工科教材-机械设计(吕宏_王慧主编)课后习题答案.

1、第一章绪论习题答案思考题1）机器是由哪些基本部分构成？各部分作用是什么？2）什么是专用零件？什么是通用零件？试举例说明。3）机械设计的研究对象是什么？学习时应注意哪些问题？4）机械零件的主要失效形式及设计准则是什么？5）设计机器应满足哪些基本要求？1）答：机器是由原动机、传动装置和工作机三大部分组成。原动机 是机械设备完成其工作任务的动力来源。 传动装置是按执行机构作业 的特定要求， 把原动机的运动和动力传递给执行机构。 执行机构也是 工作部分，直接完成机器的功能。2）答：所谓通用零件实际是指各种机器都经常使用的零件。如轴、 轴承和齿轮等。专用零件是某些机器使用的零件，例如：发动机中的 曲轴、

2、汽轮机中的叶片。3）答：本课程是研究普通条件下，一般参数的通用零件的设计理论与设计方法。学习时应注意以下问题：1）理论联系实际。2）抓住课程体系。3）要综合运用先修课程的知识解决机械设计问题。4）要理解系数引入的意义。5）要努力培养解决工程实际问题的能力。4）答：机械零件的主要失效形式 有强度失效（因强度不足而断 裂）、刚度失效（过大的变形） 、磨损失效（摩擦表面的过度磨损） 还有打滑和过热，联接松动，管道泄漏，精度达不到要求等等。设计 准则是1） 强度准则2） 刚度准则3） 耐磨性准则4） 振动稳定性准则5） 热平衡准则6） 可靠性准则5）设计任何机器都必须满足如下要求1）使用要求 2）经济

3、性要求3）安全性要求4）其他要求（1）环保要求（ 2）外观要求（ 3）体积重量要求等第二章 带 传 动 习 题1. 选择题1）带传动中，在预紧力相同的条件下， V 带比平带能传递较大的功 率，是因为 V 带_3_.（1） 强度高 （2） 尺寸小 （3） 有楔形增压作用 （4） 没有 接头2）带传动中，若小带轮为主动轮，则带的最大应力发生在带 _1_（1）进入主动轮（2）进入从动轮（3）退出主动轮（4） 退出从动轮3）带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为_4_.（1）带的材料不符合虎克定律（2）带容易变形和磨损（3）带在 带轮上打滑（4）带的弹性滑动4）带传动打滑总是_1_.（1） 在小轮

4、上先开始 （2） 在大轮上先开始 （3） 在两轮上同 时开始5）V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_2_.（1）使结构紧凑（2）限制弯曲应力（3）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力（4）限制小带轮上的包角6）带传动的主要失效形式之一是带的_3_。（1）松弛（2） 颤动（3）疲劳破坏（4）弹性滑动7）带传动正常工作时，紧边拉力F1和松边拉力F2满足关系2。（1）F1= F2（ 2）F1-F2二F （3）F1+F2=Fo2.思考题1）在设计带传动时为什么要限制带速v、小带轮直径dd1和带轮包角答：带速大则离心拉应力大，所以限制 vv 30m/s;小带轮直径d1 小则弯曲拉应力大，造成工作

5、应力过大在交变应力作用下，带 将产生疲劳破坏；一般要求带轮包角a 120,以防带与带轮:1 ?接触弧长不足，带在轮上打滑2) 为了避免带的打滑，将带轮上与带接触的表面加工的粗糙些以增 大摩擦力，这样处理是否正确，为什么？答：不可以。由于带传动工作时存在弹性滑动，粗糙表面将加速带的疲劳破坏。3) 何谓带传动的弹性滑动和打滑？能否避免？答：弹性滑动：带具有弹性，紧边拉力大，应变大，松为拉力小， 应变小。当带由紧边侧进入主动轮到从松边侧离开主动轮有个收 缩过程，而带由进入从动轮到离开从动轮有个伸长过程。这两个 过程使带在带轮上产生弹性滑动。弹性滑动不能避免。打滑：由于张紧不足，摩擦面有润滑油，过载而

6、松弛等原因，使带在带轮上打滑而不能传递动力。打滑能避免。4) 为何 V 带传动的中心距一般设计成可调节的 ?在什么情况下需采 用张紧轮 ?张紧轮布置在什么位置较为合理 ?答：由于V带无接头，为保证安装必须使两轮中心距比实际的中心距小，在安挂完了以后，在调整到正常的中心距。另外，由于 长时间使用， V 带会因疲劳而伸长，为保持必要的张紧力，应根 据需要调整中心距。当中心距不能调整时可用张紧轮把带张紧。 张紧轮一般布置在松 边靠近大带轮处。5) 一般带轮采用什么材料 ?带轮的结构形式有哪些 ?根据什么来选 定带轮的结构形式 ?答：一般带轮采用铸铁材料。 带轮的结构形式有实心式、 腹板式、 孔板式

7、椭圆剖面的轮辐式。根据带轮的基准直径 d 的大小确定3.设计计算题1) 单根普通V带传动，能传递的最大功率P =10KW，主动轮的转速 ni =1450r/min,主动轮、从动轮的基准直径分别为 ddi = 180mm, dd2 =350mm，中心距a = 630mm，带与带轮间的当量摩擦系数fv = 0.2, 试求紧边拉力Fi和松边拉力F2。解析 根据题目给定的能传“最大功率S可知几与貝之间符合欧拉公式F、2*求出小轮包角如=18炉一勺二 匹=1附_站仁 = 1 = 2. 88(rad) anit可得另/F产已也u也78欲求巧，凡还必须运用FlF产F=IOOOP九关系式.带速 180 * 1

8、450/600013. 67(m/s)解得 FJ-FF=1000X 10/13. 67=731.5(N) 联立求解.两式得 = 1670N, z = 938Nft2) 设计一带式输送机的传动装置，该传动装置由普通V带传动和齿轮 传动组成。齿轮传动采用标准齿轮减速器。原动机为电动机，额定功 率P =11 kW，转速n, =1460 r/min，减速器输入轴转速为 400 r/ min，允许传动比误差为士 5%，该输送机每天工作16小时，试设计 此普通V带传动，并选定带轮结构形式与材料。解：1 .计算功率FC由表2.10查得工作情况系数Ka=1.2，故Pc =KaFC -1.25 =13o2 kW

9、2.选取普通V带型号根据 Pc =13.2 kW，n1 =1460 r/min，由图 2-17确定选用 B 型。3 .确定小带轮和大带轮基准直径 a、d2,并验算带速V由表 2.4,d1 应不小于 125mm，现取d1 =140mm，； = 1%，由式(2-16)得n11460eed2 d1(1 ；)140 (1 0.01) =505.89mmn2400由表2.4取直径系列值d2 = 500 mm。大带轮转速：ny) _ 1460灯40(1_.01)_4047 r/min2d2500其误差小于|5%,故允许 验算带速V=10.7 m/snnidi3.141460x140v =60 1000 6

10、0 1000在525 m/s范围内，带速合适。4.确定带长和中心距并验算小带轮包角由 0.7(d1 d2) a 2(d1 d2)得：448 a。70 12 120选用该平键挤压强度不够这时可使轴与蜗轮轮毂之间为过盈配合，以便承担一部分转矩,也可改用花键联接。第7章滚动轴承习题参考答案1 .选择题(1 )_ O塑性变1) 中等转速正常润滑的滚动轴承的主要失效形式是(1)疲劳点蚀(2)形(3) 胶合在预定的使用期限内其失2) 按基本额定动载荷选定的滚动轴承，5%50%其内圈上任一点的接触应效概率最大为(3)(1) 1% (2) (3) 10%(4)3) 外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承， 力为_(3

11、)静应力稳定的脉动循环(1)对称循环交变应力(1)增大(2)减少不变5)滚动轴承的接触式密封是(1)。(1)毡圈密圭寸(2)油沟式密封迷宫式密圭寸甩油密封6)滚动轴承中，为防止轴承发生疲劳点蚀，应进行(1)。(1)疲劳寿命计算(2)静强度计算极限转速验算7)下列四种轴承中，(2)必须成对使用。(1)深沟球轴承(2)圆锥滚子轴承推力球轴承圆柱滚子轴承O随公称接触角a的增大而(3)不稳定的脉动循环交变应力 交变应力4) 角接触球轴承承受轴向载荷的能力，(1)2 .简答题略3 .设计计算题1) 根据工作条件，某机器传动装置中，轴的两端各采用一个深 沟球轴承，轴径为d =35mm ,轴的转速n = 2

12、000r/min ,每个轴承径向载 荷Fr -2000N，一般温度下工作，载荷平稳，预期寿命Lh =8000h，试选用轴承。解根据题意查表fp =1;ft =1P = fpFr = Fr; - 3则轴承基本额定动载荷的计算值为P 60nLh 1 ；C6ft106Fr 60n Lh 1；6 -ft . 106=200060 2000 8000 3106= 19.73kN查手册6207轴承的基本额定动载荷Cr =25.5kN 19.73kN，满足要求。因此选用6207轴承。2) 一工程机械的传动装置中，根据工作条件决定采用一对角接触球轴承，面对面布置(如下图所示)。初选轴承型号为7210AC(a =25?，已知轴承所受载荷 FM=3000N , Fr2=1000N，轴向外载荷Fa=800N，轴的转速n=1460r/min轴承在常温下工作，运转中受中等 冲击(fp = 1.4),轴承预期寿命 Lh=10000h。(Cr=40.8kN Cr=30.5kN) 试问：(1) 说明轴承代号的意义(2) 计算轴承的内部轴向力S1, S及轴向力Fa1 , Fa2(3) 计算当量动载荷P1 , P2(4) 计算轴