机械设计基础作业答案(三)

第一篇：机械设计基础作业答案(三)

机械设计基础课程形成性考核作业答案

（三）第8章

齿轮传动

1．渐开线齿廓形状取决于________直径大小。

A．节圆

B．分度圆

C．基圆

D．齿顶圆

2．对于标准直齿圆柱齿轮，决定齿廓形状的基本参数是________，________，________。

3．标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的_________模数和_________都相等，齿轮的_________角相等、旋向_________。

4．采用展成法加工正常齿齿轮时，不发生根切的最少齿数是_______ 5．一对齿轮啮合时，两齿轮的________始终相切。A．分度圆

B．基圆

C．节圆

D．齿根圆

6．已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径da1＝77.5mm，齿数z1＝29。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距a＝145mm，试计算这个大齿轮的主要尺寸。（分度圆直径d2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径df2、基圆直径db2）

7．两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如图所示，高速级mn＝3mm，1＝15°Z2＝51；低速级mn＝5mm，Z3＝17试问：

（1）低速级斜齿轮旋向如何选择才能使中间轴上两齿轮轴向力的方向相反?（2）低速级齿轮取多大螺旋角2才能使中间轴的轴向力相互抵消?

8．单级闭式直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮材料为45钢，调质处理，大齿轮材料为ZG45，正火处理，已知传递功率Pl＝4kW，n1＝720r/min，m＝4mm，zl＝25，z2＝73，b1=84mm，b2=78mm，双向运转，齿轮在轴上对称布置，中等冲击，电动机驱动。试校核此齿轮传动的强度。1．C 2．齿数

压力角

变位系数

3．法面

法面压力角

螺旋角相等

相反 4．17 5．C 6．解：da1(z12ha*)m

m2.5mm

am(z1z2)/2

z287mm

d2mz22.587217.5mm

da2(z22ha*)m222.5mm

df2(z22ha*2c*)m211.25mm

dbd2cos204.38mm

7．解：（1）低速级斜齿轮旋向为左旋，才能使中间轴上两齿轮轴向力相反。

（2）Ft2tg1Ft3tg2

Ft22TIId22TIId

3Ft3

tg1cos1tg2cos22TII2TII

tg1tg

2→

mn2Z2mn3Z3d2d32

sinsin1mn3Z3

mn2Z2

28.27°

8．解：

小齿选用45号钢，轮调质处理，查表硬度220HBS 大齿轮ZG45 硬度180HBC

查表得 Flim1190MPa

Flim 0Pa214M

Hlim247M Hli15Pa0Pam55M

查表得：SH1.SF1.H1Hl1in555SH1.1

50.45MPa H2Hli2n470427.3MPaSH1.1

F1Fl1in190SF1.4

F213.57MPaFl2in140SF1.4 100MPa

计算转矩：

T19.5510645.3104Nmm 720由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得K=1.2 由于是闭式齿轮，我们先较核齿面接触疲劳强度，我们按标准中心距进行较核：

am(z1z2)/2196mm uz2732.92 z125 ∴H

KT1(u1)3355221.7MPa427.3（安全）

ub2a2下面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度。查表得：

YFS14.22

YFS23.88

F1z1F2z2YFS1YFS2

F12KT1YFS1＜100 ＜135.7(安全)17.2MPa2b2mz1

第9章

齿轮传动

1．为什么将蜗杆分度圆直径dl规定为蜗杆传动中的标准参数？

2．为什么蜗杆的传动比i只能表达为i＝z2/z1，却不能以i＝d2/d1来表示？ 3．图示的各蜗杆传动均以蜗杆为主动件。试标出图中未注明的蜗轮或蜗杆的转向及旋向，并画出蜗杆和蜗轮受力的作用点和三个分力的方向。

（a）

（b）

1．为便于加工蜗轮刀具的标准化，一般将蜗杆的分度圆直径规定为标准值。

2．因为蜗轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关。3．（a）

（b）

第10章

作业题

1．图示所示轮系，已知Z1=18、Z2=20、Z2'=

25、Z3=

25、Z3'=

2、Z4=40，求该轮系的传动比，并判断蜗轮4的转向。

2．在图示轮系中，已知z1、z2、z2'、z3、z4、z4'、z5、z5'、z6。求传动比i16。

3．如图所示的轮系，已知z115,z225,z215,z330,z315,z430,z42（右旋）z560,z520,m4mm,若n1500r/min，求齿条6线速度v的大小和方向。

4．图示行星轮系，已知Z1 = Z2’ = 41，Z2 = Z3 = 39，试计算传动比 iH1。

1．解：i＝z2z3z420254022

转向：逆时针 18252z1z2'z3'2．解：i163．解： z2z3z4z5z6

z1z2'z3z4'z5'z2z3z4z5n1200

in5z1z2'z3'z4'

n5n12.5r/min i

v64．解：

H

i13d5n5'601000mz5n5'6010000.0105m/s10.5mm/s

zzn1nH1521 23n3nHz1z2'1681由于轮3为固定轮（即n30），i1Hzzn13939160H 1i13123 ＝141411681nHz1z2'

iH11/i1H10.51

第二篇：《机械设计基础》第二次作业答案

《机械设计基础》第二次作业

一、填空题

1、常用间歇运动机构有棘轮 机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。

2、在国家标准中，规定普通螺纹的牙型角为 60 度，公称直径指的是螺纹的_大径_。

3、螺旋传动是依靠由螺杆和螺母 组成螺旋副传递运动.4、螺纹“M12×1.5LH”的含义是_公称直径12mm、螺距1.5mm的单线左旋普通螺纹。

5、普通V带按截面尺寸由小到大的顺序分为 Y、Z、A、B、C、D、E七种类型。

6、带传动采用张紧轮的目的是提高带的初拉力。

二、选择题

1、带传动主要是依靠（B）来传递运动和功率的，（A）带和两轮之间的正压力（B）带和两轮接触面之间的摩擦力（C）带的紧边拉力(D)带的初拉力

2、在载荷较大的带传动中，若希望价格便宜些，则应优先选用（B）(A)圆带 B．多楔带 C．V带 D．平带

3、带传动中，带轮直径越大，带的弯曲应力就越（B）。

(A)大(B)小

4、采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，在需要经常装拆的情况下宜采用___ B ___。

(A)螺栓联接(B)双头螺柱联接(C)螺钉联接

5、属于螺旋传动的是（C）

(A)滑板和导轨移动(B)铰链转动(C)螺杆和螺母的相对转动

三、判断题

1、V带的包角限制在α≥1500。（X）

2、在同样条件下，V带截面尺寸大则传递的功率就小。（X）

3、若被联接件总厚度不厚，在需要经常装拆的情况下宜采用螺栓联接（√）

4、机床的丝杆常用梯形螺纹。（√）

5、槽轮机构的槽数z应大于或等于3。（√）

四、计算题

1、答题要求：已有答题过程，只要求在划线处填空。

如下图，已知气缸与缸盖的螺栓联接中，根据紧密性要求，缸盖与缸体间采用橡胶垫圈密封，气缸内径D=200mm，气缸工作压力p=1.2Mpa , 若螺栓数目z=10,，螺栓所受拉力F及残余预紧力F0/ =1.8 F。若螺栓选用30号钢，试确定螺栓直径。

解：

1、确定每个螺栓所受的轴向工作载荷F

F=πD2 p/4z = π×2002×1.2/4×10 = 3770N

2、计算每个螺栓的 总拉力F∑ F∑= F+ F0/ = F+ 1.8F =2.8F = 2.8×3770 = 10556N

3、确定螺栓的公称直径d

（1）螺栓材料选用30号钢,查表得σs = 315Mpa。根据缸盖与缸体间的紧密性要求，查表得安全系数S=3.[σ]= σs/S =315/3 =105 Mpa

（2）计算螺栓的小径d1

d1= √（4×1.3 F∑）/(π×[σ])

=√（4×1.3×10556）/(π×105)= 12.9 mm

根据d1的计算值,查螺纹的 公称直径 的标准值 为16 mm，故能选M16 螺栓.

第三篇：郑州大学机械设计基础第三版课后作业答案

 1-3

平面机构具有确定的运动条件是什么？

答：必须使原动件数目等于机构的自由度数。

 1-5 试确定下列平面机构的自由度（图中绘有箭头的活动构件为原动件）：a)推土机的推土机构；d)渣口堵塞机构；f)筛料机机构。 解：a)推土机的推土机构

活动构件数n＝5，低副PL＝7（6个转动副，一个移动副）高副PH＝0。

F＝3×5－2×7－0

＝1

等于原动件数 ∴

有确定运动。

 d)渣口堵塞机构

由分析可知与杆1相连的滚子2，属于局部自由度 ∴计算机构自由度时应排除。

则 n＝6

PL＝8（7个转动副，1个移动副）

PH＝1

∴F＝3×6－2×8－1＝1

等于原动件数

f)筛选机的筛料机构

由图：杆1和杆2焊在一起属于一体，与杆3相连的滚子4绕其中心的转动是一个局部自由度

∴ n＝6 PL＝8（6个转动副，2个移动副）

PH＝1 ∴F＝3×6－2×8－1＝1

等于原动件数

3-5.已知一曲柄滑块机构的滑块行程H=60mm,偏距e=20mm,行程速比系数K=1.4,试确定曲柄和连杆的长度 l2和l3。（规定用作图法求之）

解：(1)由行程速比系数K，求出极位夹角θ。θ＝180°×(K－1)／(K+1)

＝180°×(1.4－1)／(1.4＋1)＝30° 选比例尺u＝1:2，作图，可得：

(2)连接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2,C1C2＝H;(3)作∠C1C2N＝90°－θ＝60°，C2N与C1M相交于P点, 由图可见, ∠C1PC2＝θ＝30°;

4)作三角形PC1C2的外接圆O,则曲柄的固定铰链中心A必在该圆上。

(5)作与C1C2线相距为e的平行线，与外接圆O交于的点即为A点，连接 AC1、AC2，则∠C1AC2＝θ。

(6)因极限位置处曲柄与连杆共线，故AC1＝l3－l2，AC2= l3＋l2，所以曲柄长度l2=(AC2－AC1)／2;

由比例尺量得：AC1＝28mm,AC2＝82mm，所以 l2＝(82－28)／2＝27mm。

(7)以A为圆心和l2为半径作圆，交C1A延线于B1，交C2A于B2，即得B1C1＝l3,由比例尺量得：

l3＝B1C1＝56mm。

综上可知：曲柄长度l2为27mm，连杆长度l3为56mm。

3-6．已知一导杆机构的固定件长度l1＝1000㎜，行程速比系数K＝1.5，确定曲柄长度l2及导杆摆角φ。（解析法求解）

解：导杆机构的极位夹角

θ＝180（K-1）／(K＋1)＝180°×（1.5-1）／(1.5＋1)= 36° 所以 由图可得，导杆摆角φ＝θ＝36° 所以 曲柄长度 l1 ＝ l1 × Sin(φ／2)

＝1000×Sin18°＝309 ㎜

3-7．已知一曲柄摇杆机构，摇杆与机架之间的夹角分别为φ1＝45°，φ2＝90°，固定件长度为l1＝300㎜，摇杆长度为l4＝200㎜，确定曲柄和连杆的长度l2，l3。（解析法求解）

解：由图中的两个极限位置可得：

AC1 ＝l3－l2 AC2＝l3＋l2 所以

l3＝(AC1＋AC2)／2

l2＝(AC2－AC1)／2 所以只需求出AC1、AC2的长度。在三角形AC1D中，由余弦定理 AC1＝(l12＋l42－2l1l4Cosφ)1／2

＝(3002＋2002－2×300×200×Cos45°)1／2

≈212㎜

在三角形AC2D中，∠ADC2＝φ2＝90°，所以 AC2＝(l12＋l42)1／2＝(3002＋2002)1／2≈360㎜ 所以 l3＝(AC1＋AC2)／2＝(212＋360)／2＝286㎜

l2＝(AC2－AC1)／2＝(360－212)／2＝74㎜

5-4.图5-27所示，一螺旋起重器，其额定起重量

FQ＝50KN,螺旋副采用单线标准梯形螺纹Tr60×9（公称直径d＝60㎜，中径d2＝55.5㎜，螺距P＝9㎜,牙型角＝30°)，螺旋副中的摩擦系数f＝0.1，若忽略不计支承载荷的托杯与螺杆上部间的滚动摩擦阻力，试求：1)当操作者作用于手柄上的力为150N时,举起额定载荷时力作用点至螺杆轴线的距离;2)当力臂l不变时,下降额定载荷所需的力.P9解（1）：由tg0.0516得2.96

d255.5

f0.1 由fVtgV0.103530 CosCos22

得V5.91

V，有自锁现象。FtFQtg(V)50tg(2.965.91)7.8(KN)由T得lFtd22Ftd22FFl7.81055.521503

1440mm

(2)当力臂l不变,下降额定载荷时可得：

d FlFQtg(V)22

d 即FlFQtg(V)22

d55.53 FFQtg(V)25010tg(5.912.96)51N2l21440

即当力臂仍为1440 ㎜时,下降额定载荷所需的力为51N

5-5 螺旋副的效率与那些参数有关?为什么多线螺纹多用于传动,普通三角螺纹主要用于联接,而梯形、矩形、锯齿形螺纹主要用于传动？

答：螺旋副的效率与λ（升角），α（牙型角）有关

即：

对于多线螺纹导程较大，所以λ较大，进而η较大，所以多线螺纹多用于传动。

普通三角螺纹牙型角α比其他三种都大，ρV较大，所以η较小，并且ρV＞λ能够自锁，故用于联接。而梯形、矩形、锯齿形螺纹，α角较小，ρV较小，η较大，所以它们主要用于传动。

5-11 图示一螺栓连接，螺栓的个数为2，螺纹为M20，许用拉应力[σ]＝160Mpa，被联接件接合面间的摩擦系数f＝0.15，若防滑安全系数s＝1.2，试计算该联接件允许传递的静载荷F。

解：分析得：

这是受横向载荷的紧螺栓联接，由于螺栓的预紧力： 两个螺栓，两个摩擦面：n＝2，k＝2 ∵螺纹为M20，受横向载荷，小径d1＝17.291㎜.41.3Q0d1[]由V[]得Q02 5.2d1 22d1[]17.291160 F14.44KN.5.225.22

∴该联接允许传递的静载荷应小于或等于14.44KN。

5-13 图5-16所示压力容器的螺栓联接，已知容器内的压力p＝1.6Mpa，且压力可视为不变，缸体内径

D2＝160㎜，螺栓8个，沿直径为D1的圆周分布。若螺栓的性能等级为4.8级，试确定螺栓的直径。

解：由题意可知，此为受轴向载荷的紧螺栓联接，总的外载荷为

FQ14D2P2143.141601.632153.6N2

因8个螺栓对称分布，故单个螺栓所受的外载荷为

FQF8Q32153.684019.2N，方向沿螺栓轴线向上。

因压力容器有特别的紧密性要求，所以残余预紧力FQr取1.5FQ，螺栓所受总拉力

FQFQFQr2.5FQ2.54019.210048N性能等级为4.8的螺栓，查表5-4得σs＝340Mpa，假定螺栓直径d＝16㎜，按表5-5取[σ]＝0.33σs＝112.2Mpa

螺栓小径

d141.3FQ5.2100483.14112.212.18mm[]由表5-2查得粗牙螺纹d＝16㎜时，小径d1＝13.835㎜略大于计算小径12.18㎜，故原假定合适，采用M16螺栓。

6.5

某V带传动的带轮直径dd1＝100mm，包角α1＝180°，带与带轮的当量摩擦系数fV＝0.5, 预紧力F0＝180N。试求: 1)该传动所能传递的最大有效圆周力;

2)传递的最大转距。

解:(1)传递的最大有效圆周力

eefv1fv1Ftmax2F0360236N112180ee0.50.5114.80614.8061(2)传递的最大转距

23611.8Nm TmaxFtmax20002000

6.11 试设计一由电动机驱动的某机械的链传动。已知传递的功率P＝3kw,小链轮转速n1dd1100＝720r/min,大链轮转速n2＝200r/min,该机械工作时载荷不平稳。解:1.选择链轮齿数z1、z2：

设V＝3~8m/s，由表6-11取小链轮齿数z1＝21，因传动比为

n720

i13.6 n2200∴ 大链轮齿数

z2＝iz1＝3.6×21＝76

2.初步确定中心距a0＝40P；

3.求链节数Lp：

azz2Pz2z12

LP201()P2a2 40P2176P762122()P240P2 130.42 取L132P

4.确定链节距P：

根据题意，由表6-12查得KA＝1.3；由表6-13得

Z1.08L0.26

KZ(1)1.11;KL(P)1.07;单排链KP1 19100 KAP1.33代入：P03.28kw KZKLKP1.111.071

查图6-19，选用10A滚子链，其链节距P＝15.875mm，且工作点落在链板疲劳区内，与原假设相符。5.实际中心距：

a≈a0＝40P＝40×15.875=635mm;

6.验算链速V：

Vz1Pn16010002115.8757206010004m/s15m/s合适

7.选择润滑方式：根据V和P，由图6-20选用油浴或飞溅润滑； 且6.4m/s在3~8mm内，与原假定相符。

8.求作用在轴上的力

Ft1000PV100034750N作用在轴上的力：FQ1.2Ft900N9.求分度圆直径：

P15.875

d1106.5mm Sin(180/Z1)Sin(180/21)P15.875d384.1mm2 Sin(180/Z)Sin(180/76)

7-6

已知一对标准直齿圆柱齿轮的中心距a＝120mm，传动比i＝3 ,小齿轮齿数z1＝20。试确定这对齿轮的模数和分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。

解：大齿轮齿数z2＝iz1＝3×20＝60

由a22m(z1z2)，分度圆直径：

齿根圆直径得模数m2az1z2212020603(mm)(mm)d1mz132060d2mz2360180da1m(z12ha)3(2021)66da2m(z22ha)**(mm)(mm)齿顶圆直径：3(6021)186:df1(mm)m(z12ha2c)3(202120.25)52.5(mm)***df2m(z22ha2c)3(602120.25)172.5(mm)*7-9

在一个中心距a＝155mm的旧箱体内，配上一对齿数z1＝23，z2＝76, 模数 mn＝3 mm的斜齿圆柱齿轮,试问这对齿轮的螺旋角β应是多少? 解：

中心距：由Cosa12(d1d2)mn(z1z2)2Cos21550.958mn(z1z2)2a3(7623)得16.657-13

用于胶带运输机上二级减速器中的一对齿轮，其传动比i＝3，传动效率η＝0.98，输出转速n2＝65r/min，输出功率P＝4.5Kw，由电动机驱动，单向运转。试确定这对齿轮的中心距及其主要尺寸。

解：（1）确定转距和载荷系数

n1in2365195r/min，P1T1Ftd123P24.50.984.6kw1000P1d11000P11000PP3.9.5510V212n160n14.6225Nm19

5若为减速器中一对对称布置的齿轮，且为软齿面，则K取1.3。9.5510（2）选择材料：

因T较大，载荷基本平稳，故小齿轮用40Cr钢，调质，HB＝280；大齿轮用40Cr钢，调质，HB＝250。

(3)选择齿数和齿宽系数:

初定

Z1＝32 , Z2＝iZ＝96 , Ψd取1;

(4)确定[σH]和[σF]：

由图7-21和图7-22查得两轮的齿面接触疲劳极限和齿根弯曲疲劳极限分别为：

Flim1610MPa，Flim2580MPa

Hlim1750MPa，Hlim2700MPa

则有 ：

Flim1Flim2 610[F1]488MPa,[F2]464MPa SF1.25SF [H1]Hlim1SH7501750MPa，[H2]Hlim2SH700MPa

(5)按齿面接触强度条件确定d1：

33d176.6KT1(i1)d[H2]i32276.671mm1.3225(31)1017003(6)

确定模数和齿宽：

d71

m12.2 Z132 按表7-1圆整成标准值 , 取m＝2.5 mm , 则

d1＝mZ1＝2.5×32＝80mm

b＝Ψdd1＝1×80 ＝80mm.(7)

验算齿根的弯曲强度:

由表7-4得:

则:

yFa12.5,ySa11.635;yFa22.2,ySa21.795yFa12.5,ySa11.635;yFa22.2,ySa21.795F12KT1bz1m2yFa1ySa1(MPa)21.32251080322.5232.51.635150488F2yFa2ySa2yFa1ySa1F12.21.7952.51.635150

145464(MPa)

故两轮轮齿的弯曲强度足够。

a(8)传动中心距及其主要尺寸 ：

12(Z1Z2)m12(3296)2.5160mmd180mmd22ad1216080240mmda1d12m8022.585mmda2d22m24022.5245mmdf1d12.5m806.2573.75mmdf2d22.5m2406.25233.75mm

7-15

一对直齿锥齿轮传动, 模数 m＝5 mm , 齿数 z1＝

16、z2＝48，两轮几何轴线之间的夹角∑=90°。试计算这对齿轮传动的几何尺寸。解：

* 齿顶高：hhm155(mm)

aa齿根高：hf(haC)m(10.2)56齿高:hhahf5611(mm)**(mm)锥距:R0.5mz1z22220.5516482126.5(mm)

h52.2635 齿顶角：aarctgaarctgR126.5

hf6齿根角：farctgarctg2.7156R126.5

分度圆直径：

齿根圆直径：

df1分度圆锥角：d1mz151680d2mz2548240(mm)(mm)1arctgz1z2arctg164818.435219018.43571.565齿顶圆直径:da1d12haCos18025Cos18.43589.5da2d22haCos224025Cos71.565243.2齿顶圆锥角：(mm)(mm)a11a18.4352.263520.7a22a71.5652.263573.8d12hfCos18026Cos18.43568.6(mm)df2d22hfCos224026Cos71.565236.2(mm)齿根圆锥角：f11f18.4352.715615.7f22f71.5652.715668.85齿宽：B0.3R0.3126.537.95(mm)

7-17.蜗杆传动的正确啮合条件是什么？传动比是否等于蜗轮和蜗杆的节圆直径之比？

答: 正确啮合条件：

(1)蜗杆与蜗轮在主平面上：模数相等，压力角相等 ；

(2)蜗杆导程角等于蜗轮螺旋角,且两者旋向相同。

传动比不等于蜗轮和蜗杆的节圆直径之比，因为：

z1m d1tg d2mz2所以：iz2z1d2d1tgd2d1

7.22 图示为一蜗杆传动。蜗杆1主动, 蜗杆上的转距T＝20 N·m , 蜗杆轴向模数m= 3.15 mm , 轴向压力角α＝20°,头数 z1＝2 ,蜗杆分度圆直径d1＝35.5 mm,蜗杆2的齿数 z2＝50 ,传动的啮合效率η＝0.75。试确定：1)蜗轮 2 的转向 ； 2)蜗杆1和蜗轮2轮齿上的圆周力、径向力和轴向力的大小和方向。

解：(1)由题7-22图所示，蜗杆右旋由右手法则，蜗杆的轴向力Fa1向右，则可知：蜗轮2的圆周力Ft2向左，从动轮转向应与圆周力方向一致,所以蜗轮逆时针转动。

(2)

z50

传动比：i225 z12 P2T2n29550T2n2T2由：，P1T1n19550T1n1T1i

得:T2T1i20250.75375Nm

正确啮合时，d2mz23.1550157.5mm

2000T1200020

蜗杆：圆周力Ft11126.76N d135.5 方向与蜗杆转向相反

轴向力Fa1Ft2沿蜗杆轴向向右径向力Fr1Ft2tg4761.9tg201733.19N方向指向蜗杆轴心。蜗轮：圆周力：方向向左，与Ft2Fa14761.9NFa1方向相反。2000T2d22000375157.54761.9N轴向力：Fa2Ft11126.76N方向与Ft1方向相反径向力：Fr2Fr11733.19N方向指向蜗轮轴心。

8-2 图示轮系中，已知各标准圆柱齿轮的齿数为

求齿轮3的齿数及传动比i15

解：此轮系为定轴轮系：观察图示，可知：轮1轴与轮3轴处

于同一直线上，故轮3的直径d3＝2d2＋d1

则

z3＝2z2＋z1＝2×20+20＝60

传动比

i15(1)3z3z4z5z1z3'z4'6030342026225.3综上，齿轮3的齿数为60。

传动比i15约等于5.3，且轮1与轮5转向相反。

8-8 如图所示差动轮系中，各轮的齿数为：

z116，z224，z2'20，z360。已知n1＝200r/min，n3＝50r/min，试分 别求当n1和 n3转向相同或相反时，系杆H

转速的大小和方向。

解：①

n1与n3转向相同时，根据

有200nH50nH(1)1i13Hn1nHn3nH(1)1z2z3z1z2'246016204.5解得：nH77.27r/min，方向与n1、n3相同。② n1与 n3 转向相反时，设 n1转向为正，仍根据上式，有

200nH50nH负号表示：(1)1246016204.5解得：nH4.55r/min，nH转向与n1相反，与n3相同。9-7 图示为单级直齿圆柱齿轮减速器的输出轴。已知轴的转速n＝90r/min，传递功率P＝3kw，齿轮分度圆直径d＝300mm，齿宽B＝80mm，轴的支承间的距离L＝130mm，齿轮在轴承间对称布置，轴的材料为45钢正火处理。试设计此轴。

解：1.按扭矩估算轴径

考虑轴同时受扭矩和弯矩，轴上有键槽，材料为45正火钢时，取A＝117。

dA3Pn90

将它定为右端半联轴器处轴头直径（最细），则初步设计此轴（结构图略），从右端至左端1173337.65mm40mm依次使d=40mm，轴颈d0＝45mm，轴环d1＝55mm，齿轮处轴头d2＝50mm，轴径d0＝45mm。

2.按当量弯矩校核轴径

(1)决定作用在轴上的载荷

圆周力 Ft29.55106Pdn29.551063300902123N径向力FrFttg2123tg20772.7N

(2)决定支点反作用力及弯矩

a)水平平面计算简图

L

Ft支承反力RAHRBHFt2212322Ft21231061.5NL221061.5N齿轮中点处轴的弯矩1061.5130MIHRAHL2RBHL2 2b)垂直平面计算简图

68997.5NmmFr支承反力RAVRBVFr2L2Fr772.72386.4NL2772.72386.4NMRAVL2RBVL2齿轮中点处轴的弯矩386.41302IV25116Nmmc)合成弯曲力矩

d)MIMIHMIV2268997.52511662273426Nmm318334Nmm轴上扭矩T9.5510Pn9.55106390e)当量弯矩

轴单向转动，看作受脉动扭矩，取应力折算系数α=0.6，则齿轮中点处轴的当量弯矩

MCIMI(T)22734262(0.6318334)204628Nmm2半联轴器中点处轴的当MCII2量弯矩(T)0.6318334191000Nmm(3)校核轴径

齿轮中点处当量弯矩最大，半联轴器中点处当量弯矩次之但轴最细，故只校核这两处轴径，看它能否满足强度条件。查表9-1得45正火钢σb＝600Mpa，再查表9-3得该轴的许用弯曲应力[σ-1]b=55Mpa，则在齿轮中点处的轴有：

MCI204628

16.37MPa55MPa33 0.1d00.150在半联轴器的中点处的轴有

MCII0.1d031910000.140329.84MPa55MPa

能满足强度条件要求，故此轴设计合理。

9-8 轴上装齿轮处的轴段直径为60mm，齿轮轮毂宽度为70mm，传递的转矩为5×105Nmm，有轻微冲击，齿轮和轴的材料均为45钢，齿轮与轴采用普通平键联接。试确定该键联接的尺寸。

解：根据题意，若取键长L比轮彀宽度70mm略小一点，则按表9-4初选B18×63(GB/T1096-1979)普通平键，其尺寸为

hb18mm，h10mm，L63mm，k5mm 45钢有轻微冲击静联接时，取[σP]=100Mpa，则 2T2510P52.9MPa100MPa dkL6056

3满足挤压强度条件，故初选的键联接尺寸合适。

9-10 牙嵌式离合器和摩擦式离合器各有什么特点？

答：牙嵌式离合器的优点是结构比较简单，外廓尺寸小，所联接的两轴不会发生相对转动，适用于要求精确传动比的机构；其最大缺点是离合时必须使主动轴慢速转动或静止，否则牙容易损坏。

摩擦式离合器的优点是可以在任何不同转速下平稳离合，当过载时因离合器打滑可保护其他重要零件；其缺点是接合过程中的摩擦会引起发热和磨损，传动效率低。10-6：某机械上采用对开式向心滑动轴承，已知轴承处所承

受的载荷Fr＝200000N，轴径直径d＝200mm , 轴的转速

n＝500r/min，工作平稳，试设计该轴承。

解： L 取轴承宽径比1.25，则该轴承宽L1.25200250mmd

Fr200000 由P4MPadL200250

PVFrn20000050020.95MPam/s19100L19100250

选用铅青铜(ZCuPb30)作为轴瓦材料，因其[p]＝25＞4Mpa，[pv]=30＞20.95MPa·m/s，故能满足该轴承的要求。

10-10： 说明下列轴承代号的意义：N210、6308、6212/P4、30207/P6、51308。解：N210: 内径50mm，尺寸系列为02、普通级的圆柱滚子轴承。

6308：内径40mm、尺寸系列03、普通级的深沟球轴承。

6212/P4：内径60mm、尺寸系列02、公差等级为4级的深沟球轴承。

30207/P6：内径35mm、尺寸系列02、公差等级为6级的圆锥滚子轴承。

51308：内径40mm、尺寸系列

13、普通级单向推力球轴承。

12-5 如图，转盘上有两个圆孔，其直径和位置为d1＝40mm，d2＝50mm，r1＝100mm，r2＝140mm，＝120°，D＝400mm，t＝20mm，拟在转盘上再制一圆孔使之达到静平衡，要求该孔的转动半径r＝150mm，试求该孔的直径及方位角。

解：因转盘的厚度t＝20mm，直径D＝40mm，D＞＞t

故可视为平面转动构件的静平衡。

分析：转盘上若有圆孔，转盘转动时，会因质量分布不均，导致转盘质心与回转轴线不重合，而产生离心力。

欲使之达静平衡，只需平衡其离心力，再制一圆孔。

制圆孔挖去的质量：m＝vρ＝πd2tρ/4

由静平衡条件： m1r1m2r2m3r30

得

222(d1t/4)r1(d2t/4)r2(d3t/4)r30

d1r1d2r2d3r30222即X方向：d1r1Cos30d3r3Cos0Y方向：d1r1Sin30d3r3Sind2r2022222

代入数值：r1＝100mm d1＝40mm r3＝150mm

r2＝140mm d2＝50mm

2240100Cos30d3150Cos022240100Sin30d3150Sin501400解得：d344.98mm62.83综上：该孔的直径为 44.98 mm ,方位角与水平线成 62.83°。

第四篇：0920机械设计基础,作业答案（小编推荐）

填空题

1.由两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的连接称为。

2.根据两构件接触情况，可将运动副分为______和______。两构件之间以点线接触所组成的运动副，称为________副。面接触形成的运动副称为________。

3.一个平面高副产生______个约束，而保留______个自由度。

4.在平面机构中，若引入一个低副将引入_____个约束。

5.按凸轮的形状分，凸轮机构可分为_________，_________和_________。

6.以凸轮轮廓的最小向径rb为半径所作的圆称为___________。

7.凸轮机构的压力角越小，机构的传力特性越 _______。

8.凸轮机构中__________运动规律有刚性冲击。

9.根据各齿轮轴线是否平行可以把齿轮系分为__________和空间齿轮系。

10.齿轮系包括_____________、_____________ 和_____________。

11.周转轮系又可分为差动轮系和

。行星轮系和差动轮系都是____________齿轮系。

12.差动轮系自由度为______，行星轮系的自由度为______。

13.滚动轴承的派生轴向力是由轴承外圈的______指向______边。

14.滚动轴承的外圈与轴承座孔的配合采用________________。滚动轴承的内圈与轴颈的配合采用________。

15.滑动轴承按其所承载方向的不同，可分为___________、止推滑动轴承和径向止推滑动轴承。

16.根据受载情况不同，可将轴分为心轴、__________和转轴。______轴在工作中同时受弯矩和扭矩。工作中只受弯矩的轴叫做_____轴。_______轴在工作中只受扭矩。

17.机器的速度波动可分为周期性速度波动和____________。

18.机器中安装飞轮的作用是____________________。

19.静平衡的条件为________________________________________。

20.动平衡又称为______________。刚性转子的动平衡的条件为______________________________________。

参考答案：

填空题

1.由两构件直接接触而又能产生一定形式的相对运动的连接称为 运动副。

2.根据两构件接触情况，可将运动副分为 高副 和 低副。两构件之间以点线接触所组成的运动副，称为 高 副。面接触形成的运动副称为 低 副。

3.一个平面高副产生 1 个约束，而保留 2 个自由度。

4.在平面机构中，若引入一个低副将引入 2 个约束。

5.按凸轮的形状分，凸轮机构可分为 盘形凸轮机构，圆柱凸轮机构 和移动凸轮机构。

6.以凸轮轮廓的最小向径rb为半径所作的圆称为 基圆。

7.凸轮机构的压力角越小，机构的传力特性越 好。

8.凸轮机构中 匀速 运动规律有刚性冲击。

9.根据各齿轮轴线是否平行可以把齿轮系分为

平面齿轮系 和空间齿轮系。

10.齿轮系包括 定轴齿轮系、周转齿轮系

和 组合周转齿轮系。

11.周转轮系又可分为差动轮系和

行星轮系。行星轮系和差动轮系都是 周转 齿轮系。

12.差动轮系自由度为 2，行星轮系的自由度为__1__。

13.滚动轴承的派生轴向力是由轴承外圈的___宽___指向__窄____边。

14.滚动轴承的外圈与轴承座孔的配合采用 基轴制。滚动轴承的内圈与轴颈的配合采用 基孔制。

15.滑动轴承按其所承载方向的不同，可分为 径向滑动轴承、止推滑动轴承和径向止推滑动轴承。

16.根据受载情况不同，可将轴分为心轴、传动轴__和转轴。

转 轴在工作中同时受弯矩和扭矩。工作中只受弯矩的轴叫做 心 轴。传动 轴在工作中只受扭矩。17.机器的速度波动可分为周期性速度波动和 非周期性速度波动。

18.机器中安装飞轮的作用是 调节机械的周期性速度波动。

19.静平衡的条件为 所有质量产生的离心惯性力的合力为零。

20.动平衡又称为 双面平衡。刚性转子的动平衡的条件为所有质量产生的离心惯性力的合力为零及合力矩也为零。

简述题

1.简述机械设计的一般程序以及传统设计方法的种类。

2.简述螺纹联结预紧的作用。

3.为什么设计螺纹联接时必须考虑防松问题？

4.简述螺纹联接的防松方法，并列举至少5种防松结构形式。

5.简述齿轮传动设计准则。

6.简述斜齿轮传动正确啮合条件。

7.简述蜗杆传动正确啮合的条件。

8.什么是弹性滑动？弹性滑动可以避免吗？为什么？

9.指出轴承代号7210/P5、6209/P5、30209/P5、N208/P6的含义。

参考答案：

三、简述题1.简述机械设计的一般程序以及传统设计方法的种类。

答案：机械设计的一般程序：提出和制定产品设计任务书；进行总体设计；技术设计；样机的试制和鉴定；产品的正式投产。传统设计方法分为：理论设计，经验设计，模型实验设计。

2.简述螺纹联结预紧的作用。

答案： 绝大多数螺纹联接在装配时都需要拧紧，称为预紧。预紧可夹紧被联接件，使联接结合面产生压紧力，这个力即为预紧力，它能防止被联接件分离、相对滑移或结合面开缝。适当选用较大的预紧力可以提高联接的可靠性、紧密性。3.为什么设计螺纹联接时必须考虑防松问题？

答案：螺纹联结中常用的单线普通螺纹和管螺纹都能满足自锁条件，在静载荷或冲击振动不大、温度变化不大时不会自行的松脱，但在冲击、振动或变载荷作用下，或当温度变化较大时，螺纹联结会产生自动松脱现象，因此必须考虑防松问题。

4.简述螺纹联接的防松方法，并列举至少5种防松结构形式。

答案：螺纹联接常用防松方法有3种：摩擦防松、机械防松、永久防松。

防松结构形式：如对顶螺母、普通弹簧垫圈、特殊螺母；开槽螺母配开口销、带翅止动垫片、单耳止动垫片、穿金属丝；冲点、铆合、粘结等。

5.简述齿轮传动设计准则。

答案：设计准则：通常只按保证齿根弯曲疲劳强度以避免轮齿折断，及保证齿面接触疲劳强度以避免齿面点蚀。对于闭式软齿面传动，应按齿面接触强度进行设计计算，再校核齿根弯曲强度；闭式硬齿面恰好相反；开式传动，仅进行齿根弯曲强度设计计算，并适当增大模数。

6.简述斜齿轮传动正确啮合条件。

答题要点：斜齿轮传动正确啮合条件：两斜齿圆柱齿轮的法面模数和法面压力角分别相等，两齿轮的螺旋角大小相等，外啮合旋向相反，内啮合旋向相同。

7.简述蜗杆传动正确啮合的条件。

答案：中间平面内蜗杆和蜗轮的模数和压力角应分别相等，且为标准值。蜗杆的导程角和蜗轮的螺旋角要相等，且蜗杆和蜗轮的螺旋线方向要相同

8.什么是弹性滑动？弹性滑动可以避免吗？为什么？

答案：摩擦带工作时受拉力产生的弹性变形引起的带和带轮之间的相对滑动。弹性滑动是在传动过程中不可避免的，弹性滑动会使带磨损，从而降低带的寿命，并使从动轮的速度降低影响传动比。

9.指出轴承代号7210/P5、6209/P5、30209/P5、N208/P6的含义。

答案：

7210/P5：7 ――轴承类型代号（角接触球轴承），2 ――直径系列代号，10――轴承内径代号（d=50mm），/P5――轴承公差等级代号（5级）。

6209/P5：从左往右各位依次6――深沟球轴承，2――尺寸系列代号（直径系列代号），09――轴承内径代d=9×5=45mm)；/P5――公差等级为5级。

30209/P5：从左往右各位依次3――圆锥滚子轴承02――尺寸系列代号 09――轴承内径代号（d=9×5=45mm；/P5――公差等级为5级。

N208/P6：从左往右各位依次，N――圆柱滚子轴承，2――尺寸系列代号，08――轴承内径代号（d=8×5=40mm）；/P6――公差等级为6级。

三、论述题

1.什么是打滑？打滑对带传动有何影响？

2.简述链节距P的选择原则。

3.指出轴承代号7110/P6、6310/P5、7308/P5、6008/P6的含义。

4.简述形成动压油膜的必要条件。

5.简述非液体摩擦滑动轴承的失效形式和设计准则。

6.轴上零件的轴向固定方法有哪些？（至少列举5个）

7.轴上零件的周向固定方法主要有哪些？（至少列举5个）

8.简述联轴器和离合器的功用及区别。

参考答案：

1.什么是打滑？打滑对带传动有何影响？

答案：当带所传递的最大有效圆周力超过摩擦力的极限值时，带将在带轮上发生全面的滑动，这种现象称为打滑。打滑将使带的磨损加剧，传动效率显著降低，以至传动失效，所以在正常的传动过程中应设法避免出现打滑。

摩擦带工作时，弹性变形是由于带紧松两边的拉力差引起的，也是摩擦带传动的固有现象，是无法避免的。

2.简述链节距P的选择原则。

答题要点：在满足传递功率要求的前提下，应尽量选择小节距的单排链；若传动速度高、功率大时，则可选用小节距多排链。

3.指出轴承代号7110/P6、6310/P5、7308/P5、6008/P6的含义。

答案：

7110/P6：从左往右各位依次7――角接触球轴承 1――尺寸系列代号10――轴承内径代号（d=10×5=50mm）；/P6――公差等级为6级。

6310/P5：从左往右各位依次，6――深沟球轴承 ；3――尺寸系列代号； 10――轴承内径代号（d=10×5=50mm）；/P5――公差等级为5级。

7308/P5 ：7 ――轴承类型代号（角接触球轴承）3 ――尺寸系列代号，08――轴承内径代号（d=40mm），/P5――轴承公差等级代号（5级）。

6008/P6，从左至右依次：6 ――轴承类型代号（深沟球轴承），0 ――尺寸系列代号，08――轴承内径代号（d=40mm），/P6――轴承公差等级代号（6级）。

4.简述形成动压油膜的必要条件。

答案：相对运动表面间必须形成楔形间隙；有一定的相对运动速度，其速度方向应保证润滑油从大口流向小口；润滑油有一定的粘度且供油要充分。

5.简述非液体摩擦滑动轴承的失效形式和设计准则。

设计准则是：防止轴承在预定寿命内发生磨粒磨损和胶合磨损，需进行条件性验算，要求满足：p≤[p],pv≤[pv]，v≤[v]。

6.轴上零件的轴向固定方法有哪些？（至少列举5个）

答案：轴上零件的轴向固定方法有：轴肩或轴环，套筒，圆螺母与止动垫圈，双螺母，轴端挡圈，锥面，弹性挡圈，紧定螺钉，销等；

7.轴上零件的周向固定方法主要有哪些？（至少列举5个）

答案：轴上零件的周向固定方法主要有：平键联结，花键联结，弹性环联结，销联结，成形联接，过盈配合等。

8.简述联轴器和离合器的功用及区别。

答案：主要用来联接两轴,使其一同转动并传递运动和动力。

两轴用联轴器联结，机器运转时不能分离，只有在机器停车并将联结拆开后，两轴才能分离；两轴用离合器联结，则可在机械运转中随时分离或结合。

1、简述齿轮传动失效形式。

2、简述齿轮传动设计准则。

参考答案：

1、答案：齿轮的失效形式：⑴轮齿折断；⑵齿面点蚀；⑶齿面胶合；⑷齿面磨损；⑸齿面塑性变形。

2、答案：设计准则：通常只按保证齿根弯曲疲劳强度以避免轮齿折断，及保证齿面接触疲劳强度以避免齿面点蚀。对于闭式软齿面传动，应按齿面接触强度进行设计计算，再校核齿根弯曲强度，闭式硬齿面恰好相反，开式传动，仅进行齿根弯曲强度设计计算，并适当增大模数。

1、一对平行轴外啮合斜齿轮传动正确啮合要满足什么条件 ？

参考答案：

答案：两齿轮的法面模数和法面压力角分别相等，两齿轮分度圆上的螺旋角大小相等，外啮合时旋向相反。

1、蜗轮蜗杆传动正确啮合条件?

参考答案：

答案：蜗轮蜗杆传动正确啮合条件：中间平面内蜗杆和蜗轮的模数和压力角分别相等，且为标准值。蜗杆的导程角和蜗轮的螺旋角要相等，且蜗杆和蜗轮的螺旋线方向要相同。

1、蜗杆传动中，当自然冷却的热平衡温度过高时，可采取哪些措施？

参考答案：

答案：在箱体外壁增加散热片，以增大散热面积；在蜗杆轴端设置风扇，进行人工通风，以增大表面传热系数；在箱体油

1、V带传动时，其横截面上产生的应力包括_____，______和______ 3种类型。

参考答案：

答案：离心应力，弯曲应力，拉应力

1、V带带速常用在什么范围？带速太高或太低会出现什么问题？

参考答案：

答案：带速常用在5～25m/s；带速太高，离心力增大，会影响带传动工作能力，会降低带的疲劳强度和寿命；带速太低，有效圆周力增大，带的根数增多，带传动总体尺寸会增加。、V带的型号应根据____________和_____________选取。

参考答案：

答案：计算功率Pc和小带轮转速n1

1、简述链节距P的选择原则。

参考答案：

答案：在满足传递功率要求的前提下，应尽量选择小节距的单排链；若传动速度高、功率大时，则可选用小节距多排链。

1、指出轴承代号6005，7210/P5的意义。

参考答案：

答案：

6005：从左往右各位依次6――深沟球轴承 0――直径系列代号 05――轴承内径代号（d=5×5=25mm；公差等级省略了，为0级。

7210/P5：从左往右各位依次7――角接触球轴承 2――直径系列代号 10――轴承内径代号（d=10×5=50mm；/P5――公差等级为5级。

1、选择滚动轴承时主要考虑哪些因素?

参考答案：

答案：载荷的大小、方向和性质；轴承的转速；调心性能要求；轴承的安装与拆卸；经济性。

滚动轴承的主要失效形式有________，_________ 和__________。

参考答案：

答案：疲劳点蚀 ；磨损；塑性变形。

1、形成动压油膜的必要条件包括_______，_______ 和 ________。

参考答案：

答案：要有楔形间隙；要有一定相对运动速度，且速度方向由大口指向小口；润滑油要有一定粘度，且供油充分。

1、轴上零件的轴向固定方法主要有_______________ ；

轴上零件的周向固定方法主要有________________。

参考答案：

答案：

轴上零件的轴向固定方法有：轴肩或轴环，套筒，圆螺母与止动垫圈，双螺母，轴端挡圈，锥面，弹性挡圈，紧定螺钉，销等；

轴上零件的周向固定方法主要有：平键联结，花键联结，弹性环联结，销联结，成形联接联结，过盈配合。、简述如何提高轴的承载能力。

参考答案：

答案：合理选择材料；阶梯轴相邻轴段的直径不要相差太大；进行表面强化处理；用盘形铣刀加工键槽；合理改进轴上零件的结构；合理安排轴上零件。

1、轴的刚度分为___________和______________。

参考答案：

答案：弯曲刚度和扭转刚度。

1、轴承密封装置可分为____________和____________两大类。

参考答案：

答案：接触式和非接触式。

简述联轴器和离合器的区别。

参考答案：

答：两轴用联轴器联结，机器运转时不能分离，只有在机器停车并将联结拆开后，两轴才能分离；两轴用离合器联结，则可在机械运转中随时分离或结合。

第五篇：机械设计基础10.39答案

10.39 如题10.39图所示为二级斜圆柱齿轮减速器。

（1）已知主动轮1的螺旋角及转向，为了使装有齿轮2和齿轮3的中间轴的轴向力较小，试确定齿轮2、3、4的轮齿螺旋角旋向和各齿轮产生的轴向力方向。

（2）已知mn23mm,z251,215,mn34mm,z326，试求3为多少时，才能使中间轴上两齿轮产生的轴向力互相抵消？ 答：（1）确定各轮旋向，轴向力方向。

①由n1及旋向（左旋）确定Fa1向上； ②2轮必为右旋，n2与n1相反，Fa2与Fa1相反；

③为使中间轴轴向力较小，Fa3应向上，与Fa2相反。根据Fa3向上与转向判定齿轮3数为右旋；

④齿轮4必为左旋，Fa4与Fa3相反，即向下。具体参见题10.39答案图。

（2）Fa2Fa3时互相抵消。

Fa2Ft2tan22T2tan2 d22T3tan3 d3Fa3Ft3tan22T2T2tan23tan3d2d3

因3轮和2轮在同一轴上，则T2T3。

tan3tan2d3mzcos2tan2n33d2cos3mn2z2

sin3sin2mn3z3cos2 cos3cos2mn2z2cos3mn3z3sin2 mn2z2sin3sin3426sin15 351310.132710758

当3为10758时，才能使中间轴上两齿轮产生的轴向力互相抵消。