机械设计基础-孙立鹏-习题第十四章轴
机械设计基础课后答案(1-18章全)正式完全版
第11章 蜗杆传动11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么？答：蜗杆传动的特点是：结构紧凑，传动比大。
一般在传递动力时，10~80i =；分度传动时只传递运动，i 可达1 000；传动平稳，无噪声；传动效率低；蜗轮一般用青铜制造，造价高；蜗杆传动可实现自锁。
使用条件：蜗杆传动用于空间交错(90)轴的传动。
用于传动比大，要求结构紧凑的传动，传递功率一般小于50kW 。
11.2 蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？答：蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算，即1221i n n z z ==；不能用分度圆直径之比表示传动比，因为蜗杆的分度圆直径11d mq mz =≠。
11.3 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？答：蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。
但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、磨损要比齿轮传动严重得多。
这是因为蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度大，发热严重，润滑油易变稀。
当散热不良时，闭式传动易发生胶合。
在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中，轮齿磨损较快。
11.4 何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？ 答：蜗杆传动的中间平面是通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。
中间平面上的参数是标准值，蜗杆传动的几何尺寸计算是在中间平面计算的。
在设计、制造中，皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。
11.5 试述蜗杆直径系数的意义，为何要引入蜗杆直径系数q ?答：蜗杆直径系数的意义是：蜗杆的分度圆直径与模数的比值，即1q d m =。
引入蜗杆直径系数是为了减少滚刀的数量并有利于标准化。
对每个模数的蜗杆分度圆直径作了限制，规定了1~4个标准值，则蜗杆直径系数也就对应地有1~4个标准值。
11.6 何谓蜗杆传动的相对滑动速度？它对蜗杆传动有何影响？答：蜗杆传动的相对滑动速度是由于轴交角90∑=，蜗杆与蜗轮啮合传动时，在轮齿节点处，蜗杆的圆周速度1v 和蜗轮的圆周速度2v 也成90夹角，所以蜗杆与蜗轮啮合传动时，齿廓间沿蜗杆齿面螺旋线方向有较大的相对滑动速度s v ，其大小为s 1cos v v λ==。
新版《机械设计基础》课后习题参考答案
此为周转轮系中的行星轮系（中心轮3固定），其转化轮系的传动比为：
将 代入得：iAB=i1H=10。
6-12在图6-12所示的电动三爪自定心卡盘传动轮系中，设已知各轮的齿数为 , ， ， ，试求传动比 。
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：
传动比
6-10题6-10图(a)、(b)分别为两个不同结构的锥齿轮周转轮系，已知z1=20，z2=24， =30，z3=40，n1=200 r/min，n3=-100 r/min。试求两轮系中行星架H的转速nH的大小和方向。
解：(a) ，代入已知数据得： ；
(b) ，代入已知数据得： 。
6-11在题6-11图所示的手动葫芦中，A为手动链轮，B为起重链轮。已知z1=12，z2=28， =14，z3=54，求传动比iAB。
（2）如图标出了蜗杆1和锥齿轮3的受力，其余齿轮受力简化未标出，自己补上。
题11-5图
第12章带传动
12-1带传动中的弹性滑动与打滑有何区别？对传动有何影响？影响打滑的因素有哪些？如何避免打滑？
解:弹性滑动是由于带的弹性变形和拉力差而引起的带与带轮之间的局部滑动；打滑是因为过载引起的带与带轮之间的整体滑动。弹性滑动是带传动中不可避免的固有现象，而打滑是带传动的一种失效形式，是应当避免，也可以避免的。影响打滑的因素包括：带和带轮间的摩擦系数、包角、初拉力、带的类型等，增大摩擦系数、包角、初拉力，选用V带代替平带等，可以避免打滑。
机械设计基础第六版第14章-轴(new)ppt课件
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类
心轴---只承受弯矩
型
直轴
按轴的形状分有： 曲轴
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类
心轴---只承受弯矩
传动轴
后桥
.
§14-1 轴的功用和类型
功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。
分类：
转轴---传递扭矩又承受弯矩
按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩
类 型
心轴---只承受弯矩 按轴的形状分有：
转动心轴 固定心轴
自行车
车厢重力
前轮轴
前叉
转动心轴
问题：自行车前轮轴 属于什么类型？
2. 尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽; 3. 重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、
增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。
30˚
B R d/4
B位置d/4
r
d 卸载槽 也可以在轮毂上增加卸载槽 .
过渡肩环
凹切圆角
轴系结构设计中常见错误实例分析
指出图示结构设计的错误，并绘出正确的结构图。
槽两侧圆角 r0.5mm （8）轴段7倒角：C2.54. 5o
4.键槽的尺寸
①②
③
④ ⑤⑥ ⑦
（1）轴段1：d=45，L=69 槽宽b=14 槽深t=5.5 槽长L=63 键14×63 GB1096-79
（2）轴段4：d=60，L=78
槽宽b=18 槽深t=7.0 槽长L=63
大连理工 机械设计基础 作业解答：第14章-轴
14-7 两级圆柱齿轮减速器，高速级传动比 i12=2.5，低速级传 动比 i34=4，请计算三根轴传递转矩之比，并按扭转强度估算 三根轴的轴径之比（不计轮齿啮合及轴承摩擦的功率损失）。
14-8 两级斜齿圆柱齿轮减速器，中间轴II传递的功率P=40kW，
转β2=速12noI5I =0’20，0齿r/m轮in3的，分齿度轮圆2的直分径度d圆3=1直70径mdm2 =，6螺88旋m角m，β3=螺10旋o2角9’ ，
14-8 两级斜齿圆柱齿轮减速器，中间轴II传递的功率P=40kW，
转β2=速12noI5I =0’20，0齿r/m轮in3的，分齿度轮圆2的直分径度d圆3=1直70径mdm2 =，6螺88旋m角m，β3=螺10旋o2角9’ ，
轴的材料用45钢调质，请按弯扭合成求轴II的直径。
14-8 两级斜齿圆柱齿轮减速器，中间轴II传递的功率P=40kW，
第十四章 轴
14-1 轴I、II、III、IV，是心轴、转轴还是传动轴？心轴是固 定的还是转动的？
转轴（传递转矩， 并承受弯矩）
传动轴 （只传递转矩，
不承受弯矩）
固定心轴 （不传转矩，
只承受弯矩）
转动心轴 （不传递转矩，
只承受弯矩）
14-5 图示为起重机滑轮轴的两种结构方案，求轴的直径 （已知轴的材料为Q275，起重量 W=10kN）。
滑动轴承
小卡板用螺钉固定 在大板上，所以轴 与大板之间无转动。
键的作用： 使轴与滑轮 之间没有相 对转动，避 免磨损。
14-5 图示为起重机滑轮轴的两种结构方案，求轴的直径 （已知轴的材料为Q275，起重量 W=10kN）。
14-5 图示为起重机滑轮轴的两种结构方案，求轴的直径 （已知轴的材料为Q275，起重量 W=10kN）。
机械设计基础 课后习题答案 第三版 课后答案(1-18章全) 完整版
机械设计基础课后习题答案第三版课后答案(1-18章全) 完整版机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第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机械设计概述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。
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。
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。
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。
第2章摩擦、磨损及润滑概述按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?各有何特点?答:摩擦副可分为四类:干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻力最大,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触,被液体油膜完全隔开,摩擦系数极小,摩擦是在液体的分子间进行的,称为液体润滑。
机械设计基础习题答案第14章
14-1解I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。
14-2解圆整后取d=37 mm 。
14-3解14-4解按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。
14-5解这两个轴都是心轴，只承受弯矩。
两种设计的简化图如下：图14.5 题14-5 解图图14.6 （ a ）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4 % 。
得：图14.6 （ b ）中，14-6解故。
14-7解由题可知，，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（i = Ⅰ, Ⅱ,Ⅲ）设：，则，，14-8解1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为：图14.8 题14-8 解图2. 轴的空间受力情况如图14.8 （a ）所示。
3. 垂直面受力简图如图14.8 （b ）所示。
垂直面的弯矩图如图14.8 （ c ）所示。
4. 水平面受力简图如图14.8 （d ）所示。
水平面的弯矩图如图14.8 （ e ）所示。
B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：C 点右边的弯矩为：C 点左边的弯矩为：5. B 点和C 点处的合成最大弯矩为：6. 转矩图如图14.8 （f ）所示，其中。
7 ．可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗4% 后为：14-9解该题求解过程类似于题14-8 。
在此略。
14-10解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11解1. 求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。
2 ．计算减轻重量的百分率实心轴质量＝密度×体积空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为42.12% 。
机械设计基础答案
机械设计基础答案(共31页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-《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1－11－21－31－41－5自由度为：11 19211)0192(73')'2(3=--=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL 或：1182632 3=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－6自由度为11)01122(93')'2(3=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL 或：11 22241112832 3=--=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－10自由度为：1128301)221142(103')'2(3=--=--⨯+⨯-⨯=--+-=F P P P n F H L 或：122427211229323=--=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F 1－1122424323=-⨯-⨯=--=HL P P n F1－13：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。
1334313141P P P P ⨯=⨯ωω141314133431==P P P P ωω1－14：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 。
s mm P P v v P /20002001013141133=⨯===ω 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 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1224212141P P P P ⨯=⨯ωω 1212141224212r r P P P P ==ωω 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。
机械设计基础_孙立鹏_习题第十一章齿轮传动
第十一章 齿轮传动题11-1在图示的直齿圆柱齿轮传动中,齿轮1为主动齿轮,齿轮2为中间齿轮,齿轮3为从动齿轮。
已知齿轮3所受的扭矩m N 983⋅=T ,其转速n 3=180r/min,Z 3=45,Z 2=25,Z 1=22,m=4mm 。
假设齿轮啮合效率及轴承效率均为1,试求:（1） 啮合传动时,作用在各齿轮上的圆周力F t 和径向力F r ,并将各力及齿轮转向标于图上；（2）说明中间齿轮2在啮合时的应力性质和强度计算时应注意的问题； （3）若把齿轮2作为主动齿轮,则在啮合传动时其应力性质有何变化,其强度计算与前面有何不同? 解答:1．mN 444.54m N 4525983233232⋅=⋅⨯=⨯==z zT d d T T ；mN 911.47m N 2522444.542122121⋅=⋅⨯=⨯==z zT d d T TN9.1088N 224911.47200020002000111112=⨯⨯====mz T d T F F t tN 3.39620tan tan 01112====t t r r F F F F αN 8.1158N 20cos 9.1088cos 0112====αt n n F F F ；由齿轮2受力平衡条件得：N 9.1088,N 3.3962'22'2====t t r r F F F F ； 3r F 与'2r F ,3t F 与'2t F 是作用力与反作用力的关系, ∴3r F ='2r F ,3t F ='2t F2．齿轮2在啮合传动时,齿轮根部弯曲应力:对称循环,双向受载。
齿面接触应力:脉动循环。
在校核弯曲强度时，应将齿根弯曲疲劳极限值乘以0.7。
3．若齿轮2为主动,则其弯曲应力和接触应力都为脉动循环,但2轮每转一周时，轮齿同侧齿面啮合次数为2，则其应力循环次数增加2倍。
题11-1图 题解11-1图题11-2 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器,第一级斜齿轮的螺旋角1β的旋向已给出。
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第十四章轴
题14－1 简述轴的结构设计应满足的基本要求。
指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。
题14－1图
解题分析：轴的结构设计应满足的基本要：
1．轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定；
2．轴上零件应便于安装，折卸和调整；
3．轴应具有良好的加工工艺性；
4．力求受力合理，有利提高疲劳强度和刚度。
解答：图中的主要错误分析（题解 14-1 图）
题解14－1图
1．轴肩过高挡住了轴承圈，轴承不便于折卸；
2．与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩，齿轮无法安装；
3．键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视；
4．轴承不便于安装，此处应该有过渡轴肩；
5．此处的轮毂没有确定的位置，且无轴向固定；
6．键过长，且两键不在同一方位，不便于加工；
7．轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。
题14－2根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表（表中轴的类型为按承载情况分）：
方案轴的类型轴上应力应力循环特性
a
b
c
题14－2图
解答：
题14－3 设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。
已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b 2＝100 mm ，轴承为7308AC ，两支承间的跨度L ＝200mm ，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm 之间，轴与孔的配合长度为L ′＝60mm 。
解答：1、确定各段轴的直径：
（1）与联轴器配合处的直径d ：选联轴器的型
号为
82YA302
6YC28HL2
⨯⨯，半联轴器的孔径d =28 mm ，
长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm 。
（2）轴身处直径d 1：考虑半联轴器的定位和固 定，应有一个定位轴肩，此段轴为外伸轴，其上装有 密封圈，应取相应的标准直径。
所以取d 1 =35mm 。
（3）安装滚动轴承处轴颈直径d 2、、d 6
：为便于轴 承安装，d 1与d 2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一 般为1～3 mm ，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。
题14-3 图
因此选择7308AC轴承，径为40 mm，所以d2 = d6 =40 mm。
（4）安装齿轮处轴段直径d3：为装配方便，并考虑强度要求，取直径d3=45 mm。
（5）轴环直径d4：为使齿轮定位可靠和承受轴向力，取d4=55 mm，
（6）轴肩直径d5：考虑到轴承定位和拆卸方便，根据手册，查取d5=50 mm。
2．各段轴的长度：
其中轴径d3和d段的长度应分别比与其配合的轮毂长度短2～3mm，以便可靠定位，其它段长度应考虑零件与零件间的相互位置关系来确定。
图中尺寸 A
应考虑箱体与箱外零件不发生干涉和装配、拆卸方便。
3．两键槽位置应在轴的同一母线上，键宽度应根据轴段d3和d的直径来确定。
4．轴的参考结构，如题解14-3 图所示。
题14－4有一带式输送机的双级斜齿圆柱齿轮减速器（如图a所示），功率由带轮输入。
已知带传动为水平布置，V带对轴的作用力为F Q＝2300 N（与
F r1在同一平面，且方向与F r1相同）。
主动轮1的分度圆直径d1＝120mm，F t1
题解14-3 图
＝5000N，F r1＝1800N,Fɑ1=760 N。
计算输入轴的支反力，画出轴的受力图，弯矩图、转矩图、当量弯矩图。
解
答：
1．作轴的空间受力简图，见题解14-4 图（b）-a)。
2．求水平面支反力，作水平面弯矩图，水平面受力见题解14-4 图（b）-b）。
（1）求水平面支反力R H1，R H2：
（2）求水平面弯矩M HC，见题解14-4 图（b）-c)。
3．求垂直面支反力，并作垂直平面弯矩图。
垂直面受力，见题解14-4 图（b ）-d)。
（1）求垂直面支反力R VA ，R VB
（2）计算垂直面弯矩，绘制垂直面弯矩图，见题解14-4 图（b ）-e ）。
4.计算合成弯矩，作合成弯矩图，见题解14-4 图（b ）-f ）。
5.计算转矩，作转矩图，见题解14-4 图（b ）-g)。
6.计算当量弯矩，作当量弯矩图，见题解14-4 图（b ）-h)。
取α=0.6
m N 57.26276.2988.260m N 36.2618.1588.260m
N 230222
'2'222
2⋅=+=+=⋅=+=+=⋅==C
V HC C VC HC C VA A M M M M M M M M m N d F T t ⋅=⨯=⋅
=3002
120
.05000211
m m N 26088032618080⋅=⨯==HB HC R M N 372N )37281800200(N 3728N 230
607603302300180080230233080111=-+=-+==⨯-⨯+⨯=⋅
-+=
VA r VB
a r VA
R F Q R d
F Q F R mm
N 230000mm N 1002300100mm N 15800mm N 60760297602
mm N 372297608080''⋅=•⨯-=⋅-=⋅-=•⨯-=⋅
-=⋅⨯==Q M d
F M M R M VA
a VC VC VB CV
m
N 57.262m
N 1803006.0 m N 35.317)3006.0(36.261)(m
N 292)3006.0(230)(''2222
2222
⋅==⋅=⨯==⋅=⨯+=+=⋅=⨯+=+=C caC caD C caC A caA M M T M T M M T M M ααα。