应 说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距，齿轮传动有齿侧间隙，传动不 连续、传动精度低，产生振动和噪声。 （2）采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因 螺旋角
分度圆直径 节圆与分度圆重合， 4-15答：一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即、。 一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向 相反（外啮合），即、、。 一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即、。 5-1解：蜗轮2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即和。 图5.5图5.6 5-2解：这是一个定轴轮系，依题意有：
机械设计基础(第五版)课后习题答案(整理版)
机械设计基础（第五版）课后习题答案(完整版) 杨可竺、程光蕴、李仲生主编 高等教育出版社 1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。 图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图 图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图 1-5 解 1-6 解 1-7 解 1-8 解 1-9 解 1-10 解
1-11 解 1-12 解 1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件1、3的角速比为： 1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为：，方向垂直向上。 1-15解要求轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即， 和，如图所示。则：，轮2与轮1的转向相反。 1-16解（1）图a中的构件组合的自由度为： 自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。 （2）图b中的CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。故图b中机构的自由度为： 所以构件之间能产生相对运动。 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。
机械设计基础课后答案(陶平)
第2章 习题 2-5 计算题2-5图所示各机构的自由度。并指出图中的复合铰、局部自由度和虚约束。 A B C D E 解答：a) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) 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 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) 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 或G'处存在虚约束, f) n=9; P l =12; P h =2，F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链,
第3章 习 题 3-3 题3-3图所示铰链四杆机构中，已知 BC=100mm ， CD=70mm ， AD=60mm ，AD 为机架。试问： （1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求AB 的最大值； （2）若此机构为双曲柄机构，求AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求AB 的取值范围。 解：（1）根据题意：AB 为最短杆，且满足杆长之和条件，即： AB+ BC ≤CD+ AD ，得：AB ≤30mm ，AB 杆最大值为30 mm 。 （2）若此机构为双曲柄机构，那么AD 一定为最短杆，即： AD+ BC ≤CD+ AB ，得：AB ≥90mm ，AB 杆最小值为90 mm 。 （3）若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件， 分三种情况讨论: 其一：AB 是最短杆，则有：AB+ BC ＞CD+ AD ， 得：60＞AB ＞30； 其二：AB 不是最短杆也不是最长杆，则AD 为最短杆，有：AD+ BC ＞AB+ CD ，得： 90＞AB ＞60； 其三：AB 是最长杆，则有:AD+ AB ＞BC+ CD ，得：AB ＞110， 又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证：AB ＜BC+ CD+ AD=230， 即230＞AB ＞110。 综上所述，AB 的取值范围为：AB ∈(30,90)∪(110,230)。 3-4 题3-4图所示四杆机构简图中，各杆长度为a =30 mm ，b =60 mm ，c =75 mm ，d =80 mm ，试求机构的最大传动角和最小传动角、最大压力角和最小压力角、行程速比系数。（用图解法求解） D 题3-3图
机械设计基础课后习题答案(第四版)
目录 第1章机械设计概述 (1) 第2章摩擦、磨损及润滑概述 (3) 第3章平面机构的结构分析 (12) 第4章平面连杆机构 (16) 第5章凸轮机构 (36) 第6章间歇运动机构 (46) 第7章螺纹连接与螺旋传动 (48) 第8章带传动 (60) 第9章链传动 (73) 第10章齿轮传动 (80) 第11章蜗杆传动 (112) 第12章齿轮系 (124) 第13章机械传动设计 (131) 第14章轴和轴毂连接 (133) 第15章轴承 (138) 第16章其他常用零、部件 (152) 第17章机械的平衡与调速 (156) 第18章机械设计CAD简介 (163)
第1章机械设计概述 1.1机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？ 答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段： 1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。 2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。 3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。 4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。 1.2常见的失效形式有哪几种？ 答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。 1.3什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？ 答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。 根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。 1.4标准化的重要意义是什么？ 答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。
机械设计_第五章课后习题答案
机械设计第五章课后习题
由公式 和 由公式及挤压强度和剪切强度公式可以计算出此时的最小直径，
号钢。螺母材料选用 ）按耐磨性计算初选螺纹的中径。因选用梯形螺纹且螺母兼作支承，故取，根据教材式（但对中小尺寸的螺杆，可认为，所以上式可简化为
式中，A为螺杆螺纹段的危险截面面积，;S为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋，S=3.5-5.0;对于传导螺旋，S=2.5-4.0;对于精密螺杆或水平螺杆，S>4.本题取值为5.故 （5）综合考虑，确定螺杆直径。比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果，可知本题螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准，按国家标准GB/T5796-1986选定螺杆尺寸参数：螺纹外径d=44mm,螺纹内径d1=36mm,螺纹中径d2=40.5mm,螺纹线数n=1,螺距P=7mm. (6)校核螺旋的自锁能力。对传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故。本题螺杆的材料为钢，螺母的材料为青铜，钢对青铜的摩擦系数f=0.09(查《机械设计手册》)。因梯形螺纹牙型角,所以 因,可以满足自锁要求。 注意：若自锁性不足，可增大螺杆直径或减沾上螺距进行调整。 （7）计算螺母高度H.因选所以H=,取为102mm.螺纹圈数计算：z=H/P=14.5 螺纹圈数最好不要超过10圈，因此宜作调整。 一般手段是在不影响自锁性要求的前提下，可适当增大螺距P,而本题螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准，耐磨性已相当富裕，所以可适当减低螺母高度。现取螺母高度H=70mm,则螺纹圈数z=10,满足要求。 （8）螺纹牙的强度计算。由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度，因此只需校核螺母螺纹的牙根强度。根据教材表5-13，对于青铜螺母,这里取30MPa,由教材式（5-50）得螺纹牙危险截面的剪切应力为 满足要求 螺母螺纹根部一般不会弯曲折断，通常可以不进行弯曲强度校核。 （9）螺杆的稳定性计算。当轴向压力大于某一临界值时，螺杆会发生侧向弯曲，丧失稳定性。好图所示，取B=70mm.则螺杆的工作长度 l=L+B+H/2=305mm 螺杆危险面的惯性半径i=d1/4=9mm
机械设计基础-第六版-习题答案
1—1至1—4解机构运动简图如下图所示。 图1。11 题1—1解图图1。12 题1—2解图 图1。13 题1—3解图图1。14 题1—4解图 题2—3 见图2.16 。 题2-7 解：作图步骤如下（见图 2.19 ）：
（1 )求，；并确定比例尺。（2 )作，顶角，。 ( 3 ）作的外接圆，则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。（4 ）作一水平线，于相距,交圆周于点。 （5 ）由图量得，.解得： 曲柄长度: 连杆长度： 题2—7图2.19 3—1解
图3。10 题3—1解图 如图3。10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆.过B点作偏距圆的下切线，此线为 凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。推程运动角如图所示。 3-2解 图3.12 题3—2解图 如图3.12所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线,此线为 凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线.凸轮与从动件在D点接触时的压力角如图所示。 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4-11解因 螺旋角 端面模数
端面压力角 当量齿数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 4-12解（1）若采用标准直齿圆柱齿轮,则标准中心距应 说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距,齿轮传动有齿侧间隙，传动不 连续、传动精度低,产生振动和噪声。 ( 2）采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因
螺旋角 分度圆直径 节圆与分度圆重合, 4—15答：一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即 、. 一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向 相反(外啮合),即、、。 一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即、。 5-1解：蜗轮2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即和。 图5.5图5.6
机械设计习题及答案
机械设计习题及答案 第一篇总论 第一章绪论 一．分析与思考题 1-1 机器的基本组成要素是什么 1-2 什么是零件什么是构件什么是部件试各举三个实例.. 1-3 什么是通用零件什么是专用零件试各举三个实例.. 第二章机械设计总论 一．选择题 2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______.. 1 专用零件的部件 2 在高速;高压;环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 3 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 4 标准化的零件和部件2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片;飞机的螺旋桨;往复式内燃机的曲轴;拖拉机发动机的气门弹簧;起重机的起重吊钩;火车车轮;自行车的链条;纺织机的纱锭..其中有_____是专用零件.. 1 3种 2 4种 3 5种 4 6种 2-3变应力特性可用σmax;σmin;σm; σa; r 等五个参数中的任意_____来描述.. 1 一个 2 两个 3 三个 4 四个 2-4 零件的工作安全系数为____.. 1 零件的极限应力比许用应力 2 零件的极限应力比零件的工 作应力
3 零件的工作应力比许用应力 4 零件的工作应力比零件的极 限应力 2-5 在进行疲劳强度计算时;其极限应力应为材料的____.. 1 屈服点 2 疲劳极限 3 强度极限 4 弹性极限 二．分析与思考题 2-1 一台完整2-3 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 2-2 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 2-3 什么是零件的强度要求强度条件是如何表示的如何提高零件的强度 2-4 什么是零件的刚度要求刚度条件是如何表示的提高零件刚度的措施有哪些 2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么 2-6 指出下列材料的种类;并说明代号中符号及数字的含义：HTl50;ZG230-450; 2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别 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;如绝对尺寸横截面尺寸增大;疲劳强度将随之_____.. 1 增高 2 不变 3 降低 3-2 零件的形状;尺寸;结构相同时;磨削加工的零件与精车加工相比; 其疲劳强度______.. 1 较高 2 较低 3 相同 3-3 零件的表面经淬火;渗氮;喷丸;滚子碾压等处理后;其疲劳强度
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 6.37310710 5180936 9 10111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 0.22710 2.610 51809569 30113=⨯⨯⨯==--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(C 012σσσΦσ -= - σ Φσσ+=∴-1210 MPa 33.2832 .01170 21210=+⨯=+= ∴-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2.145 54==d D ，067.045 3 == 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 35.21 1191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪ ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=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 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ
《机械设计基础》杨晓兰版(机械工业出版社)课后习题答案
第十三章习题册参考答案 绪论 0-1 判断题 （1）×（2）×（3）×（4）√（5）√（6）×（7）×0-2 填空题 （1）确定的相对（2）机械（3）零件（4）构件 0-3 选择题 （1）A （2）A （3）A （4）A （5）A 一、机构的自由度 1-1 判断题 （1）×（2）√（3）×（4）×（5）×（6）×（7）√（8）√（9）×（10）√（11）√（12）×（13）×（14）×1-2 填空题 （1）运动副（2）独立（3）2 （4）低（5）机构自由度（6）机架1-3 选择题 （1）A （2）A （3）A （4）A （5）A （6）A （7）A （8）A （9）A （10）A （11）A （12）A （13）A 1-4 解： a）F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1 b）F=3n－2p l－p h=3×5－2×7－0=1 c）F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1 d）F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1 e）F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1 f）F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1 g）F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1 1-5 解： a）F=3n－2p l－p h =3×5－2×7－0=1 b）滚子中心存在局部自由度，F=3n－2p l－p h=3×8－2×11－1=1 c）E处存在复合铰链，F=3n－2p l－p h=3×5－2×6－1=2 d）F=3n－2p l－p h=3×6－2×8－1=1 e）滚子中心存在局部自由度，两移动副处之一为虚约束，三根杆以转动副相连处存在复合铰链F=3n－2p l－p h=3×9－2×12－2=1 f）齿轮、杆和机架以转动副相连处存在复合铰链，F=3n－2p l－p h=3×4－2×4－2=2 g）F=3n－2p l－p h=3×3－2×3－0=3 h）滚子中心存在局部自由度，F=3n－2p l－p h=3×3－2×3－2=1 i）中间三根杆以转动副相连处存在复合铰链，=3n－2p l－p h=3×7－2×10－0=1 j）左边部分全为虚约束，三根杆以转动副相连处存在复合铰链，F=3n－2p l－p h=3×5－2×7－0=1 1-6 解： a）该构件组合为机构，因为该组合自由度F=3n－2p l－p h=3×4－2×5－1=1>0 b）该构件组合不是机构，因为该组合自由度F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－1=0